4种红豆杉培养细胞的生长和紫杉醇含量的比较(简报)

南方红豆杉、云南红豆杉、欧洲红豆杉和东北红豆杉细胞生长在45d的培养过程中基本至S型,在30d时生长速率最大,以后逐渐下降。随着细胞进入快速生长期,培养细胞中的紫杉醇含量也达到最大值,其中云南红豆杉含量最高（0.019％）,南方红豆杉含量居中（0.009％）,而欧洲红豆村和东北红豆杉含量最低（0.004％和0．006％）。     

红豆杉细胞培养中紫杉醇高产细胞株的筛选及其稳定性分析

对中国红豆杉〔Taxus chinensis(Pilger)Rehd.〕、云南红豆杉(T. yunnanensis Cheng et L.K.Fu)和东北红豆杉(T. cuspidata Sieb.et Zucc.)不同部位的愈伤组织进行培养及分析比较。结果表明,中国红豆杉愈伤组织生长较快,其叶片诱导的愈伤组织紫杉醇含量较高,且紫杉醇含量与培养物的外观特征有明显相关性,颜色浅、块状或颗粒较明显的细胞团紫杉醇含量较高。运用细胞看护培养技术,从中国红豆杉愈伤组织中筛选出生长速率达0.52g.L-1.d-1、紫杉醇含量超过0.01%的细胞优株,经20次继代培养,其生长和紫杉醇含量均较稳定。     

红豆杉细胞培养的研究

从红豆杉（Ｔａｘｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｐｉｌｇ）Ｒｅｈｄ）的嫩茎及针叶诱导的出愈伤组织,对愈伤组织培养及细胞悬浮培养进行了研究,利用ＨＰＬＣ方法测定它们合成紫杉醇的能力,发现了能够提高培养细胞生长速率及紫杉醇含量的一些因子,红豆杉愈伤组织及悬浮培养细胞的生长速率已分别达到０．２５ｇ／Ｌ．ｄ和０．２８ｇ／Ｌ．ｄ。而他们的紫杉醇含量分别是０．００２６％和０．０１２％。     

应用电导率监测红豆杉细胞悬浮培养中细胞生长与紫杉醇的累积

对中国红豆杉细胞悬浮培养过程中细胞生长和紫杉醇累积及培养液的电导率变化规律进行了研究,实验表明,细胞悬浮培养过程中随着细胞生物量与紫杉醇含量的增加,培养液的电导率逐渐下降,细胞生长和紫杉醇累积曲线与培养液的电导率曲线恰成镜像相关,当生物量达到最高时电导率达到并稳定于最低;紫杉醇累积的高峰滞后于细胞生物量的高峰2～3 d;电导率可作为红豆杉细胞培养中确定生物量和紫杉醇累积高峰期的监测指标.     

红豆杉细胞悬浮培养结构化数学模型的探讨

用１０Ｌ机械搅拌式生物反应器悬浮培养红豆杉细胞,得到细胞生长、基质消耗和紫杉醇合成动力学曲线。经过代谢动力学分析建立了结构化数学模型。并将模型值与实验值进行比较,结果表明模型预测值与实验值较吻合。     

云南红豆杉细胞发酵培养的研究

利用云南红豆杉(Taxus yunnanensis)细胞悬浮培养的最佳培养条件,进行了细胞10L规模的发酵培养研究。对细胞发酵培养过程中的pH值变化、糖利用率以及细胞生长周期等实验参数进行了测定。已进行的3次发酵培养的实验结果表明:培养细胞的生长率已达0.4g/L.d(即12.0g/L),培养细胞中紫杉酵的含量为0.119％(其中培养液中的紫杉醇含量约占42％)。初步建立了优化的云南红豆杉细胞大量培养系统。     

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…     

红豆杉抗苯丙氨酸细胞系的筛选及悬浮培养特性

通过胁迫筛选法筛选红豆杉抗－苯丙氨酸细胞变异系,并比较了该细胞系与同步培养的原型细胞系悬浮培养的几项生理指标,结果表明,抗苯丙氨酸细胞系的紫杉醇含量显著高于原型细胞系的3－5倍,并且抗性细胞系的生长速率,细胞活性,pH值,胞内可溶性糖含量及褐变强度均与原型细胞系存在显著差别。     

