动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法技术

本发明专利技术公开了动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法，1）初始培养基与营养添加液体积比为2～3﹕1；初始培养基为 3/4SH培养基+ IBA 3mg/L+蔗糖20-35g/L；营养添加液为3/4SH培养基+蔗糖90-120g/L；2）将初始培养基加入鼓泡式生物反应罐中，接种；3）通气培养；4）培养到第5～10天，滴加营养添加液，3-5天滴完；5）继续培养到第30～42天，收获不定根。可根据需要实时滴加营养成份，鼓泡式生物反应罐在上升的气泡作用下，实现了气动搅拌，可以将营养添加液充分混合到基础培养基中，可定向获得缩短培养时间、提高不定根的产量、总皂苷的含量或提高目标皂苷单体在组份中的含量。

【技术实现步骤摘要】
动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法
本专利技术属生物
,具体涉及一种生物反应器培养人参不定根的方法。
技术介绍
人参（PanaxginsengC.A.Meyer）系五加科（Araliacede）人参属（PanaxL.）植物，是闻名遐迩的“东北三宝”之一，更是我国传统的名贵中草药，驰名中外。我国明代伟大的医学家、药学家李时珍在其史诗性巨著《本草纲目》一书中，对人参的功效作了详尽的介绍，奠定了人参“百草之王”的美誉。人参多生长于昼夜温差小、海拔为500～1100米的针叶林或混交林的山坡中，其主产区主要分布在40°～45°(N),117.5°～134°(E)之间，在我国主要分布在东北三省及河北北部的山地地区，尤以吉林长白山地区为主产区。我国是研究人参最早的国家之一，现存最早的药物学专著《神农本草经》中详细记载了人参具有“补五脏、安精神、定魂魄、止惊悸、除邪气、明目益智，久服轻身延年”之功效[7]。现代药理学研究表明，人参具有大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津安神之功效，同时人参具有抗心律失常、抗溶血、调节免疫系统、调节中枢神经系统等诸多药理学活性[8]。人参中含有的化学组分比较复杂，除了含有人参皂苷外，人参中还含有多种非皂苷的活性成分，如含有糖类（单糖、寡糖、低聚糖、多糖等）、氨基酸、脂肪酸、黄铜、维生素（VB1、VB2、VB12、烟酸、泛酸等）及挥发油等组分。随着近年来现代药理学、药代动力学研究的不断深入，人参的药用价值及其保健功效进一步得到了认证，人参的价格和地位不断飙升，如今人参不仅作为我国的名贵中草药，更是得到了世界人民的广泛认可。人参皂苷具有良好的药理活性及保健功效，经药理学研究表明人参皂苷对于心脑血管、中枢神经系统、免疫系统、消化系统等具有良好的药理学活性。而对于单体人参皂苷药理学活性的研究极为活跃，特别是一些含量甚微的稀有人参皂苷，具有极高的药用价值。由于长期以来人参被视为珍品，野生资源已枯竭，人工栽培占用林地，造成水土流失，周期长、管理成本高、病害严重。人参细胞培养、根培养的优势在于其具有原始植物根所具有的巨大生物合成能力，根培养中细胞的高度分化使得次生代谢产物的合成能力明显提高，同时表出明显的代谢稳定性。人参不定根的诱导培养技术已日趋成熟，普遍应用的是，将多年生人参的鲜根洗净、消毒、切割后在含有2,4-D、KT和蔗糖的MS固体培养基中进行愈伤组织诱导。再将诱导出的愈伤组织移至IBA和蔗糖的MS中诱导、增殖不定根。比起人参细胞培养，根培养的优势在于其具有原始植物根所具有的巨大生物合成能力，根培养中细胞的高度分化使得次生代谢产物的合成能力明显提高，同时表出明显的代谢稳定性和活力的稳定性。人参不定根生物反应器培养，普遍应用蔗糖提供碳源，随着蔗糖浓度的增加，人参不定根的产量也随之增加，而培养基中蔗糖的浓度在60g\L以上，对不定根的生长有抑制作用。目前对于生物反应器培养增殖人参不定根，大多采用将配制好培养基一次性加入反应器中，接种不定根，培养至营养耗尽为止。收获不定根。而生物反应器培养不定根的过程中，是一个动态的生长过程，生长各个阶段对营养的需求不尽相同，从理论上培养基的营养成份是一个逐渐减少的过程。一次性加入培养基，不能具体适应各生长阶段的需要。有报道采用同样的培养基，分两次或三次加入反应器中，次数越多，增殖系数越小。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决生物反应器培养人参不定根，各阶段营养不均衡的问题，提高人参不定根的产量及次生代谢产物的含量，而提供动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法。动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法，它包括：1）初始培养基与营养添加液体积比为2～3﹕1；初始培养基为基础培养基+IBA3～5mg/L+蔗糖20～35g/L；营养添加液为基础培养基+蔗糖90～120g/L，灭菌；所述的基础培养基为3/4～4/4SH或3/4～4/4MS培养基；2）将初始培养基加入鼓泡式生物反应罐中，接种；3）通气培养；4）培养到第5～10天，滴加营养添加液；5）继续培养到第30～42天，收获不定根；所述的基础培养基为3/4SH培养基；所述的IBA为吲哚丁酸钾；所述的初始培养基的蔗糖为20～30g/L；最佳浓度为30g/L；所述的营养添加液还包括：萘乙酸1.5～2.7mg/L和/或茉莉酸甲酯150～240mg/L和/或水杨酸150～240mg/L；所述的培养温度为23±2℃。本专利技术另一个目的是提供动态均衡营养法培养人参不定根的生物反应器，它包括：初始培养基反应罐4、空气压力泵5和营养添加液罐6；初始培养基反应罐4为鼓泡式生物反应罐，其底部设有气动装置，气动装置的喷头为多微孔喷头405，反应罐盖403还设有营养添加液滴加口401；空气压力泵5与气动装置相连；所述的营养添加液罐6底部设有带调节阀出料口64、顶部设有罐盖62和带过滤器进气口61，进气口61设在罐盖62上，营养添加液滴加口401通过管道7与出料口64相连；所述的营养添加液滴加口401的直径为2.0～0.2mm；所述的营养添加液罐6的进气口61与空气压力泵5通过进气调节装置相连。本专利技术又一个目的是动态均衡营养法培养人参不定根系统，它包括：1个营养添加液罐6和3个初始培养基反应罐4，营养添加液罐6的出料口64与3个初始培养基反应罐4的养添加液滴加口401连接。所述的初始培养基反应罐4进气装置、营养添加液罐6的进气口61通过管道与空气压力泵相连接。所述的鼓泡式生物反应罐4和营养添加液罐6均为18L，初始培养基添加量为8-10L，营养添加液的添加量为12-15L。本专利技术提供了动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法，1）初始培养基与营养添加液体积比为2～3﹕1；初始培养基为3/4SH培养基+IBA3mg/L+蔗糖20-35g/L；营养添加液为3/4SH培养基+蔗糖90-120g/L；2）将初始培养基加入鼓泡式生物反应罐中，接种；3）通气培养；4）培养到第5～10天，滴加营养添加液，3-5天滴完；5）继续培养到第30～42天，收获不定根。可根据需要实时滴加营养成份，鼓泡式生物反应罐在上升的气泡作用下，实现了气动搅拌，可以将营养添加液充分混合到基础培养基中，可定向获得缩短培养时间、提高不定根的产量、总皂苷的含量或提高目标皂苷单体在组份中的含量。特别是可用高浓度蔗糖的培养基，动态平衡反应罐的蔗糖浓度，可加大蔗糖的添加量提高不定根产量，解决了蔗糖浓度高抑制不定根生长的问题。初始培养基反应罐和营养添加液罐均为18L，初始培养基添加量为8-10L，营养添加液的添加量为12-15L的培养系统，为人参不定根提供了最佳的生长环境。附图说明图1为动态均衡营养法定向培养人参不定根的生物反应器的初始培养基反应罐示意图；图2为动态均衡营养法定向培养人参不定根的生物反应器的营养添加液罐示意图；图3、4为动态均衡营养法定向培养人参不定根系统示意图。具体实施方式实施例1人参不定根的获得选取长白山区（吉林省通化市集安县）6年生园参，切块，用MS培养基诱导愈伤组织，将诱导的愈伤组织用3\4SH培养基+IBA5.0mg/L+蔗糖30g/L,诱导不定根，继代培养。实施例2初始培养基及营养添加液的配制1、培养基的配制1）初始培养基3/4SH培养基+吲哚丁酸钾(K-IBA本文档来自技高网...

