常见药用植物脱病毒技术的研究进展

李恒　黎尼平　缪兆瑞等

摘要部分药用植物由于长期进行无性繁殖，感染病毒病害严重，其生物学性状、产量和质量均受到了极大地影响。现就常见药用植物的脱病毒技术进行综述，主要论述药用植物病毒病害的现状、脱病毒方法及脱病毒后的表现，并列举丹参等10种常见药用植物脱病毒的相关研究内容，为药用植物的进一步开发利用提供依据。

关键词药用植物；脱病毒；组织培养

中图分类号S567文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03530-03

基金项目大学生创新药物研制能力提高项目（College Students Innovation Project for the R&D of Novel Drugs），项目号：J1030830；“省级大学生创新创业训练计划项目”资助。

作者简介李恒（1994- ），男，河南濮阳人，本科，专业：中药学。

我国地域辽阔、地形复杂、气候多样，是世界上药用植物资源最丰富的国家之一。目前，国内大面积栽培的药用植物达250多种，种植面积约33.3万hm2，在品种及种植面积上均达到了前所未有的规模。但是，部分栽培品种由于多年的无性繁殖，感染病毒病害严重，主要表现为植株根系细小、生长缓慢、种性退化、产量和质量大幅度下降等[1]。目前针对药用植物病毒病害尚无安全有效的化学药物进行防治，采用脱病毒和植物组织培养相结合的方法，是解决这一问题的有效途径。笔者就常见药用植物的脱病毒技术的研究进行综述，并提出相应解决方案，以期为药用植物的进一步开发利用提供依据。

1药用植物病毒病害的现状

目前，药用植物感染的病毒种类主要有烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus，TMV）、黄瓜花叶病毒（Cucumber Mosaic virus，CMV）、芋花叶病毒（Dasheen mosaic virus，DSMV）和大豆花叶病毒（Soybean mosaic virus，SMV）等[2]。病毒侵染植物后破坏细胞的代谢活动，使植物发生病理变化，表现为花叶、黄化、斑驳和卷叶等典型特征，感染植株矮小，生长发育缓慢，甚至使植物死亡。

文献报道，河南省每年因植物病毒病害造成的经济损失达4亿元。对于部分无性繁殖的药用植物，如大蒜、地黄和兰州百合[3]等，都易受到1种或1种以上病毒的周身浸染。河北传统药材产区丹参易感染黄花花叶病毒（CMV），使得种质退化，产量及药用成分（如丹参酮ⅡA）含量大幅下降[4]。半夏受到病毒侵害后，叶片内部结构发生变化，基粒类囊体与基质类囊体出现扭曲，叶绿体退化，甚至被破坏解体，最终导致植株死亡[5]。因此，加大对药用植物脱病毒技术的研究力度，采取科学有效的防治措施，是当前及今后农业科技研究的一个重点和难点。

2脱病毒方法

2.1热处理法热处理脱毒法，系运用病毒粒子在一定的高温下自行钝化的特点，在高温中不能增殖，并且降低其在植物细胞中的扩散速度，从而达到脱毒的效果。目前，已有多种经济作物及药用植物在经热处理之后达到一定程度上的脱毒效果。但是热处理法有其局限，并非所有病毒均对热处理敏感，对球状、线状病毒等是有效的，而对耐热的类病毒是无效的。

2.2茎尖培养脱毒法植物茎尖分生组织基本不存在维管束结构，病毒在胞间连丝上的传播速度非常慢，分生组织的分裂速度远远超过病毒在细胞间的传播速度，从而可达到脫病毒的效果。邵春月等采用茎尖快繁技术，成功获得了怀地黄的脱病毒组培苗，且脱毒率较热处理法明显增高[6]。

2.3热处理结合茎尖培养脱毒法将植株幼芽高温处理一段时间，再于显微镜下进行分生组织切割，可获得脱毒率更高的试管苗。高慧卿等对百合中存在的百合潜隐病毒进行脱病毒试验，成功获得了比普通组织培养和茎尖培养较高脱毒率（74.65%）的植株[7]。另一方面，在高慧卿等研究中，热处理与茎尖培养相结合方法对于CMV的脱毒率（46.88%）并未比仅采用茎尖脱毒培养获得的脱毒率（82.29%）高，所以该脱毒法对于不同植株的脱毒效果还有待进一步的研究。

