培养方式对川贝母胚性愈伤组织生长及活性物质积累的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.05.010

摘要/Abstract

摘要：

筛选适宜川贝母（Fritillaria cirrhosa）胚性愈伤组织增殖和活性物质积累的最佳培养方式，为川贝母在短期内实现快速增殖与高效富集次生代谢产物提供参考。采用3种方式（“固体-固体”“固体-液体”及“固体-液体-固体”）培养川贝母胚性愈伤组织，40 d后比较其结构分化、生长量、体外抗氧化能力及活性物质积累的差异。结果表明：不同培养方式的川贝母胚性愈伤差异较为显著，其中，“固体-液体-固体”培养各方面表现均为最优。（1）结构分化：该培养的愈伤组织形态均一、质地紧实、色泽鲜明，细胞核形态规则、分布均匀，原形成层结构清晰，细胞呈现出典型的胚性特征。（2）增殖系数：该培养的愈伤组织增殖倍数为1.45倍，分别是“固体-固体”与“固体-液体”培养的2.84倍和1.93倍。（3）体外抗氧化能力：该培养的愈伤组织具有较高的DPPH清除活性（47.55%）和FRAP（720.95 μmol⋅L^-1），较“固体-固体”（40.41%和482.86 μmol⋅L^-1）与“固体-液体”培养（44.15%和694.68 μmol⋅L^-1）均有显著优势。（4）活性物质积累：该培养的胚性愈伤组织可溶性糖（56.15 mg⋅g^-1）、总黄酮（2.06 mg⋅g^-1）、总酚（1.44 mg⋅g^-1）及西贝母碱（0.25 mg⋅g^-1）的质量分数均最高，分别是“固体-固体”培养的1.07、1.15、1.66和1.39倍及“固体-液体”培养的1.23、1.11、1.13和1.19倍。本研究结果为川贝母次生代谢产物的规模化生产及再生体系的建立提供了理论依据与技术支撑。

关键词: 川贝母, 胚性愈伤组织, 培养方式, 生长量, 活性物质积累

Abstract:

The aim of this study was to screen an optimal culture method for the growth and bioactive metabolite accumulation of Fritillaria cirrhosa D. Don embryogenic callus， thereby providing a reference for the rapid proliferation and efficient enrichment of its secondary metabolites within a short period. Three culture methods， namely “solid-solid”， “solid-liquid” and “solid-liquid-solid”， were adopted to culture the embryogenic callus of F. cirrhosa. After 40 days of culture， structural differentiation， growth yield， in vitro antioxidant capacity， and bioactive metabolite accumulation were compared between the treatments. Significant differences were observed among the three culture methods for the embryogenic callus of F. cirrhosa， with the “solid-liquid-solid” mode showing the best overall performance. （1）Structural differentiation： The callus cultured by “solid-liquid-solid” mode showed uniform morphology， compact texture， and bright color. The cell nucleus was regular in shape and evenly distributed. The procambial bundle structure was well-defined， and the cells exhibited typical embryogenic characteristics. （2）Proliferation coefficient： The proliferation multiple of the callus under this system was 1.45， which was 2.84 and 1.93 times that of the “solid-solid” and “solid-liquid” cultures， respectively. （3）In vitro antioxidant capacity： The callus from the “solid-liquid-solid” culture exhibited strong DPPH radical scavenging activity（47.55%） and a high FRAP value（720.95 μmol⋅L^-1）， both of which were significantly superior to those of the “solid-solid” culture （40.41%， 482.86 μmol⋅L^-1） and the “solid-liquid” culture（44.15%， 694.68 μmol⋅L^-1）. （4）Bioactive metabolite accumulation： The embryogenic callus in this group exhibited the highest levels of soluble sugar（56.15 mg⋅g^-1）， total flavonoids（2.06 mg⋅g^-1）， total phenolic（1.44 mg⋅g^-1）， imperialine（0.25 mg⋅g^-1）. These values were 1.07， 1.15， 1.66， and 1.39 times as high as those of the “solid-solid” culture， and 1.23， 1.11， 1.13， and 1.19 times as high as those of the “solid-liquid” culture， respectively. This study provides a theoretical basis and technical support for the large-scale production of secondary metabolites and the establishment of a plant regeneration system for F. cirrhosa.

Key words: Fritillaria cirrhosa, embryogenic callus, culture mode, growth yield, bioactive metabolite accumulation

中图分类号:

Q813.1

柯静怡, 栗孟飞. 培养方式对川贝母胚性愈伤组织生长及活性物质积累的影响[J]. 植物研究, 2026, 46(5): 889-898.

Jingyi KE, Mengfei LI. Effects of Different Culture Modes on Growth and Bioactive Metabolite Accumulation in Callus of Fritillaria cirrhosa[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(5): 889-898.

