过表达Dbtnbt基因提高中国红豆杉细胞的紫杉醇含量

本文通过克隆3′-N-去苯甲酰紫杉醇N-苯甲酰转移酶（3′-N-debenzoyltaxol-N-benzoyltransferase,DBTNBT）基因Dbtnbt,构建其表达载体p1303-SDbtnbtN,转化中国红豆杉细胞,经潮霉素抗性筛选获得转基因细胞系. 转基因细胞分析结果表明,T-DNA及其包含的基因与宿主细胞染色体成功整合;转基因细胞中报告基因GusA-mgfp5正常表达;转基因细胞的Dbtnbt mRNA表达量是未转化细胞的1.33 倍;转基因细胞的紫杉醇产量约为27.3 μg/g,是未转化细胞的1.37倍. 本研究结果表明,过表达Dbtnbt基因将中国红豆杉细胞的紫杉醇产量提高约37%.     

中国红豆杉羟化酶基因TcCYP725A22的亚细胞定位及过表达作用分析

抗癌药物紫杉醇生物合成途径中羟化酶的发现是当今研究的热点和难点。文中利用前期分析得到的1个新的中国红豆杉羟化酶基因TcCYP725A22(GenBank登录号:MF448646.1),构建了亚细胞定位载体pCAMIBA1303-TcCYP725A22-EGFP,瞬时侵染洋葱表皮细胞,激光共聚焦显微镜观察结果发现该基因编码蛋白定位在细胞膜。进一步构建了植物表达载体pBI121-TcCYP725A22,经根癌农杆菌AgrobacteriumtumefaciensLBA4404介导转化到中国红豆杉细胞中过表达后,利用荧光定量PCR (qRT-PCR)和液质联用(LC-MS)分析TcCYP725A22过表达对紫杉醇生物合成的影响。结果显示,瞬时转化pBI121-TcCYP725A22的红豆杉细胞中TcCYP725A22基因的转录水平明显高于pBI121空载体对照组。随着TcCYP725A22基因过表达,几个已知的紫杉醇合成关键酶基因的表达量也都有不同程度的上调,且细胞中各紫杉烷的含量普遍提高。这些结果说明羟化酶基因TcCYP725A22极有可能参与紫杉醇的生物合成路径。     

诱导子对红豆杉培养细胞紫杉醇产量的影响

利用红豆杉细胞培养技术生产紫杉醇是目前紫杉醇生产的研究热点之一,并已取得了较大进展,其中如何提高紫杉醇的产量是研究的关键。目前通过促进紫杉醇代谢来提高产量最常用、最重要的方法之一是添加诱导子。这是来源于病原微生物的一类化学物质,具有诱导植物细胞中防卫基因表达诱发植物过敏反应和促进植物细胞中特定次生代谢产物的合成等多种功能。就近年来在红豆杉细胞培养生产紫杉醇方面的研究进展进行简要论述,着重介绍了添加诱导子在促进紫杉醇生物合成中的应用。     

紫杉醇合成关键酶BAPT基因的克隆及原核表达

目的:克隆曼地亚红豆杉紫杉醇生物合成途径中的关键酶3-氨基-3-苯基丙酰转移酶(3-amino-3-phenylpropanoyltrans-ferase,BAPT)基因,并在大肠杆菌中表达.方法:首先提取曼地亚红豆杉细胞的总RNA,反转录获得其sscDNA,并以其为模板扩增BAPT酶的基因,然后将其与原核表达载体pET32a(+)连接,构建重组质粒pET32a(+)-BAPT,并将重组质粒转入E.coli BL21宿主中诱导表达.结果:扩增获得1338 bp的BAPT基因序列,成功构建了原核表达质粒pET32a(+)-BAPT,并在E.coli BL21中实现高效表达.结论:BAPT基因表达产物的分子量约为51 kDa,与预期大小一致.该研究为进一步分析曼地亚红豆杉BAPT酶的酶学特性奠定了基础.     

