植物组织培养生产齐墩果酸ÃⅱÂ ' Â '综述

摘要

本文综述了利用组织培养技术从不同植物中生产齐墩果酸(一种三萜)的研究进展。齐墩果酸具有抗炎、降血脂、保肝、抗病毒和抗肿瘤。由于齐墩果酸在药理上的重要作用，其生产和提取成为研究的重点。传统的从植物中提取齐墩果酸的方法存在提取物变异性大、不稳定等缺点。齐墩果酸的生产由组织培养为优化该化合物的收率并获得均匀、高质量的产品提供了机会。大多数情况下，植物细胞培养技术不会提高次生代谢物的产生。因此，要提高齐墩果酸的产量，需要考虑培养基优化、光照、温度、营养物质、碳源、pH、激发子和渗透作用等条件。本综述为进一步研究组织培养齐墩果酸高产的影响因素提供了参考。

www.omicsonline.org/advances-cancer-prevention.php关键字

齐墩果酸，植物组织培养

介绍

皂苷在化学上可根据苷元部分分为两类。一种含有甾体苷元，另一种含有三萜苷元。三萜是存在于不同植物中的一组多功能生物活性成分。它们通常以糖缀合物的形式出现，具有与其对应的苷元不同的生物活性。五环三萜是抗癌药物研究的重点，王亚南、抗炎和抗菌活性。从生物学的角度来看，重要的三萜结构是齐墩烷、熊烷、lupane和dammarane-euphane碳骨架。齐墩果酸(3β-羟基-olean-12-en-28-oic acid)及其异构体熊果酸(3β-羟基-olean-12-en-28-oic acid)是具有30个碳原子的五环三萜化合物。它们以游离酸或三萜皂苷苷元的形式广泛存在于植物中。在亚洲，齐墩果酸很早就被认为具有抗炎、抗hyperlipidemic保护肝脏传统医学。它还被发现具有抗病毒和抗肿瘤的作用。齐墩果酸可以在多种植物中找到(例如，迷迭香薄荷，鼠尾草和人参)，并表现出多种有趣的药理学活性。齐墩果酸的体外生产提供了获得均匀、高质量产品的机会。因此，在本综述中，我们对组织培养生产齐墩果酸的工艺进行了概述。

植物组织培养技术可提供连续可靠的天然产物来源，并可替代完整的植物组织，用于生产高价值的次生代谢产物，如OA。目前，从植物组织培养中提取次生代谢产物的生物合成具有重要的药用价值。因此，由于OA的重要性，生产这些三萜烯细胞悬浮培养具有重要的实用价值。其中最有效的策略，以提高次生代谢产物的生产是使用激发。在组织培养中，影响齐墩果酸产生的因素有光照、pH值、培养基、搅拌速度、植物生长调节剂、营养物质、碳源和激发子等。本文对提高齐墩果酸产量的培养条件进行了研究。

媒体

基本培养基成分对悬浮液和愈伤组织培养有显著影响。一般来说，最常支持活跃的次生代谢的培养基条件是限制细胞快速分裂的培养基条件。与其他培养基相比，MS培养基最有利于提高齐墩果酸含量。植物生长调节剂是次生代谢的有效触发器。植物细胞培养中次生代谢产物的产生是细胞增殖和分裂的双重功能;生长调节剂在确定特定文化的潜在生产力方面起着重要作用。以下报道表明植物生长调节剂在提高OA方面发挥着重要作用。

王等。[1在添加0.2 mg.l的Murashige & Skoog培养基中悬浮培养⁻¹2,4- d和0.5 mg.l⁻¹6-benzyladenine。12天后，细胞系产生16 mg.l⁻¹齐墩果酸。

Szakiel等人[2齐墩果酸葡萄糖苷的合成研究金盏花officinalis0.1 mg/L 2,4- d和0.5 mg/L 2iP (6-(γ，γ-二甲基烯丙基氨基)嘌呤)培养的细胞悬浮培养物可以合成和分泌更多的齐墩olic acid葡萄糖苷。

6-BAP (5 μM)、2,4- d (1 μM)、NAA (1 μM)在MS培养基上悬浮培养，可积累较多的OA。钟平等。[3.］Cyclocarya成果在含有2,4- d (0.5 mg/L)、NAA (0.3 mg/L)和细胞分裂素(1.0 mg/L)的MS液体培养基中培养的细胞悬浮培养适合细胞生长和齐墩果酸的积累。在半强度MS (Murashige和Skoog)基础培养基中添加0.1 mg/L 6-苄基腺苷(BA)和0.1 mg/L α-萘乙酸(NAA)诱导的3月龄温室组培植株齐墩果酸含量(16.89 mg/g)显著高于市上生药(6.51 mg/g)。

