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。     

栝楼毛状根的生长与营养消耗动态研究

研究了栝楼毛状根在摇瓶培养条件下的生长与营养消耗规律。栝楼毛状根的生长过程可以分为四个生长阶段。生长迟滞期,缓慢生长期,快速生长期和衰亡期。在迟滞期,培养液中的蔗糖,氮,磷,钾首先被快速吸收,然后又有所回升;在缓慢生长期,培养液中的葡萄糖,果糖,氮,磷和钾的浓度开始降低,到了快速生长期,培养液中的碳源,氮,磷,钾等营养物质被快速消耗,到了衰亡期,以上的营养物质基本被消耗殆尽,Ca^2 从接种开始缓慢下降,当毛状根进入衰亡期以后,由于老化细胞的损伤而有部分钙离子外泻,栝楼毛状根的蛋白质也开始快速分泌。     

南美蟛蜞菊毛状根诱导及其离体培养

为了探讨利用南美蟛蜞菊毛状根来改良其观赏性状和生产次生物质,研究了南美蟛蜞菊Wedelia trilobata(L.)A.S.Hitche毛状根的诱导及其离体培养过程中培养基N源、碳源、磷和钙的消耗变化。结果表明,发根农杆菌Agrobacterium rhizogenes ATCC15834感染南美蟛蜞菊幼嫩叶片外植体7d后从其叶片切口中脉处产生毛状根。毛状根能在无外源激素的培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因已在南美蟛蜞菊毛状根基因组中插入、整合并得到表达。毛状根液体培养0~7d内处于生长迟滞期、7~21d为快速生长期、21d后进入生长平台期。在毛状根液体培养过程中培养基的蔗糖、硝态氮、PO43?、Ca2+被逐渐吸收和消耗,培养至7d时,蔗糖被消耗近50%;硝态氮含量只剩下起始硝态氮含量的5.8%;至35d时,蔗糖和硝态氮含量分别约为其起始浓度的3.39%和1.82%。与Ca2+浓度变化不同的是,培养基的无机磷被快速消耗,培养至7d时其浓度约为其起始浓度的1.76%;但培养至35d时培养基中仍残存有占起始浓度约61.3%的Ca2+。该结果为今后利用南美蟛蜞菊毛状根来改良其观赏性状和设计合适的培养基来规模培养生产其次生物质提供了可能性。     

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.     

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。     

培养条件对新疆紫草毛状根生长及紫草素含量的影响

以发根农杆菌诱导的新疆紫草毛状根为试验材料,采用二阶段液体培养法,首次建立了新疆紫草毛状根培养技术体系。结果显示:采用SH无铵培养基、pH 5.8时有利于毛状根的生长。培养12d时毛状根的增殖倍数达最高,平均10.26倍;毛状根生产的继代周期为25～30d;4种树脂吸附的紫草素及其衍生物含量均较对照(不添加树脂)高,以NKA-9所吸附的紫草素及其衍生物含量最高,为2.38%,较对照提高0.97倍。培养10d时添加NKA-9树脂,紫草素及其衍生物含量平均为3.64%,是对照的3.08倍。研究表明,生长阶段采用液体培养可以使新疆紫草毛状根快速增殖,生产阶段添加大孔吸附树脂能够提高紫草素及其衍生物含量。     

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生长及其培养基营养物质的消耗变化

研究了发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）ATCC15834遗传转化产生的三裂叶野葛（Pueraria phaseoloides）毛状根在液体培养过程中生长及其部分营养物质消耗的关系．结果表明：三裂叶野葛毛状根液体培养0～4d内处于生长迟滞期、8～16d为快速生长期、16d后进入生长平台期．培养基的PO4^2-、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,培养16d时培养基中的PO4^3-被消耗殆尽,其浓度仅为培养基起始PO4^3-浓度的0．26％;培养基的铵态氮和硝态氮则在培养20d时才消耗殆尽;而培养基中的Ca^2＋浓度在培养过程中逐渐降低．但在培养20d时仍未被完全消耗,其浓度约为起始浓度的30．5％．培养基的pH值随培养时间的延长而不断降低,培养20d后pH值由5．62降低到4．09;而毛状根的颜色也随培养基pH值的降低和培养时间的延长逐渐由白色变成浅黄色和浅褐色．该结果为今后设计合适的培养基以开展野葛毛状根的大规模液体培养来生产葛根素提供了可能性．     

木豆毛状根的诱导及其培养条件的研究

利用发根农杆菌LBA9402对木豆叶片直接进行诱导产生毛状根。本实验研究出诱导木豆毛状根的最佳条件是,以木豆叶片为外植体,于1/2MS固体培养基上预培养2~4 d,菌液浓度OD₆₀₀=0.6~0.8,浸染20 min,共培养3 d,诱导率为60.00%。在分子水平用PCR检测表明,发根农杆菌9402Ri质粒上的T-DNA成功整合进木豆毛状根的基因组中。     