培养基成分对东北红豆杉细胞生长和紫杉醇产量的影响

在东北红豆杉（taxus cuspidate)细胞培养物的基本培养基中加入30mg.L^-12.4-D,可以提高细胞培养物的生长量,其相对最高生长量可以达到85．999mgFW/gFW.d;培养基中加入活性炭粉末1g.L^-1,可以克服植物细胞生长过程中的褐化问题;适当种类及含量的生长调节剂的加入：6－BA0．5mg.L^-1＋KTmg.L^-1,可以使植物细胞合成和积累相对较多的紫杉醇（Taxol).     

红豆杉细胞与赤霉菌交互诱导对红豆杉细胞紫杉醇含量的影响

在赤霉菌培养过程中加入红豆杉细胞诱导物,再用此赤霉菌诱导悬浮培养的红豆杉细胞。与未受植物来源物质作用的单向诱导相比,该交互诱导使红豆杉细胞的紫杉醇含量提高5倍,交互诱导的效果受诱导物的各类的影响,其中,诱导物是红豆杉细胞壁和赤霉菌细胞壁时,交互诱导效果最好。     

红豆杉细胞培养生产紫杉醇产量稳定性的探讨

通过磷酸盐双饥饿和秋水仙碱这两种经典的同步化方法处理悬浮培养的红豆杉细胞 ,以实现培养物的均一性 ,并比较了同步化与非同步化细胞及不同同步化方法处理的细胞紫杉醇产量。结果表明 ,不同同步化方法处理的细胞紫杉醇产量有差异 :秋水仙碱同步处理处于中期的细胞紫杉醇产量高于非同步化细胞 ,而磷酸盐双饥饿同步处理处于间期的细胞紫杉醇产量则相反。这表明紫杉醇产量与培养物的均一性有关 ,且与细胞同步的周期时相有关 ,采用同步化方法来选择合适的细胞周期时相有利于紫杉醇产量的稳定 ,通过比较不同同步化方法处理对细胞生物量和 POD活性的影响进一步探讨紫杉醇产量产生差异的原因     

红豆杉紫杉醇提取方法的建立

目的：研究粉碎粒度、提取溶剂、提取时间、料液比等因素对红豆杉中紫杉醇得率的影响,建立一种高效、快速的提取和检测方法。方法：采用有机溶剂-超声波提取法从红豆杉叶片中提取紫杉醇,用HPLC法对其进行鉴定,用标准曲线法进行定量分析。结果：将原料于95％烘箱内干燥至恒重,粉碎至100目,以95％甲醇为提取剂,于60℃提取20h,料液比为1：10,紫杉醇得率为0．086mg／g。结论：该法简单、快速、准确、适应性强,为紫杉醇的提取与检测提供了有效工具。     

茉莉酸甲酯对中国红豆杉胚性细胞紫杉醇生物合成的影响

紫杉醇(taxol)是一种复杂的二萜类生物碱,最初是从红豆杉类(Taxus)植物的树皮中分离出来的。紫杉醇作为具有广谱抗肿瘤活性的药物而得到广泛的临床应用,成为当今世界上有效的抗癌药物之一,但其天然资源十分稀少,解决其药源问题就显得非常重要。目前,普遍认为采用红豆杉细胞悬浮培养生产紫杉醇是很有希望的途径之一。而提高红豆杉细胞生长速率以及细胞中紫杉醇的含量是实现细胞悬浮培养生产紫杉醇的两个关键因素,笔者研究了茉莉酸甲酯(methyl-jasmonate,简称MJ)在红豆杉细胞培养中的代谢调节作用。茉莉酸甲酯是茉莉属(Jasminum)中的素馨花…     

影响南方红豆杉细胞生长及紫杉醇含量的因素

研究了影响南方红豆杉细胞生长及紫杉醇含量的稀土和氮源.结果表明 ,较低浓度(1×10-5 mol/L)的稀土元素对南方红豆杉细胞的生长及紫杉醇的合成有一定促进作用,较高浓度(1×10-4 mol/L)的稀土元素则起抑制作用.3种稀土中以使用10-5 mol/L的镱效果最好.当NH+4/NO-3质量浓度比例为2/25以及总氮源浓度为27 mmol/L时,细胞的生长率和紫杉醇的含量达到最大.     