抑制剂促进紫杉醇生物合成的初步研究

研究了５－甲基－ＤＬ－色氨酸（５－ＭＴ）,丙二酸钠等１１种代谢抑制剂对红豆杉悬浮培养细胞生长和紫杉醇生物合成速率的影响,筛选取５－ＭＴ等３种对紫杉醇生物合成有促进作用的抑制剂,抑制剂在稳定期添加剂红豆杉细胞生长无强烈的抑制作用。更有利于紫杉醇的生物合成,各抑制剂与前体和真菌诱导协同作用提高增产效果,增产大小依次为５－ＭＴ,马来酸和丙二酸钠,其中５０ｍｇ·Ｌ＾－１５－ＭＴ使紫杉醇含量提高近１０倍,１     

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     

南方红豆杉无性系种群结构和动态研究

研究了元宝山南方红豆杉克隆种群的结构和动态．结果表明,种群S1～S6级个体均存在,S1、S2级个体占总个体数的64％．从元宝山南方红豆杉种群的大小级结构图看,结构呈较规则的金字塔形;南方红豆杉无性系幼树幼苗的贮备较为丰富,种群的年龄结构呈较规则的金字塔形,存活曲线近于倒J形;种群大小级动态指数Vpi=38．26％,考虑外部干扰时,Vpi′：6．38％>0,表现为稳定型种群．南方红豆杉种群更新的主要途径是无性繁殖,种群的数量动态主要受克隆内部调节机制以及外部环境的影响．生存分析结果表明,种群幼树幼苗的生存状态不稳定,死亡的可能性很大,而成年个体的生存状态则较为稳定．     

真菌诱导子对悬浮培养南方红豆杉细胞态势及紫杉醇合成的影响

在南方红豆杉细胞悬浮培养过程中,研究了在指数生长期的末期加入真菌诱导子(尖孢镰刀菌的胞壁组分粗提物)对细胞态势及紫杉醇合成的影响。结果表明,真菌诱导子能在短期内激发细胞的防御性应答反应而产生氧迸发,细胞的氧化还原态势发生了明显的变化,培养基发生碱化现象,表征酶含量的蛋白质含量明显提高,SOD、POD、CAT的活力出现波动性变化,并具有一定的时序性。同时,南方红豆杉悬浮培养体系中产次生代谢途径中重要的酶PAL的活力得到提高,紫杉醇的合成被加强,产量得到了显著提高,达到了对照组的5倍左右。     

南方红豆杉盆栽扦插育苗技术研究

南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)是中国特有的国家一级保护植物。2009-2010年采用2年龄实生苗为采条母株进行室内盆栽扦插试验研究,结果表明:珍珠岩和河沙两种基质相比较,珍珠岩上生根率显著高于河沙,是更佳选择;用市售的"花语牌"快速促根剂配制成5、10、15、2 0mg/mL 4个浓度分别处理插穗基部并以蒸馏水作对照发现,10 mg/mL、15 mg/mL处理有利于生长,15 mg/mL处理后生根率显著高于5 mg/mL、10 mg/mL、20 mg/mL及对照。再以同一浓度生根粉分别浸泡4 h、8 h、10 h作对比发现,8 h和10 h处理后生长效果较好,10 h的生根率显著高于4 h、8 h。     

Salicylic acid-induced taxol production and isopentenyl pyrophosphate biosynthesis in suspension cultures of Taxus chinensis var. mairei

The influences of salicylic acid (SA) on taxol production and isopentenyl pyrophosphate (IPP) biosynthesis pathways in suspension cultures of Taxus chinensis var. mairei were investigated by adding SA and mevastatin (MVS), a highly specific inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase in the mevalonate pathway for IPP biosynthesis, into the culture systems. The cell death and taxol production were induced upon the introduction of SA, and 20mg/l was proved to be the optimal SA concentration in terms of the less damage to Taxus cells and marked activation of phenylalanine ammonia lyase (PAL). In the coexistence of SA (20mg/l) and MVS (100 nmol/l), the taxol content (1.626 mg/g dry wt) was higher than that (0.252 mg/g dry wt) of the MVS-treated system but almost equal to that (1.581 mg/g dry wt) of the SA-treated system. It is thus inferred that the activated non-mevalonate pathway should be responsible for the formation of IPP in taxol biosynthesis in the presence of SA.     

