植物组织_细胞_培养在中药有效成分合成中的应用

恤困

植物组织细胞培养在中药有效成分合成中的应用傅经国,

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,

吴鸣建

’,

赵天增

’,

张海艳

“

,

陈,

涛,

’

河南省科学院化学所,

河南郑州

郑州大学

河南郑州

,

陕西省脂质体工程技术研究中心文献标识码文章编号

陕西西安一一一

中图分类号

引言中药是我国的瑰宝,

来

,

随着生命科学与技术的迅速发展

,

提高组培细胞生

据中药普查结果

,

我国仅药用以上,

长速度和提高次生代谢产物产量的研究得到较大进展。

高等植物就有约为野生资源’,

余种,,

,

传统中药材中甚至导致物种灭绝,

。

然而由于无计划的盲目挖掘开采不而且。,

植物组织细胞培养技术的特点植物组织细胞培养就是利用从植物体取下的部分组织或细胞亦称之为外植体工培养液,

仅使野生自然资源日益减少严重破坏了生态环境因此

,

这个问题已经引起人们的

,

在无菌条件下置于人适当的温度、

高度重视分必要的,

,

寻找能够彻底改变这种局面的有效途径是十近年来利用植物组织细胞培养生产次生代,

在一定的培养条件下,

光照等、

。

使其生长的目的、

,

以达到大量繁殖或者生产某些次生代谢物质

谢产物的研究得到极大的发展

并且显示出巨大的发展细胞,

。

一般而言植物组织、

细胞培养包括器官组。

潜力

略

。’

织细胞原生质体和胚的培养

植物组织细胞培养是的理论基础之上的,

从

世纪初开始

,

植物组织。

培养方面的研,

建立在植物细胞全能性,

究至今已有百余年的历史,

年德国植物学家,

即植物体内的任何一个细胞都携带有整株植物全部的

首次进行了离体植物细胞的人工培养尽管未能获得成功细胞全能性的概念’。

遗传信息能力。

都具有在一定条件下发育成一个完整植株的,

但他首先提出了一个重要假设和,

即

植物细胞的全能性又可以分为两个方面的概念印’’

,

为以后的进一步研究与发展奠定了

即植物细胞的形态全能性

和。

基础

年

,

第一次采利用实验方年,

化学全能性,

用分离出的西红柿根尖细胞培养获得成功

在多数情况下通过组织细胞培养得到的诸如药物香料色素等天然产物并非是植物本身生长和存活

,、、

法建立了植物细胞和器官培养技术和

。

提出植物细胞培养条件以及利用植物细胞培,

所必不可少的代谢产物,

,

而是一些被称之为旁路代谢物

养物合成天然产物的观点培养的专利年代,

并且申请了第一个有关组织”

亦被称为剩余代谢物直至叮、

“

’

。

世纪五六十

的物质为次生代谢产物

,

世纪

年代才被统一称之,

多种植物生长调节剂的发现,,

,

实现了对离体细胞。

这些次生代谢产

生长和分化的控制从而初步确立了组织细胞培养实

物通常是一些化学结构复杂质,、

由特殊遗传形式控制的物。

验技术体系为以后的发展拓宽了路线胞、

初期的组织细

它们的合成与细胞分化有关

植物中最重要的三大。

培养技术仅仅是作为植物生理学和植物病理学的实,、

类次生代谢产物是菇烯类酚类及生物碱类

验室研究方法以后逐渐在遗传育种园艺以及生产次生代谢产物等方面发挥着越来越大的作用一段时期内,

与整株植物栽培例如中草药的人工种植相比利用植物组织细胞培养生产次生代谢产物即价值较高的天然产物具有很多优点主要包括以下几个方面,

,

。

在相当长的

人们单纯地把植物细胞培养看成与微生物,

①

培养相似的体系

而对植物细胞特有的生理生化特性

、

培养体系的细胞代谢速率高于已分化的完整植株的培养条件也能诱导并加速细胞的分化和生长,

,

特定

代谢途径以及生物反应器对于培养体系的生长与生理状态的相互影响知之甚少法的研究,,

缩短了

主要在实验室致力于培养方

代谢合成周期

,

极大地增加了大量积累次生代谢产物的、

目标次生代谢产物含量低和细胞生长速度慢。

潜力

通②过优化培养液

培养条件和选择优良细胞系

是制约其发展的主要原因

自从

世纪八九十年代以

的方法可以得到含量高于整株植物栽培的次生代谢产

口姻国面口画翔回硬口回绮恤翔画回物提高生产效率,

在③一定条件下可以进行特定的生,

养体系实现了工业化生产的三井石化公司

,

其中最为著名的例子是日本在细胞培养生产紫草宁,

化反应

,

因为许多结构较为复杂的次生代谢产物具有旋,

光性即手性生

理生态环境,

其合成往往离不开植物细胞生长特定的这是人工合成或从微生物,、

年利用年,

叮

动物中很难,

进行了工业化试验其规模达到用

。吕」

或无法得到的

植④物组织细胞培养一方面可用于合另一方面还可以应用于生物转化例

生物。

成次生代谢产物植物组织条新的途径的化合物。

反应器生产抗癌新药紫杉醇

获得成功

此外人

,

如在烟草细胞培养中能使蒂巴因去甲基后成为吗啡细胞,

⑤

参皂贰

、

长春碱

、

青篙素等次生代谢产物的细胞悬浮培,‘”」

培养还是获得新的生物活性物质的一,

养亦达到中试水平研究的兴趣和信心。

使得利用细胞培养生产次生代谢,

有可能从细胞培养物的定性分析中发现新

产物的发展呈现出光明的前景

也使人们增加了进一步

例如在云香细胞培养中,

合成并积累了云香植⑥物组织细

素胞

这是一种至今尚未能从原植物或其他植‘川,

我国的药用植物组织培养的研究起步于

世纪

物中检测到的峡喃香豆精类化合物

年代

,

主要应用于以下两个方面

,

一是利用试管微繁技,

培养大大缩短了生物合成周期,

是理想的研究次生

术生产大量种苗以满足药用植物人工栽培的需要通过愈伤组织或悬浮细胞的大量培养中直接提取药物物的有效成分、,,

二是

代谢产物的生物合成途径的模型工程途径、

⑦随着生物工程与生

从细胞或培养液酶促反应生产药,

物技术的发展可以在植物组织细胞培养中利用基因

或者通过生物转化,,

、

代谢工程手段研究探索或改革创造新的生物合成有目的生成新的或价值高的次生代谢产物细胞,

。

近

来在我国经离体培养获得试管种,

,

⑧利

植株的药用植物已超过绞股蓝群、

例如

番红花、

用植物组织

培养代替原植物栽培既可以获得所达到提高产量、

苦丁茶、

需的天然药物有效成分

降低成本的目,

邵

金钱莲、 …… 此处隐藏：10559字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……