红豆杉悬浮细胞放大培养的细胞生长与紫杉醇合成动力学

研究了在Murashige&skoog s(MS)和 6 2号两种不同的培养基中 ,红豆杉细胞悬浮细胞从摇瓶到 1 0L机械通气搅拌式反应器放大培养过程中细胞生长与紫杉醇合成动力学 .结果表明 :尽管在不同的培养条件下 ,细胞生长曲线均呈现“S”型 .紫杉醇在延迟期与指数生长期中基本上没有积累 ,而且随着培养规模的增大 ,紫杉醇的含量逐渐降低 .进一步对各级放大培养的细胞生长 ,比生长率与胞内外紫杉醇合成量进行分析 ,发现MS利于细胞生长但不利于紫杉醇合成 ,而 6 2号则相反 .根据此文的结果 ,提出了红豆杉细胞培养条件的优化和大规模细胞培养生产紫杉醇应采取的策略     

磷甘霉素和洛伐它汀处理对中国红豆杉悬浮培养细胞生物合成紫杉醇的影响

采用非甲羟戊酸途径抑制剂磷甘霉素和甲羟戊酸途径抑制剂洛伐它汀对中国红豆杉悬浮细胞培养物进行处理.在添加和未添加茉莉酸甲酯诱导的情况下,前者使紫杉醇产量减少了2/5和1/5,后者使紫杉醇产量减少了1/6和1/10,表明两种途径对紫杉醇的生物合成都具有贡献,其中非甲羟戊酸途径贡献较大;通过定量PCR技术分别检测两条途径的关键酶5-磷酸脱氧木酮糖还原异构酶(DXR)和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)mRNA水平的变化,发现两种抑制剂都能够激活hmgr和dxr的转录,表明两种代谢途径之间存在协同作用,共同为紫杉醇的生物合成提供前体.     

不同遮荫强度下南方红豆杉枝叶紫杉醇产量的季节变化

研究了在一个生长季节内遮荫网不同遮荫强度下对人工种植的南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)枝叶生物量、紫杉醇含量和产量季节变化。结果表明,在遮荫网89％和46.4％遮光条件下,南方红豆杉枝叶生物量、紫杉醇含量及其产量随发育节律呈现明显的规律性季节变化。在遮荫网89％和46.4％遮光条件下,89％遮荫条件下南方红豆杉枝叶生物量在整个生长季节内都明显高于46.4％遮荫条件下南方红豆杉枝叶生物量;在遮荫网89％和46.4％遮光条件下南方红豆杉枝叶中紫杉醇含量在5月中旬、7月末和11月末都出现较高峰值,后者紫杉醇含量峰值都明显比前者紫杉醇的含量高;89％和46.4％遮荫网遮光条件下南方红豆杉枝叶中紫杉醇的产量都在11月末期时达到最高,后者明显高于前者。因此,生产实践中可采用46.4％遮荫网遮光,采收的最佳季节为11月末期。     

悬浮培养南方红豆杉细胞的紫杉醇生物合成路径中诱导子的作用位点

作者研究开发出一种基于分析中间响应模式确定悬浮培养诱导子作用位点的新方法.研究结果表明,一个诱导子的作用位点存在于浓度变化方向相反的相邻两个中间代谢物之间;该方法的有效性在悬浮培养南方红豆杉(Taxus chinensis(Pilg.)Rehd.var.mairei(Lemee et Levl.)Cheng et L. K.Fu)生物合成紫杉醇过程中得以证实;经确定,甲基茉莉酮酸、硝酸根和柠檬酸铵的作用位点在baccatinⅢ至10-去乙酰基紫杉醇之间;水杉酸、花生四烯酸的作用位点存在3种可能性,即增强10-去乙酰基紫杉醇的合成、防止紫杉醇和cephalomannine的降解.该方法对指导诱导子配伍优化紫杉醇生产具有指导意义.     

