珍稀濒危植物红景天生物学研究进展(2)

特 产 研 究2001年受到了严重的威胁,高山红景天种子体积小,千粒重不到1g,成熟晚,多败育,发芽率低,幼苗的成活率也低,自然繁殖相当困难。因此加快其人工繁殖,缓解资源开发与保护的矛盾已成为当务之急[4,5]。

秦佳梅等经多次考察发现,多年生红景天植株有的分枝多簇生。茎顶呈 狮子头 型,有的根茎横走,上具有许多饱满不萌发的潜伏芽;也有个别花茎腋芽萌发,在易被雨水冲刷处,发现由断根及断根茎萌生的新植株,以上3种繁殖方法,简便易行,且当年苗即能开花结实,生长2~3年即可采收,生长周期短,可广泛应用于生产[6]。

刘世强等的研究表明,利用种子诱导愈伤组织,然后分化成植株的方法,可作为快速繁殖红景天的手段。在MS+BA1+2.4-D0.5培养基上,种子可脱分化形成愈伤组织,以种子为外植体诱导的愈伤组织分化能力最强[5]。罗明等对新疆产高山红景天的组织培养研究表明,在20~25!培养温度下,结构松散、呈颗粒状的紫红色或红褐色胚性愈伤组织的器官分化能力最强。不同激素种类的浓度的组合对愈伤组织诱导和分化的效果不同。MS+KT1+NAA0.5+ZT0.5+6-BA0.5是休眠芽脱分化形成愈伤组织的最佳培养基,MS+NAA0.2+6-BA1.5是愈伤组织分化出芽的最佳培养基,B5培养基生根效果最好[4]。

3 抗冻性及抗冻蛋白研究

除少数生长于海拔2000m左右的高山草地、林下灌丛或沟旁岩石附近外,大部分的种生长于海拔3500~5000m的石灰岩、花岗岩山地冰川、山梁草地或山谷岩石上,常几十平米一片片的密集生长,很少零星分布。红景天植物能在极其恶劣而多变的自然环境中生长,如缺氧、低温干燥、狂风、强紫外线照射、昼夜温差大等,这就意味着它已从遗传上适应高寒多变的恶劣环境,或具备了其它植物所没有的特殊适应性的物质。

我们选择了青海高原海拔4000m高山生长的唐古特红景天为实验材料,研究了这种植物的抗寒性,并在这种植物中发现了抗冻蛋白。研究表明唐古特红景天叶片有很强的抗冻性,可耐受-26.5!的冰冻低温胁迫。在北京地区夏季(7月)驯化20d后,半致死温度(LT50)升高为-15.5!。叶片质外体蛋白抽提液有明显的热滞效应(0.2!),即质外体中存在抗冻蛋白(AFP),AFP中存在糖基。

电镜细胞化学研究揭示,在叶片细胞壁外层及细胞间隙中分着明显的经钌红特异染色的糖蛋白,这种糖蛋白因环境温度升高而减少。这种细胞壁外层及细胞间隙中的糖蛋白即抗冻蛋白。以叶片为外植体,在MS+BA2+NAA0.2固体培养基上诱导出了黄绿色、松脆愈伤组织。愈伤组织细胞在同样成分的液体培养基中培养获得成功。在悬浮培养液中可检测到分泌蛋白的存在。经SDS-PAGE分析表明,低温锻炼或脱落酸(ABA)诱导后,细胞分泌蛋白的多肽谱带数增加。与此相对应的是,细胞的抗冻能力也明显提高。锡夫试剂(PAS)染色揭示多肽中均含有糖基。通过测定热滞值,确信细胞分泌蛋白是具有抗冻活性的糖蛋白[8,9]。[7]

4 次生代谢产物的生物工程研究

红景天有100种左右的化学成分,是一类具有天然配方的保健药物。它类似人参,但又优于人参。我国许多植物学家认为,红景天植物资源是继人参、刺五加之后发现的我国第3种重要的保健药物资源。到目前,已先后分离出40多种化学物质,主要有香豆素、黄酮类和甘类等;已知有效单体为红景天甙(salidroside)和二苯甲基六氢吡啶;红景天植物提取物、红景天素和红景天甙有广泛的药理作用,如抗缺氧、抗疲劳、抗微波辐射、抗毒作用、双向调节作用及对,