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。     

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%。     

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。     

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1．190mg/g．dry．wt;并比多年生葛根生药片的葛根素含量高6．7％。     

三裂叶野葛毛状根的诱导及其固体培养和液体培养

发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）ATCC15834感染三裂叶野葛(Pueraria phaseoloides)叶片外植体20 d后产生毛状根,毛状根可直接从叶片外植体叶脉处或从叶脉处产生的愈伤组织上产生。感染35d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。PCR扩增结果表明,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。与固体培养的毛状根相比,在液体培养基中培养的毛状根不仅生长迅速,也不会形成愈伤组织。在无外源生长调节剂的液体MS培养基中培养15d的三裂叶野葛毛状根的鲜重、干重、可溶性总糖含量及细胞内活性氧(ROS)含量分别为固体培养毛状根的1.59倍、1.18倍、5.25倍和1.16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.     

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。     

野葛毛状根离体培养与异黄酮生产

用发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）R1601菌株感染野葛（Pueraria lobata(Willd.)Ohwi）叶片外植体后获得的毛状根,经连续4次继代培养,鲜重增加到最初的6.2倍。PH为5.5的1/2SH液体培养基较适合野葛毛状根的生长。与自然根相比,毛状根在无激素的1/2SH液体培养基中离体培养20d后,鲜重增加22.6倍,释放入培养液中的异黄酮量增加10.6倍。毛状根生产异黄酮的量略高于自然根,且根中含量明显高于愈伤组织及茎中异黄酮的含量。培养液体积影响毛状根的离体生长及异黄酮的释放。     

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．     

茉莉酸甲酯和ABA对野葛毛状根中异黄酮含量的影响

10～ 10 0 μmol·L-1茉莉酸甲酯 (MJ)可提高野葛毛状根培养液中葛根素和大豆甙元的水平 ,促进毛状根内总异黄酮含量的增加。而用 0 .5～ 2 .0mg·L-1ABA处理后 ,无论对野葛毛状根还是培养液中葛根素、大豆甙元的含量仅略有提高 ,但对总异黄酮的合成与分泌等则有显著的促进。 10 0 μmol·L-1MJ和 1mg·L-1ABA处理 2 4～ 72h ,可促进毛状根内葛根素和培养液中总异黄酮的水平 ,以处理 4 8h的增加量最大     

吐温-80对野葛毛状根生长及异黄酮含量的影响

将不同浓度的吐温-80添加到野葛毛状根悬浮培养液中,研究在一定的作用时间内其对毛状根生长及次生代谢物合成与分泌的影响。结果表明,采用2％浓度处理较为适宜,不仅可以提高毛状根内葛根素的含量,而且有利于培养液中葛根素、大豆甙元及总异黄酮的积累,与对照相比,其含量可分别提高24．2％、50％和46．7％。在该浓度下连续处理毛状根72h后,发现毛状根仍生长旺盛,其生长量已是对照的1．5倍。但不同时间的连续处理对毛状根及培养液中几种异黄酮物质的积累与释放作用不同,其中以处理48h最有利于培养液中总异黄酮的累积,其含量是毛状根中的38倍。     

镉及其与钙组合对褐脉少花龙葵毛状根生长、抗氧化酶活性和吸收镉的影响

为了探讨利用褐脉少花龙葵毛状根来修复重金属镉(Cd)污染的可能性,采用溶液培养法研究了Cd单独及其与钙(Ca)组合对褐脉少花龙葵毛状根生长、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及对Cd吸收的影响。结果表明,Cd≤50μmol/L时能促进毛状根生长,而高于100μmol/LCd则抑制毛状根生长,使其侧根根尖变褐和变短,数目减少。与对照相比,不同浓度Cd培养的毛状根可溶性蛋白含量和SOD活性先升高后逐渐下降;其丙二醛(MDA)含量显著提高;100μmol/LCd使毛状根POD活性逐渐升高,但300μmol/LCd则使毛状根POD活性逐渐降低。与对照(仅添加100μmol/L或300μmol/LCd的毛状根)相比,Cd和10～30mmol/LCaCl2组合培养使毛状根可溶性蛋白含量和MDA含量降低;但提高其SOD活性;而100μmol/LCd和10～30mmol/LCaCl2结合培养的毛状根POD活性均比对照低;而300μmol/LCd和10～30mmol/LCaCl2结合培养的毛状根POD活性则均比对照提高。原子吸收分光光度法测定结果表明,毛状根吸收和吸附的重金属Cd含量随着培养基中Cd浓度的升高而增加。但外源加入10～30mmol/LCaCl2能减少毛状根对Cd的吸收,并调节其抗氧化酶SOD和POD活性,降低其膜脂过氧化水平而解除重金属Cd对毛状根生长的抑制或毒害。     

