植物毛状根的培养及其化学进展——1.植物毛状根的诱导形成与培养

本文综述了发根农杆菌诱导植物毛状根的方法及其分子机制。对毛状根的鉴定技术进行了介绍。诱导出毛状报的植物主要集中在双子叶植物,对单子叶植物毛状根诱导的可能性进行了讨论。由于毛状根的激素自主性、稳定性和高产性,这一技术为植物有用成分的大量生产提供了新的途径。     

植物毛状根的培养及其化学进展：1.植物毛状根的诱导形成？…

本文综述了发根农杆菌诱导植物毛状根的方法及其分子机制。对毛状根的鉴定技术进行了介绍。诱导出毛状根的植物主要集中在双子叶植物,对单子叶植物毛状根诱导的可能性进行了讨论。由于毛状根的激素自主性、稳定性和高产性,这一技术为植物有用成分的大量生产提供了新的途径。     

毛状根培养与植物次生代谢物的生产

综述了发根土壤杆菌诱导植物产生毛状根的方法及毛状根的特点,重点介绍了国内利用毛状根培养技术生产植物次生代谢物的最新研究进展。     

重金属超富集植物东南景天毛状根的诱导

为建立重金属超富集植物东南景天(Sedum alfredii)的毛状根诱导体系,采用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)A4侵染叶片,研究了预培养时间、侵染时间和共培养时间对毛状根诱导率的影响。结果表明,东南景天叶片外植体的预培养时间为48 h、农杆菌侵染时间为6 min、共培养时间为48 h是适宜的毛状根诱导时间,毛状根的诱导率可达85%。PCR检测表明诱导的毛状根中存在rol B基因片段。这是东南景天首次建立用发根农杆菌诱导毛状根体系。     

超声辅助提高长春花毛状根诱导效率及转基因毛状根构建

在不同菌种、不同诱导部位、不同培养基以及不同的诱导方法对长春花进行毛状根诱导基础上,尝试改变侵染用试剂以及超声辅助的新方法,通过比较毛状根诱导效率以及毛状根的形态差异,筛选最优的长春花毛状根诱导方法与条件,并建立转基因毛状根体系。最终以C58C1为侵染用菌株,以无菌苗的叶片为外植体材料,1/2 MS培养基为诱导培养基,预培养时间为2天,使用共培养缓冲液侵染,5 s超声辅助为诱导最优的诱导方法,成功获得乳白色、较为浓密的、无向地性并且多分枝的毛状根,并应用此条件成功构建转GUS基因的毛状根,为以后代谢调控途径相关基因的功能研究以及长春花中次生代谢产物合成的调控奠定基础。     

地不容毛状根的培养

以Ｒ１０００,１５８３４,１８５５,８１９６等４种发根农杆菌菌株,在不同条件下,感染地不溶,结果在光照条件下,Ｒ１０００诱导植物幼嫩组织产生毛状根。毛状根在ＭＳ液体培养基中生长４２ｄ后,趋于稳定;异喹吉林生物碱含量在第２８ｄ时达到峰值１１０４μｇ／ｇＦＷ。６种培养基中,毛状根生长及异喹啉生物碱含量的差异很大,在在Ｂ５２基中毛状根生长最快,Ｎｉｔｓｃｈ培养基中毛状根异喹啉生物碱含量最讥。Ｂ５培养基中     

黄芪毛状根的大量培养

毛状根（hairyroots）是发根农杆菌（他如加加洲南栩前议）感染双子叶植物后,其R质粒上的TDNA片断整合进植物细胞核基因组中诱导产生的一种特殊表现型,近10年来已发展成一种新的培养系统［‘j。与植物细胞培养相比,毛状根培养具有生长速度快、激素自养、分化程度较高以及遗传性状相对稳定等优点,因此通过毛状根大规模培养,从中提取有价值的植物次生代谢产物具有应用前景。由于近三分之一传统药材的药用部位是根,所以这一培养系统在传统药材生产中具有更重要的意义。自1997年Ache＿。nn［fi首先成功地用发根农杆菌转化高等植物以来…     