图/表 8

表1

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参考文献 40

[1]	国家药典委员会.中华人民共和国药典：2025年版：一部［M］.北京：中国医药科技出版社，2025：40-41.
	China Pharmacopoeia Commission.Pharmacopoeia of the People’s Republic of China： 2025 Edition： Volume Ⅰ［M］.Beijing：China Medical Science and Technology Press，2025：40-41.
[2]	谢梦迪，田亮玉，桂新景，等.近红外光谱技术结合化学计量学应用于川贝母真伪与规格的快速辨识研究［J］.中草药，2022，53（8）：2490-2498.
	Xie Mengdi， Tian Liangyu， Gui Xinjing，et al.Fast identification of authenticity and specification of Fritillariae Cirrhosae Bulbus by near infrared spectroscopy combined with chemometrics［J］.Chinese Traditional and Herbal Drugs，2022，53（8）：2490-2498.
[3]	代琪，马珑珂，叶俏波，等.不同基源川贝母化学成分和药理作用研究进展［J］.亚太传统医药，2024，20（6）：239-243.
	Dai Qi， Ma Longke， Ye Qiaobo，et al.Research advance in chemical constituents and pharmacological effects of Fritillariae Cirrhosae Bulbus from different base sources［J］.Asia-Pacific Traditional Medicine，2024，20（6）：239-243.
[4]	崔治家，马艳珠，张小荣，等.川贝母化学成分和药理作用研究进展及质量标志物的预测分析［J］.中草药，2021，52（9）：2768-2784.
	Cui Zhijia， Ma Yanzhu， Zhang Xiaorong，et al.Research progress on chemical components and pharmacological effects and predictive analysis on quality markers of Fritillariae Cirrhosae Bulbus ［J］.Chinese Traditional and Herbal Drugs，2021，52（9）：2768-2784.
[5]	王莹莹，余登利，邱风进，等.濒危植物岩生鼠尾草的组培快繁技术［J］.植物研究，2025，45（4）：558-568.
	Wang Yingying， Yu Dengli， Qiu Fengjin，et al.Tissue culture and rapid propagation of endangered Salvia petrophila ［J］.Bulletin of Botanical Research，2025，45（4）：558-568.
[6]	王娟，李金鑫，李建丽，等.植物组织培养技术在中药资源中的应用［J］.中国中药杂志，2017，42（12）：2236-2246.
	Wang Juan， Li Jinxin， Li Jianli，et al.Application of plant tissue culture in field of Chinese medicine resources［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，2017，42（12）：2236-2246.
[7]	李隆云，周裕书，代敏，等.暗紫贝母鳞茎再生组织培养技术研究［J］.中国中药杂志，1995 （2）：78-80.
	Li Longyun， Zhou Yushu， Dai Min，et al.Study on tissue culture technology for bulb regeneration of Fritillaria unibracteata ［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，1995（2）：78-80.
[8]	陈敏，陈和荣，钟凤林，等.川贝母组织培养的研究［J］.中国中药杂志，1995 （8）：461-462.
	Chen Min， Chen Herong， Zhong Fenglin，et al.Study on tissue culture of Fritillaria cirrhosa ［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，1995 （8）：461-462.
[9]	胡章薇，熊芹，肖小君.中草药川贝母繁育技术研究进展［J］.安徽农学通报，2017，23（11）：133-135.
	Hu Zhangwei， Xiong Qin， Xiao Xiaojun.Research progress on the breeding technology of Fritillaria cirrhosa D. Don［J］.Anhui Agricultural Science Bulletin，2017，23（11）：133-135.
[10]	齐凤慧，王雯萱，刘林，等.基于液—固交替培养的水曲柳快速微繁系统研究［J］.植物研究，2022，42（2）：184-190.
	Qi Fenghui， Wang Wenxuan， Liu Lin，et al.Rapid micropropagation of Fraxinus mandshurica Rupr. based on liquid and solid alternate culture［J］.Bulletin of Botanical Research，2022，42（2）：184-190.
[11]	Zhang Z， Xing C Y， Su H Y，et al. In vitro plant regeneration and bioactive metabolite production of endangered medicinal plant Fritillaria cirrhosa ［J］.Current Plant Biology，2024，39：100363.
[12]	王伟，张大燕，文欢，等.川贝母组织培养的影响因素研究［J］.中药与临床，2017，8（4）：1-3.
	Wang Wei， Zhang Dayan， Wen Huan，et al.Study on the influencing factors of Chuanbeimu tissue culture［J］.Pharmacy and Clinics of Chinese Materia Medica，2017，8（4）：1-3.
[13]	王跃华，闫胜杰，代勇，等.川贝母不同部位外植体对鳞茎再生的影响［J］.西南农业学报，2010，23（6）：2026-2029.
