不同培养基及外源激素对西洋参毛状根的生长和皂甙含量的影响

分析了1/2MS、改良White、SJ-1、改良Nisch、B5和B5-I6种液体培养基、水解乳蛋白（LH）以及IAA、IBA、NAA、6-BA和ABA5种激素对西洋参（Panax quinquefolium L.)毛状根生长及皂甙含量影响。用高效液相色谱法测定部分毛状根状品的4种单体皂甙含量。结果表明SJ-1和B5培养基较好,水解乳蛋白可增加毛状根的鲜重,但降低毛状根中总皂甙的含量。IAA、IBA和ABA对毛状根的生长促进作用,6-BA对皂甙积累有显著促进作用,并较大幅度地提高Rb1在总甙中所占的比例。     

美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素

为了探讨利用美洲商陆毛状根生产其药用成分的可能性,研究了美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素。结果表明,美洲商陆叶片外植体被发根农杆菌ATCC 15834感染约18 d后,从其叶片外植体形态学下端叶脉切口处产生毛状根,其中以预培养1 d,农杆菌感染20 min,共培养4 d时的毛状根诱导率最高,达到70%。PCR扩增和硅胶薄层层析结果显示,发根农杆菌Ri质粒的rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在美洲商陆毛状根基因组中整合和表达。所获得的美洲商陆毛状根系都能在无外源激素的MS固体培养基上快速自主生长;其中以毛状根根系2的生长速度最快、分生侧根能力最强和根表面的根毛密度最高;毛状根根表面呈紫红色或呈白色。在供试的MS、1/2MS、B5和6,7-V液体培养基中,以无外源激素的MS培养基最适合美洲商陆毛状根根系生长。与无外源激素的MS培养基相比,6,7-V培养基更有利于毛状根中商陆皂苷甲的合成与积累。本文所建立的美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的适宜条件为今后利用其毛状根株系的规模培养来生产其药用有效成分商陆皂苷甲奠定了实验和技术基础。     

蔗糖和光对三裂叶野葛毛状根生长及次生物质产生的影响

研究了蔗糖浓度和光对固体培养的三裂叶野葛毛状根生长及其总异黄酮和葛根素产生的影响。结果表明：在供试的分别添加1%、3%、5%、7%和9%蔗糖的MS固体培养基中,3%蔗糖能促进三裂叶野葛毛状根的生长及其异黄酮类化合物和葛根素的积累;培养20d后,其生物量达到0.48g(DW,干重)/瓶,总异黄酮和葛根素含量分别为25.44mg/g(DW)和11.64mg/g(DW)。与添加3%蔗糖的MS培养基培养的三裂叶野葛毛状根相比,含5%蔗糖的培养基培养的毛状根干重增殖倍数提高了7.0％,而含1％、7％和9％蔗糖的培养基培养的毛状根干重增殖倍数分别下降62.4％、42.8％和65.3％;其总异黄酮含量分别降低574％、13％和33.4％,葛根素含量分别下降47.9％、15.8％和35.1％,但其毛状根培养物的可溶性糖含量则分别增加了0.52、1.45和1.54倍。暗培养30d的毛状根的生物量达到0.83g(DW)/瓶,分别比蓝光和白光培养的毛状根提高37.1%和23.3%。在蓝光和白光下培养的部分毛状根的表面呈淡绿色;但白光处理的毛状根中总异黄酮含量比蓝光和暗培养处理的分别提高了14.7%和19.2%;蓝光抑制毛状根中葛根素含量的积累,白光和暗培养的毛状根培养物中的葛根素含量分别是蓝光处理的1.61倍和1.52倍。     

新疆紫草毛状根的诱导及培养

将处于对数生长期(A600为0.5)的发根农杆菌MSU440、A4、R1000、15834、1025和R1601与新疆紫草子叶外植体共培养.结果表明:(1)发根农杆菌不同菌种对转化率有显著影响,供试6个菌种中只有MSU440菌株获得转化株.PCR及序列分析表明发根农杆菌Ri质粒的rolC基因已在新疆紫草毛状根基因组中整合并得到表达,转化率达4.5%.(2)子叶较真叶的不定根发生率高,且生根持续时间长.(3)在B5无铵无激素固体培养基上,毛状根分支多且根较长,达2~3 cm,毛状根鲜重月平均增殖达7~9倍,是固体培养毛状根的适宜培养基.(4)毛状根在MS无铵无激素液体培养基中培养12 d时,毛状根鲜重平均增殖达12倍,MS无铵液体培养基有利于毛状根的扩大生产.首次获得了激素自主、快速伸长生长、多分支、多根毛的新疆紫草毛状根株系,初步建立了新疆紫草毛状根诱导体系,为大规模培养、生产紫草素奠定了基础.     