南方红豆杉毛状根诱导体系的建立及毛状根中 紫杉醇的分离纯化研究

目的:研究发根农杆菌对南方红豆杉转化的转化体系和毛状根中紫杉醇的提取纯化工艺;方法:采用发根农杆菌对南方红豆杉不同外植体进行诱导,并对影响毛状根转化的因素进行分析。采用超临界CO2流体萃取法、硅胶柱色谱法以及高效液相法对毛状根中的紫杉醇进行分离提纯;结果:成功构建了南方红豆杉毛状根诱导体系。其中农杆菌的种类、外植体类型、预培养和共培养时间、培养基中激素浓度均影响毛状根的转化率。毛状根经高压纸电泳检测显示表达冠瘿碱。毛状根中紫杉醇经超临界CO2法提取及硅胶柱色谱法分离提纯,采用高效液相法分析显示其纯度可达到98%。结论:发根农杆菌诱导南方红豆杉产生的毛状根中可产生紫杉醇,可作为紫杉醇的主要来源。     

银杏毛状根褐化机制的初步研究

该实验依据现有发根农杆菌侵染法,以银杏无菌苗叶片为外植体,对农杆菌诱导银杏毛状根的实验操作进行优化,并观察记录银杏毛状根继代生长情况,测定继代不同天数的毛状根组织内多酚含量、多酚合成相关酶基因和POD基因相对表达量,以探讨银杏毛状根褐化的生理机制。结果显示:(1)银杏农杆菌侵染最适预培养时间为3d、菌种为R1601、共培养基为White、侵染时间为30min,优化侵染操作后的银杏毛状根诱导率可达72.36%;银杏毛状根继代生长的最适IBA浓度为0.5mg/L。(2)银杏毛状根初始发根时颜色为乳白色,多在伤口处簇生,伸长生长时无向地性,不分叶正背面都能在伤口处诱导出根,且在除菌培养20d时毛状根长可达0.4～0.8cm;继代培养25d时毛状根为白色,继代35d时部分毛状根从根部至中部开始转黄,继代45d时大部分毛状根由白转黄,根部至中部开始有褐化出现。(3)继代35d时毛状根的PAL、C4 H、4CL和POD基因表达量分别为25d的68%、44%、51%、52%;继代45d时PAL、C4 H、4CL、POD基因表达量分别为35d的19%、75%、86%、105%。(4)继代35d、45d的银杏毛状根总酚类含量分别为17.14和13.78mg/g。研究发现,PAL基因表达量变化与其下游的两个关键酶基因(C4 H、4CL)表达量变化不一致,且PAL基因表达量的大幅降低并未对下游C4 H、4CL基因表达有明显影响,说明PAL基因表达量变化对其下游合成速率影响不大,可能不是银杏毛状根苯丙氨酸代谢途径的限速酶;而C4 H与4CL基因表达量变化趋势高度一致,说明C4H应是该途径中的限速酶之一;推测继代前期可能是由PPO作为关键酶参与毛状根褐化反应,导致后期毛状根生长受抑制,POD基因表达水平随之上升,POD参与褐化反应。     

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.     

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。     

露水草毛状根的诱导和培养

发根农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｒｈｉｚｏｇ６ｎｅｓ）ｐＲｉ１５８３４菌株感染露水草（Ｃｙａｎｏｔｉｓａｒａｃｈｎｏｉｄｅａ）的茎和根的外植体及小苗,均诱导出毛状根。毛状很能在不含激素的ＭＳ培养基上生长。用纸电泳和高效薄层层析法,在毛状根中检测到甘露碱。用Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹杂交,在植物ＤＮＡ中检测到ｒｏｌｅ基因。表明Ｒｉ质粒的Ｔ—ＤＮＡ部分已转移到毛状根细胞的ＤＮＡ中。该毛状根能产生β－蜕皮激素。露水草毛状根的诱导培养在单子叶植物中是一个成功的先例。     

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.     

