新疆紫草细胞培养物的化学成分研究

从新疆紫草[Arnebia euchroma(Royle)Johnst.]的细胞培养物分离到5个萘醌类化合物,据其理化性质和光谱数据,分别鉴定为去氧紫草素(deoxyshikonin,Ⅰ)、β,β-二甲基丙烯酰紫草素(β,β-dimethylacrylshikonin,Ⅱ)、乙酰紫草素(acetylshikonin,Ⅲ)、2,3-二甲基戊烯酰紫草素(teracrylshikonin,Ⅳ)和β-羟基异戊酰紫草素(β-hydroxyisovaleryl-shikonin,Ⅴ)。细胞培养物不含从新疆紫草根中分得的紫草素(shikonin);各成分在细胞培养物中的含量与在新疆紫草根中的含量有很大差异。     

提高植物培养细胞中次级代谢产物含量的途径

利用植物细胞培养的方法可以取代人工栽培、天然采集或人工合成的方法大量生产很多具有价值的产物(如药品、农药、香料、色素及食品添加剂等)。目前,利用紫草(Lithospermum erythrochizon)培养细胞生产紫草素,利用人参(Panax ginseng)根培养物生产食品添加剂等已进入商业市场。另外,利用黄连(Coptisjaponica)培养细胞生产小蘗碱、利用长春花(Catharathus roseus)培养细胞生产蛇根碱及阿吗碱和利用毛地黄(Digitalis lanata)培养细胞生产地高辛等亦都进行了工业化生产。尽管这样,由于植物培养细胞亦存在着一些缺点如很多培养物中代谢物含量很低或不存在,生长速度缓慢加上目前发酵成本过高、很多关键性问题未解决等等,使之未能广泛地应用于工业化生产。近年来,为了解决上述诸问题特别是解决培养物中代谢物含量低的问题,各国科研人员进行了不懈的努力,取得了长足的进展。本文着重对这方面近年来采用的新方法及新技术的研究作一概述。     

真菌诱导物在滇紫草细胞培养中对紫草色素形成的影响

在滇紫草细胞悬浮培养中,真菌诱导物可抑制细胞生长,促进草色素的合成,将培养６ｄ的曲霉菌丝体的粗提物以６００μｇ碳水化合物／５０ｍｌ培养液的浓度加入到处于指数生长初期的滇紫草细胞悬浮培养物中,诱导物促进紫草色素合成的作用最大,紫草色素含量为对照的两倍,经高压锅处理２０ｍｉｎ到２ｈ不影响诱导物的活性,真菌诱导物还影响了紫草色素各衍生物的相对含量。     

植物细胞大规模培养技术产业化浅谈

植物细胞培养技术诞生于20世纪初,随着研究的不断进步,逐步发展出植物组织培养、植物器官培养、原生质体培养、细胞培养、冠瘿瘤培养以及不定根或毛状根培养等技术.20世纪80年代前后,利用植物细胞培养生产植物次生代谢产物的研究成为热点.比如1977年Noguchi等就利用20吨发酵罐进行了烟草细胞培养生产尼古丁实验.1977年Alfernmann等利用毛地黄培养细胞把甲基洋地黄毒苷转化为甲基地戈辛,证明植物细胞的生物转化能力.1985年日本的三井石油化学公司利用紫草细胞大规模培养生产紫草宁,并且投放市场,首次将植物细胞培养技术实现了产业化.     

真菌诱导物在滇紫草细胞培养中对紫草色素形成的影响

在滇紫草细胞悬浮培养中,真菌诱导物可抑制细胞生长,促进紫草色素的合成。将培养６ｄ的曲霉菌丝体的粗提物以６００μｇ碳水化合物／５０ｍｌ培养液的浓度加入到处于指数生长初期的滇紫草细胞悬浮培养物中,诱导物促进紫草色素合成的作用最大,紫草色素含量为对照的两倍。经高压锅处理２０ｍｉｎ到２ｈ不影响诱导物的活性。真菌诱导物还影响了紫草色素各衍生物的相对含量。     

