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药用植物茅苍术是菊科苍术属多年生草本植物,是我国著名道地药材。近年来,由于肆意采挖和生境破坏,道地茅苍术的资源贮藏量和分布范围急剧缩减,茅苍术已被列入江苏省四大濒危药用植物之一。目前学者多集中于茅苍术药理成分、功能、制剂及内生菌与宿主互作机制方面的研究,而对于应用不同生物技术手段提高茅苍术培养物挥发油产量,以及确定最佳生长和生产条件等方面少有研究。首先,我们研究了 Murashige-Skoog(MS)生根培养基中不同大量元素及含量对无菌组培苗生长及挥发油积累的影响,并随后根据单因素实验结果,运用响应面法对不同大量元素的含量进行优化实验。结果发现CaCl2与MgSO4的缺失严重影响茅苍术挥发油的产生,优化后得到的最佳条件为CaCl2,KNO3,NH4NO3,KH2PO4和MgSO4含量分别为原MS培养基中1.5倍,1.13倍,0.5倍,1.06倍,1.39倍时,优化后挥发油产量相比于优化前增加了 54.94%。随后,我们分析比较内生菌、腐生菌和病原菌对茅苍术挥发油积累的影响,分别选取内生真菌直立枝顶孢霉AL16(Acremonium strictum AL16)、内生细菌荧光假单胞菌ALEB7B(Psedomonas fluorescens ALEB7B)、腐生真菌黑曲霉(Aspergillus niger,HQM)、腐生细菌大肠杆菌(Escherichia coli,E.Coil)、病原真菌罗耳阿太菌SY4(Athelia rolfsii SY4)、病原细菌胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜软腐亚种 ECC.3 carotovora subsp.carotovora ECC3)及益生真菌胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa,JHJM),对茅苍术无菌组培苗进行接种,跟踪分析接种病原菌5天内及非病原菌20d内组培苗生物量和挥发油产量,比较不同种微生物对组培苗生长和生产的影响。结果发现,病原菌的施加显著影响茅苍术挥发油与生物量积累,同时挥发油中一些主成分会大量产生,植株接种5到6天死亡。内生细菌ALEB7B能够促进植株挥发油积累,而AL16在室内实验中优势不明显,盆栽实验中则表现出生长优势。腐生真菌黑曲霉一定程度上影响植株挥发油积累,腐生细菌大肠杆菌则影响微小。胶红酵母在几种菌株中明显抑制植株生长和挥发油生产。最后,我们在建立的悬浮细胞系基础上,分别选取培养基中萘乙酸(NAA)与2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的激素含量、D-甘露糖的外源诱导子添加量、继代培养时的接种量及摇床转速为五种变量,在五因素五水平基础上进行响应面设计实验,对悬浮细胞培养条件进行优化,最终得到最优生物量积累的发酵条件为:NAA 0.43 mg L-1;2,4-D 0.48 mg L-1;接种量为 50%;摇床转速 125.44 rpm;D-mannose 60 mg L-1;挥发油积累的最佳发酵条件为:NAA 0.25 mg L-1、2,4-D 0.75 mg L-1、接种量37.52%、转速 131.81 rpm、D-mannose 60 mg L-1。经摇瓶验证,结果显示两种条件下的培养结果显示,生物量分别比对照高14330%和18.51%,挥发油含量分别比对照高57.72%和106.80%。