生长调节物质和可溶性糖含量对丹参中丹酚酸类物质积累的影响

采用盆栽实验研究了生长调节物质水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、赤霉素（GA3）对不同生长时期丹参植株中非结构糖含量、碳/氮比及根中丹酚酸类物质积累的影响;并进一步测定培养基中不同浓度蔗糖、葡萄糖、果糖对丹参毛状根中丹酚酸类物质积累的影响,对盆栽实验的结论进行了验证。结果显示,SA处理的丹参幼苗及花后期植株中蔗糖含量有增加趋势,而MeJA处理的丹参幼苗及花后期植株及GA3处理的丹参花后期植株中蔗糖积累均有降低趋势;且SA、MeJA和GA3处理对花后期植株地上和地下部分碳/氮比的影响不同。然而,SA和MeJA处理的丹参幼苗及花后期植株地上部分和根中还原糖含量、GA3处理的花后期植株根中还原糖含量均显著增加;同时,SA和MeJA处理的丹参幼苗根中迷迭香酸含量,以及SA、MeJA、GA3处理的花后期植株根中迷迭香酸含量和丹酚酸类总量显著增加。毛状根培养结果进一步证明,葡萄糖促进毛状根中迷迭香酸的产生,增加丹酚酸类总量,毛状根中迷迭香酸、丹酚酸B的积累及丹酚酸类总量与培养基中蔗糖浓度不相关。可见,丹参（植株）根中丹酚酸类物质的产生和积累受SA、MeJA和GA3的诱导,其与碳/氮比及植株中蔗糖含量没有相关性,推测植株中葡萄糖含量的增加促进根中丹酚酸类物质的积累。     

Ri T-DNA对盾叶薯蓣的遗传转化及薯蓣皂甙元产生的影响

利用农杆菌介导法成功地将Pd T-DNA转入药用植物盾叶薯蓣,产生了毛状根,经分子信标探针检测农杆菌Pd质粒上的T-DNA已整合进植物基因组中。研究建立了毛状根大量快速繁殖技术,基本技术要求为：1／2 MS液体培养基,28℃培养温度,350lux弱光条件下有利于毛状根的增殖培养,提高生物量。HPLC测定结果显示,转基因获得的毛状根其薯蓣皂甙元的含量分别是微块茎、愈伤组织和植物体合成量的5．68倍、6．12倍和2．68倍。     

蔗糖浓度对三裂叶野葛毛状根生长及其次生物质产生的影响

本文研究了蔗糖浓度对发根农杆菌ATCC15834诱导产生的三裂叶野葛毛状根生长及其葛根素和异黄酮类化合物产生的影响以及液体培养基中蔗糖的消耗变化.结果表明毛状根在含5%、4%、3%和2%蔗糖的MS培养基中培养16天后的干重增殖倍数分别为11.7、11.9、10.1和5.9;其中尤以3%的蔗糖浓度最有利于毛状根中异黄酮类化合物及葛根素的积累;培养12天后,毛状根的葛根素含量达到最高,约5.147mg/g DW;而其异黄酮类化合物的含量则在培养16天后达到最高,约27.76mg/g DW.在毛状根液体培养过程中培养基的蔗糖浓度随着毛状根的生长而降低,其消耗速率与毛状根的生长速度及其可溶性总糖含量成正比.毛状根的可溶性总糖含量在培养12天时达到最高,而培养16天后培养基中的蔗糖消耗完毕.     