外源钙对镉胁迫下南美蟛蜞菊毛状根生长、抗氧化酶活性和镉吸收的缓解效应

为了探讨外源钙对重金属镉(Cd)缓解南美蟛蜞菊Wedelia trilobata毛状根毒害的生理机理,采用溶液培养法研究了重金属Cd单独及其与Ca组合对南美蟛蜞菊毛状根生长、抗氧化酶超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及对Cd2+吸收的影响。结果表明,Cd≤50μmol/L时促进毛状根生长;高于100μmol/LCd则抑制其生长,使其侧根短小,根尖变褐或变黑。与对照相比,不同浓度Cd培养的毛状根POD活性、SOD活性和MDA含量都比对照明显提高,但高于100μmol/L Cd培养的毛状根可溶性蛋白含量均比对照降低。与仅添加200μmol/L或300μmol/L Cd的毛状根相比,Cd和10~30 mmol/L Ca组合培养可促进毛状根生长,使其主、侧根变粗;提高其可溶性蛋白含量;降低其MDA含量、POD活性及SOD活性。原子吸收分光光度法测定结果表明,南美蟛蜞菊毛状根能吸收和吸附重金属Cd2+,当Cd2+浓度为100μmol/L时毛状根对Cd2+的吸收量最大,而Cd2+浓度为300μmol/L时毛状根对Cd2+的吸附量最大。外源加入10~30 mmol/L Ca2+可显著减少毛状根对Cd2+的吸收和吸附,并可调节其抗氧化酶活性,降低其膜脂过氧化水平而解除重金属镉对毛状根生长的抑制或毒害。     

多效唑(PP333)对美洲商陆毛状根生长和商陆皂苷甲产生的影响

为了探究植物生长调节剂多效唑(PP333)调控药用植物美洲商陆(Phytolacca americana)毛状根生长和次生代谢的可能性, 设计实验并探讨PP333对美洲商陆毛状根生长及其商陆皂苷甲含量的影响。结果表明, 与对照相比, PP333使毛状根根尖及侧根表面呈浅红色, 侧根变得短而粗, 且随着培养基内PP333浓度的升高, 根表面颜色加深。培养基中添加0.5-5.0 mg·L^-1 PP333能促进毛状根中商陆皂苷甲的产生, 其中以1.0 mg·L^-1 PP333的效果最好, 其商陆皂苷甲含量达6.22 mg·g^-1 DW, 约为对照的1.94倍。PP333能提高毛状根苯丙氨酸裂解酶(PAL)的活性, 并可能通过对PAL酶活性的调节来促进毛状根中商陆皂苷甲的产生。     

硒处理对斜茎黄芪生长生理和初生代谢的影响

以一种具有较高Se富集能力的植物——斜茎黄芪(Astragalus adsurgens)为试验材料,在水培条件下研究不同浓度Se处理对其生长发育、光合参数和初生代谢产物积累的影响。结果表明：5μmol·L^-1Se处理显著促进了斜茎黄芪根系和地上部的伸长生长;100μmol·L^-1Se处理则具有相反效果。光合色素含量和叶片叶绿素荧光参数研究结果与生长指标相一致,低浓度Se对斜茎黄芪叶片的光合作用具有促进作用,高浓度Se则对其具有明显的抑制作用。随着处理浓度的升高,斜茎黄芪根系和地上部Se含量逐渐增加,但Se的转运系数明显降低,100μmol·L^-1处理下Se转运系数比5μmol·L^-1处理降低了83.5%。通过对初生代谢产物进行检测和分析,发现低浓度Se处理主要上调了斜茎黄芪中与氨基酸代谢相关途径的代谢水平,而高浓度Se处理主要上调了与次生代谢物质合成关系密切的初生代谢产物的代谢水平。我们的研究结果表明,低浓度Se处理提高了斜茎黄芪光合作用水平以及与生长相关的初生代谢水平,从而促进了植株生长;高浓度S...     

Genista tinctoria hairy root cultures for selective production of isoliquiritigenin

Hairy root cultures were established after inoculation of Genista tinctoria in vitro shoots with Agrobacterium rhizogenes, strain ATCC 15834. In transformed roots of G. tinctoria grown in Schenk-Hildebrandt medium without growth regulators the biosynthesis of isoflavones, derivatives of genistein and daidzein, and flavones, derivatives of luteolin and apigenin, characteristic for the intact plant, was completely inhibited. The only compound synthesized in G. tinctoria hairy roots was isoliquiritigenin (2.3 g/100 g DW), a daidzein precursor absent in the intact plant. This compound was stored entirely within cells and it was not until abscisic acid was added (37.8 microM supplement on day 42) that approx. 80% of it was released into the experimental medium. The paper discusses the effect of abscisic acid on the growth of G. tinctoria hairy root cultures, the biosynthesis of isoliquiritigenin and the way it is stored. A prototype basket-bubble bioreactor was designed and built to upgrade the scale of the G. tinctoria hairy root cultures. With immobilized roots and a new aeration system, large amounts of biomass were obtained (FWmax 914.5 g l(-1)) which produced high contents of isoliquiritigenin (2.9 g/100 g DW). The abscisic acid-induced release of the metabolite from the tissue into the growth medium greatly facilitated subsequent extraction and purification of isoliquiritigenin.     

Ri质粒转化的青蒿发根培养及青蒿素的生物合成

用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)转化药用植物青蒿(Artemisia annua L．)并建立了发根体外培养系统。Southern杂交、NPT Ⅱ酶的检测证明Ri质粒的T—DNA转移并整合到植物的核基因组上。在发根培养系统中,检测了青蒿的重要次生代谢物一青蒿素的含量,检测了不同理化因子对发根生长及青蒿素含量的影响。结果表明：光照(日光灯,12h光周期,20001x)有利于次生产物青蒿素的积累。培养基的pH值为5．4。蔗糖浓度为3％不仅促进发根的生长,而且促进青蒿素的积累。低浓度萘乙酸(NAA)对发根生长具有促进作用,但抑制青蒿素的合成。赤霉素GA,对发根的生长及次生产物的合成都具有促进作用,其最适浓度为4．8mg／L。