	Wang Yuehua， Yan Shengjie， Dai Yong，et al.Effect of different part of explants on regeneration of Fritillariae Cirrhosae bulb［J］.Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2010，23（6）：2026-2029.
[14]	李强.组培川贝母（Fritillaria cirrhosa D. Don）鳞茎形成和发育过程中的生理生化研究［D］.成都：四川大学，2003.
	Li Qiang.Biochemical and physiological research of cultured Fritillaria cirrhosa D. Don during bulb organogensis and development［D］.Chengdu：Sichuan University，2003.
[15]	Liu X X， Luo M M， Li M F，et al.Depicting precise temperature and duration of vernalization and inhibiting early bolting and flowering of Angelica sinensis by freezing storage［J］.Frontiers in Plant Science，2022，13：853444.
[16]	Li M F， Lü M， Yang D L，et al.Temperature-regulated anatomical and gene-expression changes in Sinopodophyllum hexandrum seedlings［J］.Industrial Crops and Products，2020，152：112479.
[17]	Huang T M， Liu D， Cui X W，et al. In vitro bioactive metabolite production and plant regeneration of medicinal plant Angelica sinensis ［J］.Industrial Crops and Products，2023，194：116276.
[18]	Dong H， Li M L， Jin L，et al.Cool temperature enhances growth，ferulic acid and flavonoid biosynthesis while inhibiting polysaccharide biosynthesis in Angelica sinensis ［J］.Molecules，2022，27（1）：320.
[19]	Li M L， Cui X W， Jin L，et al.Bolting reduces ferulic acid and flavonoid biosynthesis and induces root lignification in Angelica sinensis ［J］.Plant Physiology and Biochemistry，2022，170：171-179.
[20]	Zhu T T， Zhang M H， Su H Y，et al.Integrated metabolomic and transcriptomic analysis reveals differential mechanism of flavonoid biosynthesis in two cultivars of Angelica sinensis ［J］.Molecules，2022，27（1）：306.
[21]	Nencini C， Menchiari A， Franchi G G，et al. In vitro antioxidant activity of aged extracts of some Italian Allium species［J］.Plant Foods for Human Nutrition，2011，66（1）：11-16.
[22]	Li M F， Pare P W， Zhang J L，et al.Antioxidant capacity connection with phenolic and flavonoid content in Chinese medicinal herbs［J］.Records of Natural Products，2018，12（3）：239-250.
[23]	栗孟飞，姚园园，杨林贵，等.狭叶红景天引种驯化后抗氧化能力、主要活性物质含量及挥发性组分的变化［J］.应用生态学报，2017，28（9）：2947-2954.
	Li Mengfei， Yao Yuanyuan， Yang Lingui，et al.Changes in antioxidant capacity，main bioactive compounds and volatile constituents of Rhodiola kirilowii after introduction and acclimatization［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2017，28（9）：2947-2954.
[24]	Lay M M， Karsani S A， Mohajer S，et al.Phytochemical constituents，nutritional values，phenolics，flavonols，flavonoids，antioxidant and cytotoxicity studies on Phaleria macrocarpa （Scheff.） Boerl fruits［J］.BMC Complementary and Alternative Medicine，2014，14（1）：152.
[25]	Li M F， Li T， Li W，et al.Changes in antioxidant capacity，levels of soluble sugar，total polyphenol，organosulfur compound and constituents in garlic clove during storage［J］.Industrial Crops and Products，2015，69：137-142.
[26]	韩鸿萍，徐顺连，曹佳佳，等.UPLC-TQD-MS/MS分析青海川贝母药材中的生物碱［J］.化学研究与应用，2023，35（10）：2364-2369.
	Han Hongping， Xu Shunlian， Cao Jiajia，et al.Analysis of alkaloids in Qinghai Fritillaria D. Don based on UPLC-TQD-MS/MS［J］.Chemical Research and Application，2023，35（10）：2364-2369.
[27]	李亦轩，赵健，付双彬，等.气动生物反应器油松胚性愈伤增殖体系的建立研究［J］.北京林业大学学报，2019，41（11）：37-43.
	Li Yixuan， Zhao Jian， Fu Shuangbin，et al.Enhancement of embryogenic callus proliferation in Chinese pine （Pinus tabuliformis） by airlift bioreactor［J］.Journal of Beijing Forestry University，2019，41（11）：37-43.