青蒿毛状根生长、青蒿素合成以及 营养物消耗的动力学

诱导产生的青蒿毛状根培养物置于MS培养基(含30 g/L蔗糖)进行悬浮培养,并对悬浮培养过程中毛状根生长、青蒿素合成、蔗糖、磷酸盐和不同氮源的消耗、pH和电导率的动力学过程进行分析。经30 d培养,生物量干重和青蒿素产量分别达到13.7 g/L和0.23 g/L,碳源和氮源在培养过程中被逐渐利用,而磷酸盐的利用速率最快,培养至15 d所有的磷酸盐均被吸收,pH在培养初期降低,后又逐渐上升,电导率由于毛状根生长对无机离子的吸收而逐渐减低。     

青蒿毛状生长,青蒿素合成以及营养物消耗的动力学

诱导产生的青蒿毛状根培养物置于ＭＳ培养基（含３０ｇ／Ｌ蔗糖）进行悬浮培养,并对悬浮培养过程中毛状根生长、青蒿素合成、蔗糖、磷酸盐和不同氮源的消耗、ＰＨ和电导率的动力学过程进行分析。经３０天培养,生物量干重和青蒿纱产量分别达到１３．７ｇ／Ｌ和０．２３ｇ／Ｌ,碳源和氮 源在培养过程中被逐渐利用,而磷酸盐的利用速率最快,培养至１５天所有的磷酸均被吸收,ＰＨ在培养初期降低,后又通宵四升, 率由于毛状根生长     

培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长、抗氧化酶活性及氮源利用的影响

采用液体培养的方法研究了培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性及培养基中氮源和钙利用的影响.结果表明,黄瓜毛状根在完全缺磷的培养基中几乎不能生长;而培养基无机磷缺乏会抑制黄瓜毛状根的生长,且浓度越低,其抑制作用越明显,毛状根变得越纤细而长,侧根数减少且短小.与全磷培养相比,磷缺乏培养基培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量明显偏低,但其SOD和POD活性则明显升高.与完全缺磷(对照)相比,在培养过程中不同无机磷浓度培养的黄瓜毛状根的SOD和POD活性均比对照低.当黄瓜毛状根在不同磷缺乏浓度的液体培养基中培养时,随着培养时间的延长,培养基的电导率逐步下降,并与培养基起始无机磷浓度成正比;其培养基的铵态氮和硝态氮不断被吸收和利用,培养至15d时,培养基中的铵态氮已绝大部分被消耗完毕,但直至培养30d时培养基的硝态氮仍未被消耗完毕.培养基中无机磷缺乏会降低黄瓜毛状根对培养基硝态氮的吸收和消耗以及抑制黄瓜毛状根对钙的吸收.而适当提高培养基的无机磷浓度可促进黄瓜毛状根对培养基中钙的吸收和消耗.     

冬凌草毛状根的优化培养及其提取物的肿瘤细胞增殖抑制活性检测

探究并建立冬凌草毛状根的优化培养方案并检测其提取物的抗肿瘤活性。用发根农杆菌ATCC11325及ATCC15834诱导冬凌草外植体生成毛状根,并探究培养基种类、蔗糖浓度等条件对冬凌草毛状根生长的影响,测定其生长曲线;超声法制备毛状根粗提物,大孔吸附树脂进一步纯化粗提物获得提取物,用高效液相色谱法检测冬凌草甲素含量;提取物配制成不同浓度试液作用于癌细胞株BEL-7402、A-549、SGC-7901和HGC,用CCK-8法测定细胞存活率。仅ATCC15834可诱导冬凌草从叶柄和茎部切口处长出不定根,叶片外植体未见不定根萌发,不定根遗传鉴定符合毛状根特征。毛状根在含3%蔗糖B5培养基中增殖率最高,其生长曲线近似"S"型,25 d达到对数中期,70 d达到平台期,其冬凌草甲素含量分别为0.0171%、0.0022%。当毛状根提取物含量为1 mg/mL时,对四种癌细胞生长的抑制率均达95%以上。以ATCC15834侵染冬凌草叶柄和茎部外植体诱导出的冬凌草毛状根提取物在含3%蔗糖的B5培养基中摇瓶培养25 d再继代培养70 d得率最高;冬凌草毛状根提取物中含有冬凌草甲素,且能有效抑制体外培养肿瘤细胞生长。     

影响毛状根生长及其次生代谢产物合成因素的研究进展

利用发根农杆菌转化药用植物,并对毛状根进行离体培养,大量提取重要成分,是药用资源植物可持续发展的有效途径之一。讨论了毛状根的诱导、影响毛状根生长及次生代谢产物形成的因素、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。     