光

影响植物生长发育的辐射特性在体外那些影响植物组织和细胞的也是吗在体外。培养物的行为受光周期性、光质量和光强度的影响。一些报告表明，光具有抑制作用。在黑暗条件下次级代谢产物的积累比在光照条件下更高。在Szakiel等人。4)研究金盏花officinalis有趣的是，细胞悬浮培养轻度促进齐墩果酸葡萄糖苷的产生。黑光环境下悬液培养有利于产生齐墩果酸含量最高的龙胆暴露在极冷和强UV-B辐射下导致三萜齐墩果酸的积累。

营养物质

一般来说，硝酸盐、钾、铵和磷酸盐水平的增加往往支持细胞的快速生长，而这些营养素的一些消耗与生长限制和伴随的次生代谢有关。Cyclocarya成果细胞悬浮培养在液态基础MS培养基中，总氮为60 mm, KH为1.25 mm₂阿宝₄， 2 mm CaCl₂，以及2mm MgSO₄适合细胞生长和齐墩果酸积累的悬浮培养Cyclocarya成果。

pH值

植物细胞培养的最佳生长通常发生在初始pH值为5-6的培养基中。含有未定义的有机成分的培养基，酵母提取物通常被很好地缓冲，因此在培养发展过程中pH值变化相对较小。然而，在没有这些物质的培养基中，pH值在培养过程中的变化可能是巨大的。在pH值为5.8的培养基中，用于生产OA的悬浮培养的生长。

碳源

碳可以由CO提供₂在光自养培养中或在异向培养中作为碳水化合物一般来说，提高初始蔗糖水平会导致培养物次生代谢产物产量的增加。Feria-Romero等人。[5]研究从20 g l增加蔗糖⁻¹到50g l⁻¹在钩藤tomentosa细胞悬浮培养可提高129 μg齐墩果酸的产量⁻¹±61 μg⁻¹至553 μg g⁻¹±193 μg⁻¹细胞干重3%蔗糖水平提高了悬液培养中齐墩果酸的含量。

旋转速度

在旋转摇瓶培养中，摇瓶的转速(通常为90转/分钟至120转/分钟)对生长和代谢积累有重要影响。搅拌速度120 rpm可影响大蕉悬浮培养中OA的积累，搅拌速度120 rpm、暗室培养是产生齐墩果酸最高含量(表1）.

表1。通过不同的培养从不同的植物中产生OA。

毛状根培养

树木中高价值的次生代谢产物一般在生命周期的后期合成，产生量非常少，使其发展稳定在体外其代谢物商业生产的强制性来源。许多重要树种的毛状根系尚未发育。自从人类发现农杆菌属rhizogenes作为引起毛状根病的致病菌，毛状根系统作为生化工厂的建立已经有了巨大的发展。可以开发多种策略来提高产量，以便在大规模和环保条件下生产所需的代谢物。

夸…ºma (6]报道从毛状根培养物中分离到齐墩果酸鼠尾草sclarea感染了农杆菌属rhizogenesLBA 9402在无生长调节剂的半强B5 Gamborg培养基中培养，浓度为30 g.l⁻¹蔗糖。

引出

刺激植物代谢的特定方面是通过生物(微生物特别是真菌及其提取物)和非生物(某些化学物质如茉莉酸甲酯等)化合物的处理来实现的，以增强或增加所需次级代谢物的产量。

酵母诱导子

下面的研究报道是用酵母激发子促进齐墩果酸的分泌。其他几位作者[7-11用酵母激发子(高达9 mg/L)处理黄芩细胞悬浮培养，使齐墩果酸分泌到培养基中。王等。[1)研究白苏子在添加0.2 mg.l的Murashige & Skoog培养基中悬浮培养细胞⁻¹2,4- d和0.5 mg.l⁻¹6-benzyladenine。12天后，细胞系产生16 mg.l⁻¹齐墩果酸[1］.2% (v/v)酵母激发子处理齐墩果酸的最大产量为19 mg.l⁻¹，比对照组增加了46%。