金铁锁毛状根构型对其生长的影响

毛状根的构型是影响其生长速度和生物量积累的重要因素,为了规模化培养金铁锁毛状根,进一步解决金铁锁资源短缺问题,该研究以金铁锁毛状根为材料,通过改变培养基类型、碳源及碳源浓度,观察和分析了毛状根的生长状态,找出影响毛状根构型的因素。结果表明:最适合金铁锁毛状根生长的培养基为B5+蔗糖30 g·L~(-1),金铁锁毛状根主根长而粗壮,一级、二级侧根生长量大,根系表面积较大,生长效果最佳。经液体悬浮培养验证,测定毛状根的生长量,与在固体培养基培养的毛状根生长状态基本一致。通过该项研究,优化了培养基中营养成分的配比,实现了金铁锁毛状根的快速生长和生物量的积累。     

生长调节物质对栝楼毛状根生长和天花粉蛋白合成的影响

添加GA3和CCC虽然影响栝楼毛状根的生物量积累 ,但是有利于促进天花粉蛋白 (TCN)的合成 ,当GA3的添加量为 2mg/L时 ,天花粉蛋白含量增加了 18 9% ,添加 1mg/L～ 2mg/LCCC的天花粉蛋白提高了 2 8%。分别添加维生素B1或B5会延长毛状根的生长迟滞期 ,但是 ,后期的生长非常迅速 ,并可以促进天花粉蛋白的合成。同时添加维生素B1和B5可以缩短生长迟滞期 ,并能促进毛状根的生长 ,同时添加1mg/LB1 4mg/LB5有利于促进天花粉蛋白总量的增加。     

褐脉少花龙葵毛状根的诱导、培养及其澳洲茄胺的产生

利用发根农杆茵的遗传转化和液体培养技术,研究了褐脉少花龙葵(solanum nigrum L.Var.Dauciforum)毛状根的诱导和离体培养及其澳洲茄胺的产生以及液体培养过程中培养基中N源和钙的消耗变化.结果表明.发根农杆菌ATCC15834感染褐脉少花龙葵叶片外植体5 d后产生毛状根.感染25d后,约90%的叶片外植体产生毛状根.毛状根能在无外源生长调节剂的MS固体和体培养基上自主生长.PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rilB和rolC基因已在少花龙葵毛状根基因组中整合并得到表达.所产生的毛状根能产生药用次生物质澳洲茄胺,其含量约为非转化植株根的1.3倍,达到582.05μg/g干重.少花龙葵毛状根液体培养0-5 d内处于生长迟滞期、5-15 d为快速生长期、15d后进入生长平台期.培养基的硝态氮和铵态氮在毛状根液体培养过程中被逐渐吸收和消耗,至培养15 d时铵态氮被消耗殆尽.而硝态氮仍剩余44.7%;培养基中钙的浓度在培养过程中虽逐渐降低,但在培养25d时仍未被完全消耗,其浓度约为起始浓度的43.5%.该结果为今后设计合适的培养基来规模培养褐脉少花龙葵毛状根生产药用次生物质澳洲茄胺提供了可能性.     

烟草毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高烟草的烟碱含量,采用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术,进行了烟草毛状根及其多倍体诱导、植株再生及其烟碱含量测定。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染烟草叶片外植体8 d后产生白色毛状根,15 d后所有叶片外植体产生毛状根。毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在烟草毛状根基因组中整合并得到表达。烟草毛状根多倍体诱导的最适条件为0.1%的秋水仙素溶液处理36 h,其多倍体诱导率为64.71%。经秋水仙素加倍的烟草毛状根多倍体植株再生的最适宜培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L。与对照(二倍体非转化植株)相比,烟草二倍体毛状根再生植株的顶端优势减弱,腋芽增多,叶片变窄;而烟草毛状根多倍体再生植株茎更粗,节间变短,叶色更深,叶片的宽度和厚度均较对照明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的烟草毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为4n=96。盆栽实验表明,烟草二倍体毛状根植株和多倍体毛状根再生植株比对照植株延迟约21 d开花。GC-MS检测表明,烟草毛状根多倍体再生植株的烟碱含量比对照及二倍体毛状根再生植株显著提高,分别约为对照及二倍体毛状根再生植株的6.90倍和4.57倍。     

蔗糖浓度对三裂叶野葛毛状根生长及其次生物质产生的影响

本文研究了蔗糖浓度对发根农杆菌ATCC15834诱导产生的三裂叶野葛毛状根生长及其葛根素和异黄酮类化合物产生的影响以及液体培养基中蔗糖的消耗变化。结果表明：毛状根在含5％、4％、3％和2％蔗糖的MS培养基中培养16天后的干重增殖倍数分别为11．7、11．9、10．1和5．9;其中尤以3％的蔗糖浓度最有利于毛状根中异黄酮类化合物及葛根素的积累;培养12天后,毛状根的葛根素含量达到最高,约5．147mg／gDW;而其异黄酮类化合物的含量则在培养16天后达到最高,约27．76mg／gDW。在毛状根液体培养过程中培养基的蔗糖浓度随着毛状根的生长而降低,其消耗速率与毛状根的生长速度及其可溶性总糖含量成正比。毛状根的可溶性总糖含量在培养12天时达到最高,而培养16天后培养基中的蔗糖消耗完毕。     