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。     

生物反应器与药用植物毛状根的大规模培养

利用药用植物毛状根培养生产次生代谢产物具有极大的生产潜力,而开发适合毛状根培养的反应器,又是毛状根生产天然产物工业化的关键。本文系统地介绍了各种用于毛状根培养的生物反应器,对通气搅拌式、气升式、超声雾化式等生物反应器各自的特点及优势进行了详细阐述,进一步讨论了各种反应器对于毛状根生长和次生代谢物积累的影响,并提出药用植物毛状根大规模培养的生物反应器在今后的发展方向。     

利用气升式内环流生物反应器培养青蒿毛状根生产青蒿素

利用自制的气升式内环流生物反应器进行青蒿(Artemisia annua L.)毛状根多层培养生产青蒿素。毛状根培养物在培养过程中均匀分布在生物反应器的筛网间,或以不锈钢网为附着点向四周生长,在25 ℃和12 h/d光照周期下,经20 d分批培养获得生物量干重22.57 g/L,青蒿素产量374.4 mg/L,并对培养过程中蔗糖、磷酸盐、硝酸盐和氨盐消耗的动力学进行了分析。     

利用气升式内环流生物反应器培养青蒿毛状根生产青蒿素

利用自制的气升式内环流生物反应器进行青蒿（ArtemisiaannuaL．）毛状根多层培养生产青蒿素。毛状根培养物在培养过程中均匀分布在生物反应器的筛网间，或以不锈钢网为附着点向四周生长，在25℃和12h／d光照周期下，经20d分批培养获得生物量干重22．57g／L，青蒿素产量374．4mg／L，并对培养过程中蔗糖、磷酸盐、硝酸盐和氨盐消耗的动力学进行了分析。     

重金属镉及其与锌组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性的影响

为了探讨利用黄瓜毛状根来修复重金属镉(Cd)污染的可能性, 研究了重金属Cd单独及其与锌(Zn)组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶SOD、POD活性变化的影响。结果表明, Cd≤10 mg/L仅在培养5~15 d间促进黄瓜毛状根生长, 使根增粗; 而Cd≥15 mg/L则抑制黄瓜毛状根生长, 浓度愈高抑制作用愈明显, 侧根变得短而细小。在供试的不同浓度Cd培养的黄瓜毛状根中, 除10 mg/L Cd外, 其余Cd浓度培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量随着培养时间的延长而逐渐下降; 但其POD和SOD活性则随着培养时间的延长而逐渐升高。与对照(仅添加25 mg/L Zn)相比, 仅1 mg/L Cd+ 25 mg/L Zn组合在培养7~15 d期间促进黄瓜毛状根生长; 其余浓度Cd和25 mg/L Zn组合都抑制黄瓜毛状根的生长, 且Cd浓度愈高抑制作用越强, 侧根数目更少且短小, 侧根根尖变得肿胀; 同时, 除培养5 d外, 25 mg/L Zn和不同浓度Cd组合培养的黄瓜毛状根的生物量、POD和SOD活性均比单独添加对应浓度Cd培养的毛状根降低, 但其可溶性蛋白含量则较之明显提高。结果表明: 黄瓜毛状根具有较强的重金属Cd耐受能力, 高浓度Cd则抑制其生长; 而镉和锌组合会随着培养时间的延长而加重Cd对黄瓜毛状根生长的抑制作用。     

碳源、生长素及诱导子对木豆不定根生长和次生代谢产物合成的影响

以1/2MS为基本培养基,研究了蔗糖、IBA、茉莉酸甲酯（MJ）及水杨酸（SA）对木豆不定根生物量和次生代谢产物合成的影响。研究结果表明,蔗糖浓度对木豆不定根的生物量和次生代谢产物合成有显著影响,蔗糖浓度为30 g·L^-1时,木豆不定根的生物量和次生代谢产物的含量均达到最大值。低浓度的IBA有利于木豆不定根的生长和次生代谢产物的积累,高浓度的IBA表现出抑制作用。IBA浓度为0.1 mg·L^-1时,生物量、染料木素及芹菜素含量均为最大值,分别为对照组的1.1、1.1和2.8倍。在0~200 μmol·L^-1浓度范围内,MJ对不定根的生长几乎无影响（P>0.05）,但对次生代谢产物的合成有重要影响。MJ浓度为100 μmol·L^-1时,染料木素和芹菜素的含量均达到最大值,分别为对照组的1.9和2.1倍。SA抑制木豆不定根的生长和染料木素的合成,但对芹菜素的合成有一定促进作用,SA浓度为100 μmol·L^-1时,芹菜素的含量最高,为对照组的1.5倍。木豆不定根的悬浮培养是获得次生代谢产物的一条有效途径,为大规模生产染料木素和芹菜素提供了很好的思路。