pH值、激素对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物合成的影响

报道了不同ｐＨ值、激素对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物合成的影响。结果表明,新疆紫草细胞具有自我调节其培养液ｐＨ值的功能。适合于细胞生长及紫草宁衍生物形成的ｐＨ值为５．６±０．４０。ＢＡＰ、２,４－Ｄ、ＮＡＡ或ＩＢＡ对细胞生长无显著的促进作用,且都会抑制紫草宁衍生物的形成。在生长培养基中添加１．０ｍｇ／ｌ　ＩＡＡ和０．５ｍｇ／ｌＫＴ可促进细胞生长,而在生产培养基中附加０．１ｍｇ／ｌＫＴ和０．７５─１．０ｍｇ／ｌＩＡＡ则有利于紫草宁衍生物含量及产量的提高。     

硬紫草细胞悬浮培养和紫草宁及其衍生物的形成

硬紫草细胞悬浮培养形成紫草宁及其衍生物时．细胞生长曲线呈扁平的s形。细胞停止生长后,紫草宁及其衍生物大量形成,二者的动态变化呈负相关。测定丁此过程中培养液的无机元素和可溶性糖含量、溶氧、pH值以及细胞形态的变化情况,可作为硬紫草细胞大规模培养的参考。     

米根霉诱导因子对紫草细胞培养中紫草宁色素分泌的影响

在紫草细胞培养中,加入米根霉粗提物可显著提高紫草宁色素产量,并可加快胞内色素分泌到培养液中的速率和数量。在细胞培养的第６天加入米根霉诱导因子时其促进紫草宁色素分泌的作用最大,培养液中紫草宁色素含量对照的２．２４倍。此外,同时加入正十六烷和米根霉诱导因子对紫草宁色素的分泌具有协同作用。     

米根霉诱导因子对紫草细胞培养中紫草宁色素分泌的影响

在紫草细胞培养中,加入采根霉粗提物可显著提高紫草宁色素产量,并可加快胞内色素分泌到培养液中的速率和数量。在细胞培养的第6天加入米根霉诱导因子时,其促进紫草宁色素分泌的作用最大,培养液中紫草宁色素含量是对照的2．24倍。此外,同时加入正十六烷和米根霉诱导因子对紫草宁色素的分泌具有协同作用。     

米曲霉中的紫草色素诱导物对滇紫草细胞代谢的影响

在滇紫草细胞培养第８天时加入来源于米曲霉的紫草色素诱导物,１２ｈ后滇紫草细胞中紫草色素含量增加,其衍生物之一的乙酰紫草素的相对含量增加,胞内可溶蛋白合成量上升,细胞对碳源消耗增多,而细胞生长受到抑制。处理１２ｈ后,培养液电导率下降,ｐＨ上升,Ｋ＾＋外泄和Ｎａ＾＋大量内流,表明离子跨膜运输发生改变。     

高山红景天细胞悬浮培养中红景天甙生物合成代谢调控Ⅱ:真菌诱导物的影响

考察了6种真菌诱导物对高山红景天(Rhodiola sachalinensis A. Bor)细胞生长与红景天甙积累的影响。其中以黑曲霉诱导物效果最好。在细胞培养初期添加浓度为10mg(carbohydrate)/L的黑曲霉诱导物能使培养细胞中红景天甙含量提高到0.995％。前体与诱导物调控组合运用最终使红景天甙产量达到167.4mg/L,是对照培养的3.5倍。另外,对真菌诱导物的作用机理也进行了探讨,真菌诱导物添加促进红景天甙的积累应该与激活培养细胞中的苯丙烷类代谢途径有关。     

用吸附法固定化培养紫草细胞

采用生物活性载体 ,通过吸附固定化方式 ,结合液体石蜡原位萃取技术 ,培养紫草细胞。测定了细胞生长、底物消耗和产物合成的动力学 ,紫草宁产率为 0 .916 g/g干重细胞和 0 .95 3g/g干重接种细胞 ,分别为悬浮培养的 12 .7倍和 6 .3倍。同时 ,对吸附与包埋固定化方法进行了综合比较 ,探讨了吸附固定化方法的应用前景。     

