混交无性繁衍S7红豆杉高效组培工艺的制作方法

文档序号:17374214发布日期:2019-04-12 23:07阅读:307来源:国知局

本发明属于一种红豆杉培育技术,具体属于一种混交无性繁衍s7红豆杉高效组培工艺。



背景技术:

红豆杉属(taxysl)植物为红豆杉科常绿乔木或灌木,是一类珍贵的木本裸子植物。从红豆杉中可提取为确认是全球36种抗癌药物之一的紫杉醇。然而红豆杉在自然条件下生长缓慢,且繁殖异常困难,天然资源十分有限,且植株含紫杉醇量极低。因此,红豆杉的资源量与紫杉醇的需求之间存在巨大的反差。

云南、东北、南方红豆杉都是常绿乔木,它是枝繁叶茂,根茎粗壮发达,皮薄,每年春秋二季都有萌生的新叶,循环交替生长着,从而保持着它旺盛绿色生机,是一种具有非常强盛生命力的珍稀植物,一般树龄在五百年以上,在国内上千年的古树仍生机勃勃,郁郁葱葱之中其紫杉醇多元素含量少,南方红豆杉枝叶量于0.0021-0.000134‰。

美国曼地亚红豆杉(taxusmedia)具有侧根发达、生长速度快、紫杉醇多元素含量高,环境适应性强等特点,可广泛应用于营造水土保持、水源涵养林,曼地亚红豆杉美丽的树形、果实成熟期红绿相映的颜色搭配,为我国城市园林艺术增添了一道美丽的风景。而且曼地亚红豆杉紫杉醇元素含量是云南、北方、南方红豆杉的4-6倍;曼地亚红豆杉成活率大大高于云南、北方、南方红豆杉。并在采集鲜枝叶提取紫杉醇后仍可茁状成长循环利用,短叶红豆杉树皮中紫杉醇含量最高(短叶红豆杉是美国癌症研究所最早发现含紫杉醇的一个物种),也是迄今国内外报道的紫杉醇含量最高的一个物种;曼地亚红豆杉树皮中紫杉醇含量较高。从我国红豆杉资源中,以东北红豆杉和云南红豆杉中的紫杉醇含量较高,东北红豆杉叶中10-脱乙酰巴卡丁ⅲ的含量也较高,提取作为半合成紫杉醇和多烯紫杉醇的前体。云南红豆杉树皮中含有较高的三尖宁碱。部分红豆杉及其衍生物种紫杉醇含量极低,甚至检测不到。东北、云南、南方与美国曼地亚(短叶)红豆杉群体之间紫杉醇含量存在显著差异,群体内单株间紫杉醇含量的变化幅度与群体间的相当,在同一群体内单株紫杉醇最高含量是最低含量的4.3倍。红豆杉紫杉醇含量波动很大,因此难以进行大面积规划化种植,选择红豆杉可望获得较大遗传增益。这是云南、北方、南方红豆杉所无法比拟的优势,是新世纪改善生态环境,更是促增红豆杉药用原料资源,建设秀美山川的优良树种。同时在园艺工程、园林绿化方面也是具有十分广阔的发展前景。合理地、适量地采摘其枝叶有利于树木良性生长的。还能刺激它再生功能旺盛,促使它多生新的枝叶,来满足树木本能的需求。提高红豆杉总紫杉醇的含量的种植研究,很有必要。

目前,国内外学者开始利用组织培养和细胞培养的方法培育红豆杉,应用红豆杉新型组培技术繁殖种苗,具有繁植速度快,繁殖系数高,周期短,紫杉醇含量退化率低,能周年生产等特点来解决资源和药源的矛盾,已成为国内外学者所关注的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是针对上面所述缺陷,提供一种混交无性繁衍s7红豆杉高效组培工艺,该工艺聚集了多种红豆杉物种的生物性能,改变了他们的不足特征,增倍本物中基因元素功效;紫杉醇含量高不退化,半休眠状态达0.367%,无休眠状态(生长期)达0.786%。有机硒达到0.13mg/kg。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。

本发明将云南、北方、南方红豆杉与美国曼地亚红豆杉不同性能特点同属物种,采用相间套播,用原生萌芽期红豆杉外植体的主茎接种与培养,在种子与种子,萌芽与萌芽,根须与根须无菌环境下切割分离器官细胞转入到无菌培养基上新工艺,采用美国曼地亚和我国东北、云南、南方四大红豆杉品种的主茎、根须冷皮,通过红壤土质进行自然条件下冷皮混交无性天然林繁衍as-1、bs-5、ds-2、ds-3•7、ds-6、ds-9高效栽培植株,其紫杉醇、有机硒元素(全球所有红豆杉物种都不含硒微元素)含量不会随树龄而退化的创新技术。其技术是利用室外自然环境条件进行人工对光、温、湿、渗透压、ph值及细胞培养基成分的控制下的新型组培技术繁殖种苗,仍又在人工控制的环境有机营养土水质条件下,使离体物种进一步脱分化成哺生新植株高科技术工艺,实现工业化生产紫杉醇是解决紫杉醇药源需求的最佳途径。

