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。     

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     

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。     

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。     

何首乌毛状根培养及其活性成分的产生

利用发根农杆菌LBA940 2诱导药用植物何首乌产生毛状根。PCR扩增和Southern印迹杂交实验证实发根农杆菌中Ri质粒的T-DNA片段已整合进入植物核基因组中。经过基本培养基的筛选和毛状根生长动力学的考察 ,确立了何首乌毛状根在MS培养基中的最佳继代时间为 30d左右。HPLC实验测定结果显示 ,毛状根培养物中大黄酸的含量是原植物的 2 85倍     

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。     

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…     

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。     

植物毛状根的培养及其化学进展：2.植物毛状根的次生代谢

本文介绍了毛状根的次生代谢调控、次生代谢物质的生产、生物转化、生物合成以及工业化应用。     

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。     

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%。     

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.     

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。     

3种农杆菌对茶树发状根诱导的影响

以茶树‘福云6号’和‘铁观音’成熟种子下胚轴、未成熟种子下胚轴和愈伤组织为材料,以发状根诱导率为指标,探究菌液浓度、农杆菌菌株、外植体类型和预培养时间对发状根诱导的影响。结果表明:(1)菌液浓度OD600在0.4~1.2范围内,‘福云6号’成熟种子下胚轴发状根诱导率先升高后降低,ATCC15834在OD600为0.6时发状根诱导率最高为23.96%,A4和K599在OD600为0.8时,发状根诱导率最高,分别为10.51%和13.11%。(2)3种发根农杆菌致根能力不同,ATCC15834侵染力最强,致根能力大小依次为ATCC15834>K599>A4。(3)发状根诱导率与外植体有关,茶树成熟种子下胚轴可被诱导产生发状根,诱导率‘福云6号’大于‘铁观音’,未成熟种子下胚轴和愈伤组织难以产生发状根。(4)不经预培养和预培养时间为1~2 d的愈伤组织易褐变,无法产生发状根;预培养3 d的愈伤组织经侵染可产生发状根,诱导率为1.85%(‘福云6号’)和0.59%(‘铁观音’)。(5)PCR琼脂糖凝胶电泳检测和GUS组织化学染色证实GUS基因已被整合进‘福云6号’和‘铁观音’愈伤组织和成熟种子下胚轴发状根基因组中并表达。研究发现,发根农杆菌ATCC15834在OD600为0.6时,对茶树‘福云6号’成熟种子下胚轴发状根诱导率最高。该研究结果对改进发根农杆菌介导的茶树遗传转化系统提供理论依据,对茶树高效遗传转化体系的优化和新型受体的开发具有重要意义。     

广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高药用植物广藿香的次生物质广藿香醇含量,采用秋水仙素人工诱导染色体加倍技术,进行了广藿香毛状根多倍体诱导及其植株再生、倍性鉴定和挥发油组分广藿香醇含量的测定。结果表明,广藿香毛状根多倍体诱导的最佳条件为0.05%秋水仙素处理36 h,其多倍体诱导率可达40%以上;经秋水仙素加倍的广藿香毛状根在MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.1 mg/L培养基中培养60 d后可获得毛状根多倍体再生植株。与对照(二倍体植株)相比,广藿香毛状根多倍体再生植株根系更发达、茎更粗、节间变短、叶片的长度、宽度和厚度均较二倍体明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的广藿香毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为128;同时,其叶片的气孔保卫细胞体积及其叶绿体数目均约为对照的两倍;但其气孔密度则随着倍性增加而下降,二倍体植株叶片的气孔密度约为四倍体植株叶片的1.67倍。GC-MS测定结果表明,广藿香毛状根多倍体再生植株的广藿香挥发油组分广藿香醇的含量为4.25 mg/g干重,约为二倍体植株的2.30倍。该结果证实毛状根多倍体化可提高药用植物广藿香的广藿香醇含量。     

纤维植物罗布麻发根的诱导及植株再生

利用3种发根农杆菌(LBA9402.R601,和R1000)转化纤维植物罗布麻无菌种子苗的根茎叶不同外植体部位,首次诱导其生成发根并实现了直接由发根途径的植株再生.罗布麻发根诱导与所用的发根农杆菌菌株,外植体部位及光周期密切相关.发根农杆菌LBA9402感染罗布麻的根外植体,实现了最高转化率达100%.与LBA9402及R601相比,被发根农杆菌R1000感染的根外植体适合在黑暗环境下培养.其诱导生成的发根密度可达平均每个外植体22条.在不加激素的1/2 MS培养基上,LBA9402和R601诱导产生的发根可以诱导生成不定芽,不定芽诱导率达20%.不定芽切下后,在不加激素的1/2 MS培养基上2周内可以诱导生根.通过聚合酶链式反应(PCR)对发根及再生植株进行了鉴定,证明发根农杆菌的T-DNA插入了植物的基因组.为罗布麻的分子育种建立了稳定的转化及再生体系,为下一步通过转入外源基因改善其农艺性状奠定了基础.     

Production of transgenic Aralia elata regenerated from Agrobacterium rhizogenes-mediated transformed roots

Transgenic hairy roots were induced from petiole and root segments of in vitro plant Aralia elata, a medicinal woody shrub, after co-cultivation with A. rhizogenes ATCC 15834. The percentage of putative hairy root induction from root segments was higher (26.7%) than petiole explants (10.0%). Hairy roots showed active production of lateral roots with vigorous elongation. Transgenic plants were regenerated from hairy roots via somatic embryogenesis. These plants had wrinkled leaves, short petioles and numerous lateral hairy roots. The RT-PCR analysis showed the expression of rol A, B, C, D, aux 1 and 2 genes differed between the transgenic lines. Endogenous IAA level was higher in transgenic than non-transgenic plants. Conclusively, transgenic hairy roots were developed for first time in A. elata and the transgenic hairy root lines showed distinct morphological growth pattern and gene expression.