三裂叶野葛毛状根的培养及其葛根素的产生

发根农杆菌ATCC15834感染三裂叶野葛叶片外植体20天后,从其切口叶脉处产生的愈伤组织上产生毛状根。感染35天后约85%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固体和液体培养基上自主生长,但在液体培养基中培养的毛状根生长更迅速,也不会形成愈伤组织。毛状根线粒体膜电势的荧光染色结果表明,液体培养的毛状根细胞线粒体的膜电势比固体培养的毛状根高11.8倍。PCR结果证实,发根农杆菌Ri质粒的rolB和rolC基因已在三裂叶野葛毛状根基因组中整合并得到表达。HPLC测定结果表明,三裂叶野葛毛状根中的葛根素含量约为对照根(种子萌发产生的幼苗根)的2.5倍,达1.190 mg/g.dry.wt;并比多年生葛根生药片的葛根素含量高6.7%。     

利用栝楼发根生产天花粉蛋白的研究

利用发根农杆菌 (Agrobacterium rhizogenes)菌株 R1 60 1 ,成功地从药用植物栝楼 (Trichosantheskirilowii Maxim.)中诱导出发根并建立了栝楼发根的离体培养系统。通过蛋白质印迹法对栝楼发根的天花粉蛋白进行了鉴定。利用 SDS- PAGE和 TLC扫描 ,测定出每克鲜重栝楼发根中天花粉蛋白的含量可达 8.1 6mg。     

ENHANCEMENT OF RUTIN PRODUCTION IN Fagopyrum tataricum HAIRY ROOT CULTURES WITH ITS ENDOPHYTIC FUNGAL ELICITORS

Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) is a potentially important source of rutin, a natural bioactive flavonoid with antihyperglycemic, antioxidative, antihypertensive, and anti-inflammatory properties. This study examines the effects of endophytic fungi on rutin production in the hairy root cultures of F. tataricum. Without obvious changes in the appearance of the hairy roots, the exogenous fungal mycelia elicitors efficiently stimulated the hairy root growth and rutin biosynthesis, and the stimulation effect was mainly dependent on the mycelia elicitor species, as well as its treatment dose. Two endophytic fungal isolates Fat9 (Fusarium oxysporum) and Fat15 (Alternaria sp.) were screened as promising candidates for promoting F. tataricum hairy root growth and rutin production. With application of polysaccharide (PS) of endophyte Fat9 (200 mg/L), and PS of endophyte Fat15 (100 mg/L) to the hairy root cultures on day 25, the rutin yield was increased to 45.9 mg/L and 47.2 mg/L, respectively. That was about 3.1- to 3.2-fold in comparison with the control level of 14.6 mg/L. Moreover, the present study revealed that the accumulation of rutin resulted from the stimulation of the phenylpropanoid pathway by mycelia PS treatments. This may be an efficient strategy for enhancing rutin production in F. tataricum hairy root culture provided with its endophytic mycelia elicitors.     

发根农杆菌的Ri-质粒转化和赛莨菪的发根培养

将赛莨菪（Scopolia Iurida)的无菌苗被含有Ri-质粒的发根农村菌（Agrobacterium rhizogenes)感染后,诱导出发根（hariy root)将发根分离,除菌后,在不含激素的琼脂或液体MS培养基上培养,发根能产生正常植物体中含有的莨菪碱和东莨菪碱等生物碱,在发根培养物中检测到agropine和mannopine,说明发根农杆菌Ri-质粒的T－DNA部分已转化到赛菪莨细胞的DNA中。     

毛喉鞘蕊花毛状根培养及二萜化合物的形成

发根农杆菌ｐＲｉ１５８３４菌株感染毛喉鞘蕊花的根、茎、叶及小苗,均诱导出毛状根。通过纸电泳,在毛状根中检测到甘露碱。该毛状根不仅具有典型的形态特征,并能合成二萜化合物,对其中３个主要成分ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ,１,９－ｄｉｄｅｏｘｙｆｏｒｓｋｏｌｉｎ和ｃｏｌｅｏｌ分别进行了定量测定。ＭＳ培养基有利于ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ和ｃｏｌｅｏｌ的合成,而Ｂ５培养基促进１,９－ｄｉｄｅｏｘｙｆｏｒｓｋｏｌｉｎ的合成。     

Ri质粒介导的毛状根体系建立及其在植物次生代谢产物合成中的研究进展

发根农杆菌Ri质粒可诱导植物产生毛状根体系,该体系具有遗传性状稳定且增殖速度快的特点,可用于药用植物次生代谢产物的生产研究,为利用生物反应器技术进行药用植物有效成分工业化水平的发酵培养开辟了新途径。本文主要综述了发根农杆菌Ri质粒介导的植物毛状根体系遗传转化机理,并对毛状根体系在药用植物次生代谢产物生产中的研究现状进行了深入分析,为从基因水平上调控植物次生代谢产物的合成提供新思路。