在组培过程中,最初建立的外植体无菌培养阶段,即无菌接种完成后,外植体在适宜的光、温、气等条件下被诱导成无菌短枝(或称茎梢)、不定芽(丛生芽)、胚状体或原球茎的过程。由于外植体的来源复杂又携带较多杂菌,因此初诱培养一般较困难。

在自然条件下红豆杉生长速度缓慢再生能力差,由于自身的生长特点,实生苗的生长十分缓慢,后期如果苗木生长密度管理不当,还会造成后期长成后外形差等问题,为解决这些问题,就必须人工进行速生管理,使得红豆杉的生长量和经济效益达到最大化。

突破现有培植技术的不足,提供一种红豆杉在自然环境下新型组培方法:

混交无性繁衍s7红豆杉高效组培工艺,其特征在于:依次采用如下步骤:

1、as-1、ds-2初诱培养工艺:

1)取20年生以上野生南方红豆杉和7-10年生的美国曼地亚、云南、东北红豆杉植株的嫩茎为外植体;

2)将嫩茎分离成2-8公分小段,把四种苗的嫩茎小段,用刀片剽开茎外皮1/4,让四种苗的裸露冷皮部分互叠粘紧,再用天然水、少量白酒调稀好的与红壤高粘土(观音土)外面裹紧,然后用鲜棕叶捆扎一组,接种于培养基中,所述的培养基是已经灭菌的红壤砂炭土加盖本灰或干稻草;

3)接种后在自然环境条件下培养:人工调节光照强度为2600-5300lux;环境湿度60-90%,待组培苗长出3-6片叶,2-4条根时,进行移栽至营养基土中进行培养,培养阶段控制光照4100-9600lus,温度18-33℃,环境湿度60-130%;培养90-260天后将组培苗放在自然光下练苗7-20天后,移栽至新的培养基土去增殖。

南方红豆杉为雌雄异株乔木植物,雌雄同株的植株极少数,授粉的方式为异花,在自然条件下雌株的数量少,绝大多数为雄株。在天然南方红豆杉的群落中,只有在雌雄株混生的地方才能采集到种子,花期不遇致使传粉受精受阻,种子产生数量较少。人工授粉结实率比较高,但这样做需要大量人工,并掌握采集花粉时间、花粉处理及授粉等关键技术,面对有差异美国曼地亚和我国东北、云南、南方、变种四大红豆杉品种的主茎、根须冷皮,改变历来温室组培方法,进行驯化后实生苗选优再繁殖,通过红壤土质进行自然条件下冷皮混交无性接种的种苗,通过了根据红豆杉的生长情况控制温度、湿度、光照、营养、ec值始终处于最佳状态,保证根系处于湿润状态,并可获得充足的水分、氧气、营养和不受土壤的限置,催促红豆杉根须的生长速度快,对环境适应强,提高了s7红豆杉的鲜枝叶药物机体吸收的速度量利用率。

4)将步骤3)中增殖后s7红豆杉小苗种植于培养基土内:用ph值为4.0-8.3的清水浇透整个基质,浇水4-10天后对植株全面喷一遍高锰酸钾、多菌灵和百菌清可湿性粉剂混合搅拌均匀药液,3-5天喷一次,共喷三次。控制温度白天21~26℃,夜间15~22℃,湿度50%~91%,夜间湿度55%~90%,光照6000~11000lux,持续50-90天后,实生苗选优矮化定型,得到ds-3•7中间繁殖体。

2、ds-3•7继导培养工艺:

通过as-1、ds-2初诱培养所获得的不定芽、无菌茎梢、胚状体为中间繁殖体。中间繁殖体由于数量有限,所以将他们切割、分离后转移到新的培养基土中培养增殖,达到边繁殖边生根的目的。由于培养物在接近自然环境条件下生长,排除了其他生物的竞争,以中间繁殖体可按等级数扩繁,例每扎以4株苗为基础,每棵苗的繁殖系数为6(即1株苗剪成6段接种,培养一段时间后每段又形成6株苗),那么经8代繁殖,按成活率65-73%的生成4×68=87423株苗。繁殖体大量增殖后,优选部分培养物分流到壮苗生根培养阶段,得到ds-9幼苗。