真菌诱导物对滇紫草细胞色素形成的影响（简报）

在滇紫草细胞培养中加入真菌诱导物后紫草色素的合成增强,培养液的电导率和pH值在24h内分别下降和上升,且三者均以指数生长初期加入时作用最为明显。     

评价植物悬浮细胞培养物两项测定指标的建立

由于在细胞培养研究中缺乏一些可操作性强的且定量化的细胞状态评价指标,人们对植物细胞状态的有些性状的评价只能停留在定性描述水平,如对悬浮细胞培养物褐化程度的评价仅能作出定性判断。这里我们提出了两项悬浮细胞培养物细胞状态评价指标。     

植物细胞培养生产天然产物的前景

早在1902年,哈伯兰特(Haberlandt)提出了植物细胞全能性的理论,即单个植物细胞,在适宜的条件下,具有发育成完整植株的潜力。直到1934年,怀特(white)首次由番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。随后植物细胞在液体培养基中悬浮培养获得了成功,从而建立了植物细胞培养。1950年邦纳(Bonner)等开创了银胶菊愈伤组织中橡胶生物合成的研究。1956年鲁蒂因(Routin)和尼克尔(Nickell)首次提出了利用植物细胞培养生产天然产物的专利申请报告。从此植物细胞     

不同营养因子对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物形成的影响

报道了不同碳源、维生素、氨基酸、钙盐及肌醇对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物形成的影响。蔗糖是最适碳源、最佳浓度为３％。Ｂ族维生素对细胞生长及紫草宁衍生物形成的促进效果不大。酪氨酸以及甘氨酸会抑制产物的形成;而１０－５ｍｏｌ／ｌ的Ｌ－苯丙氨酸以及１０－７—１０－６ｍｏｌ／ｌ维生素Ｃ可明显提高紫草宁衍生物的含量及产量。肌醇对细胞生长的影响不大,但２００ｍｇ／ｌ肌醇可促进产物的形成。适于细胞生长及紫草宁衍生物形成的钙源分别为３３２ｍｇ／ｌＣａＣｌ２·２Ｈ２Ｏ和１４００ｍｇ／ｌＣａ（Ｎｏ３）２·４Ｈ２Ｏ。文末列出了改良的生长培养基及其配方。     

滇紫草愈伤组织中的紫草色素

滇紫草(Onosma paniculatum Bur.et Franch)的幼嫩根茎经二步法诱导产生的愈伤组织.含有较原植物较高的紫草色素。经薄层层析鉴定,此种紫草色素由6种单体组成,其 Rf 值与原植物中的紫草色素各类衍生物非常近似。进一步采用硅胶 H 柱层析进行分离,最后得到4种单体。经结构分析证明它们是:去氧紫色素(deoxyshikonin)、β,β-二甲基丙烯酰阿卡宁(β,β-dimethylacrylalkannin)、乙酰阿卡宁(acetylakannin)和β-乙酰氧基异戊酰阿卡宁(β-acetoxyisovalerylalkannin)。     

利用生物反应器培养植物细胞的研究进展(Ⅱ)

介绍了当前用于植物细胞培养的生物反应器类型(搅拌式、气升式、转鼓式和鼓泡式生物反应器)及其特点,对各种类型的反应器进行了比较与选择;并进一步介绍了植物细胞固定化培养,提出今后利用反应器大规模培养植物细胞的发展研究方向。     

植物细胞生产药物的培养技术

本文综述了利用植物细胞培养生产药物的一些培养技术。     

紫草宁形成相关的基因克隆及其代谢工程

紫草是我国重要的中草药材 ,其中紫草宁是主要的药用成分。目前 ,组织培养技术已经能够工业化生产紫草宁药物。近年来 ,人们运用分子生物学方法和技术 ,从紫草培养细胞中分离和鉴定的一些与紫草宁形成相关的基因克隆 ,并且开展了紫草宁代谢工程的研究。综述了这两方面的主要研究进展 ,并对其后续的基础和应用研究进行了展望。