茉莉酸

Feria-Romero等人。[5]研究从20 g l增加蔗糖⁻¹到50g l⁻¹在钩藤tomentosa细胞悬浮培养可提高129 μg齐墩果酸的产量⁻¹±61 μg⁻¹至553 μg⁻¹±193 μg⁻¹细胞干重。OA的最大浓度为168 μg g⁻¹±39 μg⁻¹在茉莉酸诱导8天后，与酵母提取物或柑橘果胶比较，细胞干重)。Wiktorowska等人[9]报告悬浮培养金盏花officinalis用茉莉酸诱导。100 μM JA处理72 h后，胞内OA含量达到最大值(0.84 mg g⁻¹DW)，比未处理对照培养记录的DW高9.4倍[12-14］.金盏花officinalis酵母提取物诱导的悬浮培养向培养基中释放了大量的齐墩果酸(200 mg/L酵母提取物处理48小时后释放了0.43 mg/L)，而茉莉酸(100 M)诱导的细胞内OA水平最高(处理72小时后增加到0.84 mg/g DW;比对照组高9.4倍)。

甲基jasmonate

取决于茉莉酸甲酯浓度的提高，如OA的分泌。先用2,4- d植物激素诱导伞花蛇舌草细胞悬浮，再用不同浓度茉莉酸甲酯诱导细胞悬浮。结果表明，当茉莉酸甲酯浓度为10 μM时，培养12 d后细胞悬浮生物量降低52%。在茉莉酸甲酯浓度为100 μm的条件下，培养第3周OA产量最高(17 mg)。赵等人。[8]报道了喷施茉莉酸甲酯(MeJA)的秦艽暴露后，齐墩果酸的积累显著增强。

真菌诱导结果报道Tabernaemontana catharinensis悬浮培养接种于添加2,4- d和激动素两种组合(1:1和1:0.1)的MS固体培养基上，并用酿酒酵母7毫克效果更好。g- 1dw，分别为齐墩果酸。悬浮培养马樱丹属卡马拉被内生真菌诱导，piriformospora籼在2.5% (v/v)时，使O.A在细胞培养物中的浓度增加5.6倍马樱丹属卡马拉。

结论

植物组织培养技术可为植物提供持续可靠的营养来源天然产物并可替代植物进行高价值的生产次生代谢物比如OA。植物组织培养次生代谢产物的生物合成具有重要的药用价值。综述了不同植物组织培养中齐墩果酸的形成过程。通过改变生长介质的营养成分、光、温度和pH值，以及激发子的使用，增强和操纵次生产物形成的条件是可能的，本文描述了渗透作用以及来自不同细胞培养的次生产物的商业生产的未来前景。

参考文献

1. 王金文，等。紫苏悬浮培养中同时产生花青素和三萜的研究。中国生物医学工程学报，2004;34(7):651-656。
2. Szakiel A，等人。金盏菊(ofï¬Â)悬浮液中齐墩果酸及其苷的生物合成。植物化学学报。2003;41(3):271-275。
3. 杨忠平，等。沙柳细胞悬浮培养物的生长和三萜酸积累。好些。2013; 18(3): 606 - 614。
4. Szakiel A，等人。金盏菊中皂苷ofï¬Â金盏菊的结构、生物合成、转运和生物活性。植物化学，2005;4(2):151-158。
5. Feria-Romero I等人。钩藤细胞悬浮培养中齐墩果酸和熊果酸的诱导积累。生物技术通报，2005;27(12):839-843。
6. Kuźma L，等。鼠尾草根毛状根中的二萜和三萜。植物细胞组织器官培养。2006;84(2):171-179。
7. Dörnenburg H和Knorr D.提高植物细胞培养中次生代谢物生产的策略。生物技术学报，2005;17(8):674-684。
8. 赵志军，等。激发子对龙胆齐墩果酸积累及三萜合成基因表达的影响。植物生物学，2013;57(1): 139 - 143。
9. Wiktorowska E等人。Signiï¬Â:生物激发子促进金盏花细胞悬浮培养齐墩果酸积累的研究ofï¬Â:(1):14-20。
10. Akashi T，等。蒲公英(Taraxacum)培养细胞中三萜类化合物的生物合成及再生和野生植物器官ofﬠcinale。植物化学,1994;36(2):303 - 308。
11. Takazawa H，等。猕猴桃科植物愈伤组织中三倍体的产生。植物学报。2002;19(3):181-186。
12. Saito K和Mizukami H.植物细胞培养次生化合物的生产者。在:奥克斯曼-卡尔登泰K-M和巴茨WH。植物生物技术和转基因植物。Marcel Dekker，巴塞尔，纽约，美国;2002:77 - 109。
13. Pasqua G，等。喜树三萜和鞣花酸衍生物的体外培养。植物物理与生物化学。2006;44(4):220-225。
14. Karg SR和Kallio PT在植物系统中生产生物制药。生物技术，2009;27:879-894。