3、s7红豆杉增补有机硒元素根须培育技术诱导段:

取用0.002‰-0.01‰的硒矿质,用分析纯ar无水乙醇0.015-0.06‰比例进行稀释,拌入红壤土+高岭石粘土(观音土)0.2-0.65/公斤+草木炭0.3-0.8/公斤+天然矿质水搅拌均匀,铺在营养基土下方的触根周围,渗入根皮土壤,促使ds-9诱导生根,使整株都增补硒元素,得到ds-6、bs-5根须,该根须不随树龄增长而退化,而且含量稳定。

1)ds-6、bs-5诱导生根:当ds-6、bs-5根须增殖到一定数量后要分离成单苗转入营养基土中进行生根诱导。因为硒矿质元素含量偏高,有利于茎叶生长,较低时有利于生根。加入适量的生长素(naa、iba等)。当生长正常的淡白色的根长约0.8-lcm时即可驯化移栽。直接移入含有生长素的营养基土中来诱导新梢生根。

2)生根阶段bs-5、ds-6的壮苗工艺技术

措施:①培养基中添加赤霉素0.01-1.0‰、多效唑、矮壮素0.12-1.1%、烯效唑8-600mg%kg比例的生长延缓剂;②生根培养阶段将营养基土中的糖含量减51-73%,提高光强约为原来的3~8倍,一方面促进生根,促使苗的生活方式由异常养型向自养型转变,得到bs-5、ds-6壮苗;另一方面对水分胁迫和疾病的抗性也会增强。由于胚壮体有根原基和芽原基的分化,可不经诱导生根阶段,直接成苗。但因经胚壮体途径发育的苗数特别多,并且个体弱小。

4、增补有机硒元素再生途径的bs-5、ds-6无菌微型扦插新工艺技术:

将bs-5、ds-6壮茵在低浓度的营养基土内,补增入0.001-0.03‰硒矿质,用分析纯ar无水乙醇0.0012-0.04%比例,稀释了的有机硒元素加0.01-0.012‰多效唑配制的营养液加入营养基土中,以便壮苗生根。一年后可经过植株再生途径的无菌微型扦插技术,将项芽、侧芽或带有芽的茎切段接种到伸长(或生长)培养基上,进行伸长培养,逐渐形成一个微型的多枝芽的小灌木丛状的结构。继导时将丛生芽苗反复切段转接,重复芽苗增殖的培养,从而迅速获得不定芽,形成芽丛较多嫩芽。选择顶端优势明显枝条生长迅速,对组培苗质量要求高、苗木植物株率快的木本植物因素,因不经过愈伤组织诱导阶段,是最能使无性系后代保持原品种特性的一种繁殖方式。待无菌微型扦插再生苗优生一年约11-18公分,经过上述硒元素二次根须增补后,而促进生物转化的植物活性硒元素。

5、植物活性硒ds-9创新工艺技术应用:

硒又分为植物活性硒和无机硒两种,植物活性硒通过生物转化与氨基酸结合而成,植物活性硒是人类和动物允许使用的硒源。

硒是动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素。组成体内抗氧化酶之外,能提到保护细胞膜免受氧化损伤,保持其通透性;硒-p蛋白具有螯合重金属等毒物,降低毒物毒性作用。所以通过优化改良技术会将丛生芽分割成单芽增殖培养成新的丛生芽,重复芽生芽的过程,实现快速、大量繁殖的目的。将长势强的单个嫩枝进行生根培养,培养成再生植株的愈伤组织再生途径。把s7红豆杉实生苗年复一年不断扩繁。

硒是一种天然抗氧化剂,能有效抑制活性氧生成,清除人体代谢过程中所产生的—自由基,补硒可以提高化疗患者机体的免疫力,免疫力的提高也有利于帮助肿瘤患者尽快康复。

由于植物活性硒抑制癌细胞生长,硒浓度的平衡对许多器官、组织的生理功能有着重要的保护和促进作用。达到组断癌细胞的能量供应,减轻了抗癌的毒副作用。

1)植物活性硒新工艺技术:

取用0.002‰-0.01‰的硒矿质粉碎90-150目,用0.003-0.0017‰比例苯在常温下进行稀释后,调入石灰水0.01%-0.007%比例搅拌均匀为高硒浓液剂备用。