Cell cycle analysis of Taxus suspension cultures at the single cell level as an indicator of culture heterogeneity

Single cell growth and division was measured via flow cytometry in order to characterize the metabolic variability of Taxus cuspidata suspension cultures, which produce the valuable secondary metabolite Taxol. Good agreement was observed between the cell cycle distribution and biomass accumulation over the batch culture period. Specific growth rates of 0.13 days(-1) by fresh weight and 0.15 days(-1) by dry weight were measured. Elicitation with methyl jasmonate (MJ) significantly decreased both cell cycle progression and biomass accumulation, as the specific growth rate decreased to 0.027 days(-1) by fresh and dry weight. Despite the decrease in biomass accumulation for MJ elicited cultures, sucrose utilization was not significantly different from control cultures. MJ elicitation also increased the accumulation of paclitaxel and other taxanes. The accumulation of upstream taxanes (baccatin III and 10-deactylbaccatin III) increased during exponential growth, reached a maximum around day 12, and then declined throughout the stationary phase. The paclitaxel concentration increased during both exponential growth and stationary phase, reaching a maximum around days 20-25. Throughout the culture period, greater than 70% of the cells were in G(0)/G(1) phase of the cell cycle. Studies using bromodeoxyuridine (BrdU) incorporation showed that approximately 65% of the Taxus cells are noncycling, even during exponential growth. Although the role of these cells is currently unknown, the presence of a large, noncycling subpopulation can have a significant impact on the utilization of plant cell culture technology for the large-scale production of paclitaxel. These results demonstrate that there is a high degree of metabolic heterogeneity in Taxus cuspidata suspension cultures. Understanding this heterogeneity is important for the optimization of plant cell cultures, particularly the reduction of production variability.     

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.     

低密度和条件培养对红豆杉细胞生长的影响

红豆杉种胚来源的细胞,在改良Ｂ５液体培养基中继代培养的临界接种密度为鲜重４０ｇ／Ｌ．低密度培养下,１０－１６ｄ的条件培养液（ＣＭ）与新鲜培养液按５７：４３的比例混合时,能显著缩短细胞生长的延迟期,提高生长率,１００Ｌ生物反应器中,按４５．５％体积分数添加条件培养液,在鲜重２７ｇ／Ｌ低接种密度下培养５周,生物量增长９倍,达干重１４．３ｇ／Ｌ．对内源植物激素、精胺、维生素和氨基酸等的比较分析表明,吲哚     

植物生长调节剂对南方红豆杉愈伤组织培养和紫杉醇合成的影响

通过不同种类和水平植物生长调节剂对南方红豆杉(Taxus chinensisvar.mairei)愈伤组织诱导、生长和紫杉醇合成能力影响的研究发现:诱导培养初期,以无植物生长调节剂的MS为基本培养基,在附加不同植物生长调节剂组合作用下愈伤组织产生的时间和生长、在相同植物生长调节剂组合作用下不同外植体愈伤组织的产生时间和生长均表现出较显著差异,2,4-D/NAA高于0.4时,不利于南方红豆杉愈伤组织的诱导。转换到附加不同植物生长调节剂组合的B5培养基上后,随培养继代次数的增加,生长差异逐渐缩小,直至不显著,表明参考不同文献报道最优配方所设计的各植物生长调节剂组合对南方红豆杉愈伤组织的生长均较适宜,有利南方红豆杉愈伤组织生长的植物生长调节剂优化组合没有唯一性。但不同调节剂组合作用下的同源愈伤组织中、相同调节剂作用下不同源愈伤组织中紫杉醇含量均存在着极显著差异,适当水平(2 mg/L)的2,4-D单用,或与适当水平的KT、6-BA、KT GA配合使用,对南方红豆杉愈伤组织紫杉醇的合成较有利,NAA则不太有利,幼茎和叶愈伤组织产紫杉醇的水平较其它愈伤组织为高。     

东北红豆杉细胞培养物PPO活性研究

研究证明, 多酚氟化酶(PPO)与东北红豆杉细胞生长存在密切关系, 利用Vc、NaCl、苯甲酸、亚硫酸钠、柠檬酸、草酸等可有效抑制PPO 的活性, 降低褐化程度, 促进东北红豆杉细胞培养物的生长。而利用硫酸铜、水解酪蛋白、椰乳、乙烯吡咯烷酮等可有效抑制PPO 活性·加重褐化、抑制东北红豆杉细胞培养物的生长。