[28]	Yang X Y， Zhang X L.Regulation of somatic embryogenesis in higher plants［J］.Critical Reviews in Plant Sciences，2010，29（1）：36-57.
[29]	王诗忆，黄奕孜，李舟阳，等.植物体细胞胚胎发生及其分子调控机制研究进展［J］.浙江农林大学学报，2022，39（1）：223-232.
	Wang Shiyi， Huang Yizi， Li Zhouyang，et al.Research progress in plant somatic embryogenesis and its molecular regulation mechanism［J］.Journal of Zhejiang A&F University，2022，39（1）：223-232.
[30]	王跃华，何宗晟，孙雁霞，等.川贝母细胞团块悬浮培养生产生物碱的研究［J］.中药材，2011，34（2）：183-186.
	Wang Yuehua， He Zongsheng， Sun Yanxia，et al.Study on the production of alkaloid by cell mass suspension culture of Fritillaria cirrhosa ［J］.Journal of Chinese Medicinal Materials，2011，34（2）：183-186.
[31]	陈书安，王晓东，袁晓凡，等.藏红花细胞悬浮培养体系的建立及优化［J］.生物技术通报，2010 （7）：157-160.
	Chen Shu’an， Wang Xiaodong， Yuan Xiaofan，et al.Establishment and optimization of Crocus sativus L. cell suspension culture system［J］.Biotechnology Bulletin，2010（7）：157-160.
[32]	宋跃，李淑娟，张含国，等.落叶松胚性愈伤组织悬浮培养体系的优化［J］.林业科学，2018，54（7）：146-154.
	Song Yue， Li Shujuan， Zhang Hanguo，et al. Establishment and optimization of embryogenic callus suspension culture system of Larix ［J］.Scientia Silvae Sinicae，2018，54（7）：146-154.
[33]	木合热皮亚·艾尔肯，张富春.诱导植物体细胞胚发生的几个因素研究［J］.北方园艺，2013 （3）：194-197.
	Aierken Muherepiya， Zhang Fuchun. Studies on several factors inducing somatic embryogenesis of plant［J］.Northern Horticulture，2013 （3）：194-197.
[34]	熊成明，王巧欣，何利明，等.复幼措施对水曲柳生长与组培再生的影响［J］.植物研究，2026，46（1）：91-100.
	Xiong Chengming， Wang Qiaoxin， He Liming，et al.Impact of rejuvenation measures on growth and tissue culture regeneration of Fraxinus mandshurica ［J］.Bulletin of Botanical Research，2026，46（1）：91-100.
[35]	张建伟，王军辉，马建伟.粗枝云杉胚性愈伤组织增殖后期的体细胞胚发生方式转变［J］.植物生理学报，2014，50（2）：197-202.
	Zhang Jianwei， Wang Junhui， Ma Jianwei.The way change of somatic embryogenesis at the late stage of embryogenic callus proliferation of Picea asperata Mast［J］.Plant Physiology Journal，2014，50（2）：197-202.
[36]	Balla J， Kalousek P， Reinöhl V，et al.Competitive canalization of PIN-dependent auxin flow from axillary buds controls pea bud outgrowth［J］.The Plant Journal，2011，65（4）：571-577.
[37]	Alikhani S， Ghanati F， Hajebrahimi Z，et al.Soluble sugars maintain redox homeostasis and accelerate the growth of cultured Malva neglecta cells under 2D-clinorotation［J］.Journal of Plant Physiology，2025，308：154489.
[38]	占爱瑶，由香玲，詹亚光，等.白桦单细胞培养体系的建立［J］.植物生理学通讯，2010，46（4）：370-374.
	Zhan Aiyao， You Xiangling， Zhan Yaguang，et al.Establishment of single cell culture of white birch （Betula platyphylla Suk.）［J］.Plant Physiology Communications，2010，46（4）：370-374.
[39]	刘艳军，张超，杨静慧，等.塔杨松散型均质胚性愈伤组织培养体系［J］.植物研究，2016，36（1）：123-128.
	Liu Yanjun， Zhang Chao， Yang Jinghui，et al.Culture system on loose，homogeneous，embryogenic callus of Populus×canadensis Moench ‘Tower’［J］.Bulletin of Botanical Research，2016，36（1）：123-128.
[40]	刘群，李天祥，李庆和，等.药用植物细胞悬浮培养产生次生代谢产物的研究进展［J］.天津中医药大学学报，2014，33（6）：375-377.
	Liu Qun， Li Tianxiang， Li Qinghe，et al.Research progress on production of secondary metabolites by cell suspension culture of medicinal plants［J］.Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，2014，33（6）：375-377.

培养基 Medium	A NAA/（mg⋅L^-1）	B 6-BA/（mg⋅L^-1）	C GA₃/（mg⋅L^-1）
CK	0	0	0
T1	2.0	1.0	0
T2	0.5	1.0	0
T3	2.0	1.0	1.0
T4	0.5	1.0	0.5