2.4超低温疗法超低温条件下，细胞内几乎所有的代谢活动停止，但细胞潜在的细胞活力却可以保存，从而使细胞遗传物质的稳定性得以保证。低温疗法最佳试验材料为植物茎尖顶端分生组织，其核质比大，细胞含水量较低，可在低温条件下存活，进而达到脱病毒效果。白建明等比较了超低温法和常规方法脱除马铃薯纺锤块茎类病毒（PSTVd）和马铃薯X病毒（PVX），结果表明，马铃薯块茎低温脱毒的存活率和成苗率分别为83.6%和72.0%，均高于茎尖分生组织培养的46.7%和31.5%，以及热处理与茎尖培养相结合脱毒的50.5%和30.4%[8]。

2.5转基因技术某些外源基因可在研究人员的设计修饰后直接或诱导寄主去干扰病毒的复制循环。对马铃薯X病毒（PVX）有极大抗性的Rχl基因已从马铃薯植株分离出来，并转化到本氏烟（Nicotiana benthamiana）和普通烟中，而使这些植物产生抗性[9]。

2.6化学处理利用某些病毒对四环素类抗生素敏感的原理来进行病毒研究。抗病毒剂三氮唑核苷处理并结合茎尖脱毒，已应用在菊花等药用植物脱病毒上，但有待进一步深入研究。

2.7其他技术除以上6种方法外，愈伤组织培养、花药或花粉培养、珠心胚培养技术[10]也可一定程度上起到脱病毒效果。

3药用植物脱病毒苗的表现

3.1对植株形态的影响脱病毒苗最直观的表现在于其形态的变化，生长速度加快，生长势明显提高。文献表明，脱毒半夏株高较未脱毒植株株高增加0.7～1.7 cm，珠芽离地面高度较对照增加0.2～0.3 cm，植株生长健壮、整齐、叶色绿、抗病效果明显[11]。

3.2对产量的影响据统计，脱病毒后的药用植物产量明显提高。文献报道，薄荷新品种阜油1号脱病毒苗鲜草量增加3 654.15～7 564.35 kg/hm2；出油率提高0.3%～2.3%，在界首市太和县示范基地大田种植增产达30%[12]。脱毒生姜比原品种可增产50%以上，每公顷产量可达75 000 kg，收入可达150 000元以上[13]。

3.3对成分的影响中药材有效成分的含量稳定是其治疗疾病的先决条件，也是发展GAP中药材最基本的要求。药用植物脱病毒苗的有效成分是否发生改变是该技术能否推广的重要因素。文献报道，半夏蛋白是从半夏块茎鲜汁中分离出的一种植物蛋白，是半夏抗肿瘤和抗生育等药理作用的有效成分[14]。脱毒半夏块茎中蛋白平均含量为2.86%，比常规的半夏块茎中蛋白含量高0.3%[15]。

4常见药用植物脱病毒的研究

脱病毒技术已应用在药用植物的遗传育种上，获得的脱病毒苗普遍具有明显的生长优势以及产量质量的提高。表1列举了丹参等10种常见药用植物脱病毒技术的研究概况。

参考文献

[1] 唐克轩.中草药生物技术[M].上海：复旦大学出版社，2005：150-162.

[2] 拉兹丹.植物组织培养导论[M].肖尊安，祝杨，译.2版.北京：化学工业出版社，2006：187-188.

[3] 刘芬，王发林.兰州百合脱毒技术研究[J].河南农业科学，2007（7）：93-94.

[4] 谢晓亮，温春秀，刘铭.脱毒丹参比较评价研究[C]第九届全国药用植物及植物学术研讨会：海口：中国植物学会，2010：180-183.

[5] 解红娥，解晓红，李江辉，等.半夏的病毒危害及脱毒快繁技术研究[J].中草药，2005，36（11）：1697-1699.

[6] 邵春月，高山林，陈峰，等.懷地黄分生组织培养脱病毒及快速繁殖技术的研究[J].药物生物技术，2008，5（4）：258-261.

[7] 高慧卿，樊兰瑛，王秀红，等.茎尖培养及热处理技术在百合脱毒中的应用研究[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010，30（6）：529-532.

[8] 白建明，陈晓玲，卢新雄，等.超低温保存法去除马铃薯X病毒和马铃薯纺锤块茎类病毒[J].分子植物育种，2010，8（3）：605-611.

[9] ROGER HULL.Matthews plant Virology（Fourth Edition）[M].San Diego：Academic Press，2004：775-778.

[10] 肖尊安.植物生物技术[M].北京：化学工业出版社，2005：147-149.

[11] 解晓红，李江辉，陈丽，等.半夏脱毒技术研究及应用[J].中药材，2011，34（7）：1014-1017.

[12] 赵红，汪茂斌，王俊杰，等.薄荷新品种阜油1号脱毒苗的生物学性状和产油量[J].安徽农业科学，1999，27（5）：497-503.