【技术保护点】
动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法，它包括：1）初始培养基与营养添加液体积比为2～3﹕1；初始培养基为 基础培养基+ IBA 3～5mg/L+蔗糖20～35g/L；营养添加液为基础培养基+蔗糖90～120g/L，灭菌； 所述的基础培养基为3/4～4/4 SH或3/4～4/4 MS培养基；2）将初始培养基加入鼓泡式生物反应罐中，接种；3）通气培养；4）培养到第5～10天，滴加营养添加液；5）继续培养到第30～42天，收获不定根。

【技术特征摘要】
1.动态均衡营养法定向培养人参不定根的方法，它包括：1）初始培养基与营养添加液体积比为2～3﹕1；初始培养基为基础培养基+IBA3～5mg/L+蔗糖20～35g/L；营养添加液为基础培养基+蔗糖90～120g/L、萘乙酸1.5～2.7mg/L、茉莉酸甲酯150～240mg/L、水杨酸150～240mg/L灭菌；所述的基础培养基为3/4～4/4SH或3/4～4/4MS培养基；2）将初始培养基加入鼓泡式生物反应罐中，不定根切块，接种到生物反应罐中；3）通气培养；4）培养到第5～10天，滴加营养添...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀莲，柳青，桂英，丛凡华，
申请(专利权)人：吉林省绿色食品工程研究院，
类型：发明
国别省市：吉林;22