补料培养与溶氧控制联合应用对红豆杉细胞培养的影响

为进一步提高红豆杉(Taxus chinensis (Pilg.) Rehd.)细胞培养过程中紫杉醇的产量,采用细胞悬浮培养方法研究了补料培养与溶氧控制联合应用对紫杉醇产量的影响.5 L反应器中补料培养研究表明,培养过程中第16天添加含20 g/L蔗糖的补料培养液有利于细胞的生长及紫杉醇的合成.20 L反应器中补料培养的研究结果表明:20%饱和度培养时紫杉醇含量最高(0.98 mg/g DW),但40%～60%溶氧饱和度能提高紫杉醇的产量.进一步研究表明,细胞在60%溶氧饱和度培养20 d后转入20%溶氧饱和度继续培养12 d,能显著提高紫杉醇产量.补料培养与溶氧控制联合应用时,20 L反应器中红豆杉细胞培养紫杉醇产量可达18.7 mg/L.     

补料培养与溶氧控制联合应用对红豆杉细胞培养的影响

为进一步提高红豆杉 (Taxuschinensis (Pilg.)Rehd .)细胞培养过程中紫杉醇的产量 ,采用细胞悬浮培养方法研究了补料培养与溶氧控制联合应用对紫杉醇产量的影响。 5L反应器中补料培养研究表明 ,培养过程中第 16天添加含 2 0g/L蔗糖的补料培养液有利于细胞的生长及紫杉醇的合成。 2 0L反应器中补料培养的研究结果表明 :2 0 %饱和度培养时紫杉醇含量最高 (0 .98mg/gDW) ,但 4 0 %～ 6 0 %溶氧饱和度能提高紫杉醇的产量。进一步研究表明 ,细胞在 6 0 %溶氧饱和度培养 2 0d后转入 2 0 %溶氧饱和度继续培养 12d ,能显著提高紫杉醇产量。补料培养与溶氧控制联合应用时 ,2 0L反应器中红豆杉细胞培养紫杉醇产量可达 18.7mg/L。     

光胁迫对南方红豆杉叶片中叶绿体色素和紫杉醇含量的影响

研究了在光胁迫下南方红豆杉叶片中叶绿体色素含量和紫杉醇含量的动态变化。结果表明,与对照相比,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量以及叶绿素a/叶绿素b比值在光胁迫下均减少,随胁迫时间的延长,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量逐渐上升,叶绿素a与叶绿素b的比值先上升后下降;类胡萝卜素含量在前两周与对照相比降低,2周后高于对照;类胡萝卜素与叶绿素的比值高于对照,随胁迫时间的延长,其趋势先降低后上升。光胁迫处理后,南方红豆杉叶片中紫杉醇含量与对照相比,在第1周时略有下降,而后随胁迫时间的延长,紫杉醇含量在第2周开始迅速大量积累,而在处理3周时达到较高值,已增加到1.5倍,这对提高人工种植的南方红豆杉中紫杉醇含量具有非常重要的意义。     

桔青霉中紫杉醇诱导子对红豆杉细胞代谢的影响

在红豆杉细胞培养第２０ｄ时,加入桔青霉紫杉醇诱导子处理５ｄ及１０ｄ后细胞中可溶性蛋白质含量增加,苯丙氨酸解氨酶活性增强,培养基ｐＨ值降低,细胞可溶性蛋白质,过氧化物酶与酯酶同工酶电泳扫描图谱中出现新的谱带为茂本原有个别谱带强度发生变化。     

红豆杉细胞非甲羟戊酸途径关键酶基因dxr的克隆与分析

近几年的研究表明,非甲羟戊酸途径可能是紫杉醇合成的主要途径,通过对各种不同来源的非甲羟戊酸途径关键酶5-磷酸脱氧木酮糖还原异构酶(DXR)基因同源区域进行比较,设计出简并引物,利用RT-PCR技术从中国红豆杉(Taxus chinensis)悬浮细胞中扩增出535bp的基因片段。同源序列比对发现,推断的蛋白质序列与Arabidopsis thaliana(Q9XFS9)、Mentha x piperita(Q9XES0)、Synechococcus elongatus(Q8DK30)、synechocystis sp．PCC 6803(Q55663)、Nostoc sp．PCC7120(QSYP49)、Synechococcus leopoliensis(Q9RKT1)的一致性分别达到95％、94％、80％、78％、78％和73％。结合蛋白质保守区、特征区以及进化树分析,证实该基因确为dxr基因,首次报道从裸子植物中克隆到非甲羟戊酸途径关键酶的基因片段。