黄瓜毛状根的诱导及细胞分裂素6-BA对其生长和形态的影响

含农杆碱型Ri质粒pRiA4b的发根农杆菌(Agrobacteriumrhizogenes)ATCC15834感染黄瓜子叶外植体5d后产生毛状根,毛状根可直接从叶片外植体叶脉处产生。感染10d后,约90%的子叶外植体产生毛状根。毛状根能在无外源生长调节剂的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果证实,发根农杆菌Ri质粒的rolB和rolC基因已在黄瓜毛状根基因组中整合并得到表达。挑选一无菌黄瓜毛状根系置于含不同浓度6-BA的MS培养基中悬浮培养来探讨细胞分裂素6-BA对黄瓜毛状根生长及其形态变化的影响。结果表明,细胞分裂素6-BA能促进黄瓜毛状根的生长及改变其生长形态。随着培养基中6-BA浓度的升高,黄瓜毛状根变得越来越短而粗,更少分枝。与对照相比,培养基中添加0·1~3·0mg/L6-BA能推迟毛状根最大生长峰的出现,降低其可溶性蛋白含量、SOD和POD酶活性;而黄瓜毛状根的乙烯释放高峰比其最大生长峰和SOD和POD酶活性高峰提前5天,但6-BA处理能降低毛状根的内源乙烯释放量。该结果表明细胞分裂素6-BA可能通过对乙烯生成和释放的调节来影响黄瓜毛状根的生长和形态并延缓毛状根的衰老。     

滇黄芩毛状根的诱导及其黄芩苷含量测定

本文利用发根农杆菌A grobacterizum rhizogenes1.2556感染滇黄芩再生苗的茎段和叶片,建立了毛状根培养及其植株再生体系。毛状根可直接从受伤的茎、叶外植体表面产生,在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长,表现出典型的发根特征。毛状根茎段的诱导率较叶片高,最高可达到14.44%;经rolB基因PCR分析和甘露碱纸电泳检测,证明Ri质粒T-DNA已整合到滇黄芩基因组中并表达;毛状根在附加6-BA2mg/L和NAA0.2mg/L的MS固体培养基上直接诱导不定芽,并在MS培养基上生根,形成再生植株。获得的毛状根系经MS液体培养基培养30d后通过HPLC都能检测到黄芩苷,其中1个转化系黄芩苷含量为2.59%,是药材黄芩的0.20倍,而从3年单位时间黄芩苷生成量计算,毛状根是药材黄芩的7.18倍。本研究建立的毛状根培养体系,将对滇黄芩转基因技术的完善和利用毛状根生产黄芩苷的生物转化提供了实验基础。     

不同培养基、外源激素和真菌诱导子对北柴胡毛状根生长及柴胡皂苷含量的影响

目的:分析培养基、外源激素和真菌诱导子对北柴胡毛状根生长和柴胡皂苷含量的影响,筛选出柴胡皂苷产量高的培养条件。方法:设置3种培养基(B5、改良White和WPM)、3种外源激素(IBA、IAA和NAA)、真菌诱导子为黑曲霉诱导子,每组处理设计2~4个浓度梯度,25℃、110 r/min暗培养,3个月后收获称重,测定根产量,HPLC方法检测毛状根柴胡皂苷含量。结果:在添加0.5 mg/L IBA的B5培养基中,毛状根和柴胡皂苷产量最高,分别为2.4 g和9.05mg。结论:筛选出北柴胡毛状根最适培养条件,为北柴胡毛状根大规模培养利用提供了参考依据。     

北玄参毛状根诱导及其植株再生

利用发根农杆菌A4和R1601感染北玄参(Scrophularia buergeriana)叶片外植体,诱导产生毛状根,产生的毛状根可在无激素的液体和固体MS培养基上快速生长。rol B基因的PCR检测表明,Ri质粒中的T-DNA片段整合到了北玄参毛状根的基因组中。毛状根在附加0.5 mg·L–1 6-BA及0.1 mg·L–1 NAA的MS固体培养基上形成绿色愈伤组织,之后形成不定芽,并获得再生植株;毛状根在附加0.5 mg·L–1 6-BA及0.02 mg·L–1 NAA的MS固体培养基上培养约15–20天可直接形成不定芽,且不定芽的诱导率达85%。     