2)苗圃基地如没设喷水装置设备,就采用人工农用喷洒器作业。3-5月份休眠期每月初、月底各喷一次,先清洗掉整株的灰尘杂物,下午4-6点开始叶面喷洒,装满30斤自然水质,配入0.2ppm/30斤、0.4ppm/30斤、1.0ppm/30斤备用的硒容液剂浓度的增施,按上述比例分别喷,每次喷要从上而下喷洒,喷至溶剂水从叶面往下滴水珠为止。

3)当年8-9月份生长期。每月中旬喷洒一次,先清洗掉整株的灰尘杂物,上午7-9点开始整株叶面喷洒,装满30斤自然水质,配入0.4ppm/30斤、0.6ppm/30斤、0.8ppm/30斤比例,按上述比例分别喷,每次喷要从上而下喷洒,喷至溶剂水从叶面往下滴水珠为止。

备注:要连接喷洒二年,如喷洒作业完成3-5小时,遇中、大雨连下5-20分钟时,此次喷洒作业失效,只能等停雨6-14小时后才能重新喷施作业。

所述营养基土中植物产物(秸秆、树枝杂草、土块、湖、塘泥浆)质量比为30%-65%,畜禽粪便(猪粪、牛粪、羊粪)质量比为:45%-80%;水分质量控制55%-65%内,ph值为5-7。

所述步骤1中第4)步中的高锰酸钾质量为0.01%-0.13%,多菌灵质量为31.6%-39.1%,百菌清可湿粉质量为5.8%-9.6%,余量为水。

混交无性繁衍s7红豆杉主侧根须粗而发达,环境适应性强,生长速度快,枝繁叶茂常绿乔木,平均株高在2.15m-2.37m,其紫杉醇元素含量约在2.16-3.38%,退化率低为0.0021%。同时在液体培养基中增添有机硒元素含量0.0135‰-0.0482‰之内。由于营养代谢和基因的差异上反映出生长特性上的功能。

经过有机生物融合的混交无性繁衍高效培植技术,研发新品种s7红豆杉的生物特征与性能:

1、混交无性繁衍s7红豆杉聚集了多种红豆杉物种的生物性能,改变了他们的不足特征。增倍本物中基因元素功效。

2、根须发达、生长速度快、环境适应性强。

3、茎、枝、叶壮而厚实,茎叶发芽率多、成活率高。

4、株植枝叶原料利用率高,再生能力强而快。

5、紫杉醇含量高不退化,半休眠状态达0.367%,无休眠状态(生长期)达0.786%。有机硒达到0.13mg/kg。

6、除含有紫杉醇外还增倍含有丰富的有机硒、儿茶素、生物碱、聚糖元素、宁碱、硒鋅蛋白质、多种安基酸等人体必要元素,在防治肿瘤(癌变病人恢复健康,健康人群预防癌症)、净化空气、负离子抗氧化方面有着增倍的活性释放量。

具体实施方式

实施例1。

混交无性繁衍s7红豆杉高效组培工艺,其特征在于:依次采用如下步骤:

1、as-1、ds-2初诱培养工艺:

1)取20年生以上野生南方红豆杉和7-10年生的美国曼地亚、云南、东北红豆杉植株的嫩茎为外植体;

2)将嫩茎分离成2-8公分小段,把四种苗的嫩茎小段,用刀片剽开茎外皮1/4,让四种苗的裸露冷皮部分互叠粘紧,再用天然水、少量白酒调稀好的与红壤高粘土(观音土)外面裹紧,然后用鲜棕叶捆扎一组,接种于培养基中,所述的培养基是已经灭菌的红壤砂炭土加盖本灰或干稻草;

3)接种后在自然环境条件下培养:人工调节光照强度为2600-5300lux;环境湿度60-90%,待组培苗长出3-6片叶,2-4条根时,进行移栽至营养基士中进行培养,培养阶段控制光照4100-9600lus,温度18-33℃,环境湿度60-130%;培养90-260天后将组培苗放在自然光下练苗7-20天后,移栽至新的培养基土去增殖。

4)将步骤3)中增殖后s7红豆杉小苗种植于培养基土内:用ph值为4.0-8.3的清水浇透整个基质,浇水4-10天后对植株全面喷一遍高锰酸钾、多菌灵和百菌清可湿性粉剂混合搅拌均匀药液,3-5天喷一次,共喷三次。控制温度白天21~26℃,夜间15~22℃,湿度50%~91%,夜间湿度55%~90%,光照6000~11000lux,持续50-90天后,实生苗选优矮化定型,得到ds-3•7中间繁殖体。

2、ds-3•7继导培养工艺:

通过as-1、ds-2初诱培养所获得的不定芽、无菌茎梢、胚状体为ds-3•7中间繁殖体。中间繁殖体由于数量有限,所以将他们切割、分离后转移到新的培养基土中培养增殖,达到边繁殖边生根的目的。繁殖体大量增殖后,优选部分培养物分流到壮苗生根培养阶段,得到ds-9幼苗。

3、s7红豆杉增补有机硒元素根须培育技术诱导段:

取用0.002‰-0.01‰的硒矿质,用分析纯ar无水乙醇0.015-0.06‰比例进行稀释,拌入红壤土+高岭石粘土(观音土)0.2-0.65/公斤+草木炭0.3-0.8/公斤+天然矿质水搅拌均匀,铺在营养基土下方的触根周围,渗入根皮土壤,促使ds-9诱导生根,使整株都增补硒元素,得到bs-5、ds-6根须。

1)bs-5、ds-6诱导生根:当bs-5、ds-6根须增殖到一定数量后要分离成单苗转入营养基土中进行生根诱导。加入适量的生长素(naa、iba等)。当生长正常的淡白色的根长约0.8-lcm时即可驯化移栽。直接移入含有生长素的营养基土中来诱导新梢生根。

2)生根阶段bs-5、ds-6的壮苗工艺技术

措施:①培养基中添加赤霉素0.01-1.0‰、多效唑、矮壮素0.12-1.1%、烯效唑8-600mg%kg比例的生长延缓剂;②生根培养阶段将营养基土中的糖含量减51-73%,提高光强约为原来的3~8倍,一方面促进生根,促使苗的生活方式由异常养型向自养型转变,得到bs-5、ds-6壮苗;另一方面对水分胁迫和疾病的抗性也会增强。由于胚壮体有根原基和芽原基的分化,可不经诱导生根阶段,直接成苗。

4、增补有机硒元素再生途径的bs-5、ds-6无菌微型扦插新工艺技术:

将bs-5、ds-6壮茵在低浓度的营养基土内,补增入0.001-0.03‰硒矿质,用分析纯ar无水乙醇0.0012-0.04%比例,稀释了的有机硒元素加0.01-0.012‰多效唑配制的营养液加入营养基土中,以便壮苗生根。一年后可经过植株再生途径的无菌微型扦插技术,将项芽、侧芽或带有芽的茎切段接种到培养基土上,进行伸长培养,逐渐形成一个微型的多枝芽的小灌木丛状的结构。待无菌微型扦插再生苗优生一年约11-18公分,经过上述硒元素二次根须增补后,而促进生物转化的植物活性硒元素。

5、植物活性硒ds-9创新工艺技术应用:

1)植物活性硒新工艺技术:

取用0.002‰-0.01‰的硒矿质粉碎90-150目,用0.003-0.0017‰比例苯在常温下进行稀释后,调入石灰水0.01%-0.007%比例搅拌均匀为高硒浓液剂备用。

2)苗圃基地如没设喷水装置设备,就采用人工农用喷洒器作业。3-5月份休眠期每月初、月底各喷一次,先清洗掉整株的灰尘杂物,下午4-6点开始叶面喷洒,装满30斤自然水质,配入0.2ppm/30斤、0.4ppm/30斤、1.0ppm/30斤备用的硒容液剂浓度的增施,按上述比例分别喷,每次喷要从上而下喷洒,喷至溶剂水从叶面往下滴水珠为止。

3)当年8-9月份生长期。每月中旬喷洒一次,先清洗掉整株的灰尘杂物,上午7-9点开始整株叶面喷洒,装满30斤自然水质,配入0.4ppm/30斤、0.6ppm/30斤、0.8ppm/30斤比例,按上述比例分别喷,每次喷要从上而下喷洒,喷至溶剂水从叶面往下滴水珠为止。

备注:要连接喷洒二年,如喷洒作业完成3-5小时,遇中、大雨连下5-20分钟时,此次喷洒作业失效,只能等停雨6-14小时后才能重新喷施作业。

所述营养基土中植物产物(秸秆、树枝杂草、土块、湖、塘泥浆)质量比为30%-65%,畜禽粪便(猪粪、牛粪、羊粪)质量比为:45%-80%;水分质量控制55%-65%内,ph值为5-7。

所述步骤1中第4)步中的高锰酸钾质量为0.01%-0.13%,多菌灵质量为31.6%-39.1%,百菌清可湿粉质量为5.8%-9.6%,余量为水。

上述实施例是本发明的最新实施方式,经过七年种植试验,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法,但本发明并不局限上述详细特征以及详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。

上述实施例是本发明的最新实施方式,经过七年种植试验,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法,但本发明并不局限上述详细特征以及详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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