HPLC-DAD和UPLC-MS/MS对蔓花生中二苯乙烯类化合物的研究

采用HPLC-DAD和UPLC-MS/MS对蔓花生中白藜芦醇、白藜芦醇苷和二苯乙烯苷三种二苯乙烯类化合物进行鉴定,建立HPLC-DAD同时测定三种化合物含量的方法。HPLC-DAD分析采用依利特ODS1色谱柱,柱温40℃,流动相A为甲醇,B为1%乙酸水溶液,流速1.0 mL/min。UPLC-MS/MS采用ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱,流动相A为乙腈,B为水,电喷雾离子源,负离子检测,数据采集方式为多反应监测模式(MRM)。结果表明:蔓花生根、茎和叶中白藜芦醇含量分别为66.28、90.83和81.56μg/g,白藜芦醇苷含量分别为123.78,302.77和236.53μg/g,根和茎中二苯乙烯苷含量分别为673.60和764.65μg/g,叶中未检测到二苯乙烯苷。     

6-苄氨基腺嘌呤和萘乙酸对三裂叶野葛毛状根生长和异黄酮含量的影响

为了探讨植物激素对三裂叶野葛毛状根生长和异黄酮化合物含量的影响,采用不同浓度的6-苄氨基腺嘌呤(6-Benzylaminopurine,6-BA)或6-BA和萘乙酸(α-Naphthaleneacetic,NAA)结合处理三裂叶野葛毛状根,观察其对毛状根生长的影响,然后利用分光光度计测定毛状根中异黄酮化合物含量及抗氧化酶活性。结果表明:6-BA抑制三裂叶野葛毛状根的生长,降低三裂叶野葛毛状根的生物量,且随着6-BA浓度的增加,其抑制效果愈明显;同时降低其总异黄酮化合物的含量。与对照相比,不同浓度6-BA和NAA 2.0 mg/L结合抑制毛状根的生长,降低毛状根中总异黄酮化合物含量。6-BA和NAA结合能显著提高毛状根可溶性蛋白质含量和过氧化物酶活性,但降低其超氧化物歧化酶活性;单独6-BA处理的毛状根培养至30 d时,可以检测到典型的DNA ladder带,而6-BA和NAA结合处理的毛状根培养至20 d时就可以检测到DNA ladder带,表明6-BA或6-BA和NAA结合都可以促进细胞程序性死亡的发生,且NAA具有协同作用。     

发根农杆菌转化大豆的研究

本文利用发根农杆菌感染大豆不同外植体,在成熟胚靠近子叶节部位诱导产生毛状根。经冠瘿碱检测表明,毛状根及由此产生的愈伤组织均有甘露碱存在,说明Ri质粒的T-DNA已整合到大豆的转化根及愈伤组织中。转化根再生实验表明,在含NAA和IAA8mg/L的MS培养基上得到不定根的分化,MS和B_3培养基及6％蔗糖对转化丛生芽的诱导有利。转化的丛生芽在MS基本培养基上进一步长成小植株。     

发根农杆菌转化怀地黄再生植株

利用发根农杆菌15834菌株感染怀地黄组培苗子叶、叶柄和茎切段,建立了有效的毛状根培养及其植株再生体系。毛状根可直接从受伤的外植体产生,能在无外源激素的1/2MS固体和液体培养基上自主生长,表现出典型的发根特征。用100μmol/L乙酰丁香酮处理对数生长期的农杆菌菌液感染子叶获得了46.7%的最高转化频率;在附加0.2mg/L KT和3.0mg/L 6/BA的1/2 MS培养基上,毛状根能100%形成愈伤组织,51.49%分化出芽;分化芽在1/2 MS培养基上100%生根,形成具有矮化、节间短和根系发达等特征的转化再生植株且移栽后生长旺盛;1个转化毛状根克隆的梓醇含量为0.557mg/g,是鲜地黄梓醇含量的48.5%,是生地鲜重梓醇含量的18%。rolB基因PCR、Southem blot分析、冠瘿碱纸电泳和RT-PCR扩增检测证明农杆菌Ri质粒上的T-DNA整合到怀地黄基因组中并表达。