新疆雪莲是我国二级珍稀保护药用植物,具有散寒除湿,活血通经、强筋助阳、抗炎、镇痛、收缩子宫等功能。现代药理证明雪莲中金合欢素和高车具有抗癌、抗真菌等生物功能。利用植物毛状根培养,大规模生产有效成分是保护我国濒危植物物种,解决雪莲资源困难的最佳手段之一。利用发根农杆菌诱导植物产生的毛状根具有单细胞起源性、激素自主性、生长快速性、遗传稳定性和次生代谢物高量积累性,使其成为继植物细胞发酵培养后又一种更具有优势的工业化获得某些有效成分开辟了新途径。本项目是在已建立毛状根培养体系的基础上,对雪莲毛状根进行高产黄酮根系的筛选及培养条件的优化;研究不同培养基、理化因子、诱导子等对毛状根生长及黄酮形成的影响。拟将查尔酮异构酶基因(CHI)导入雪莲毛状根培养物中高效表达以期提高有效黄酮的含量。研究和摸索一套合适的生物反应器培养工艺,为保护国家濒危药用植物,大规模培养雪莲毛状根生产有效成分创造条件。
新疆雪莲是我国二级珍稀保护药用植物,具有散寒除湿,活血通经、强筋助阳、抗炎、镇痛、收缩子宫等功能。现代药理证明雪莲中金合欢素和高车具有抗癌、抗真菌等生物功能。利用植物毛状根培养生产有效成分是解决雪莲资源困难的最佳手段之一。在国家基金委面上项目资助(No. 30472158)下,本课题利用发根农杆菌诱导雪莲植物外植体产生的毛状根具有单细胞起源性、激素自主性、生长快速性、遗传稳定性和次生代谢物含量高的特点。利用1/2MS液体培养基研究了不同理化因子对水母雪莲毛状根生长和总黄酮生物合成的影响。实验结果表明: 经过21d的培养,毛状根生长量达到12.8g/L(DW),总黄酮含量为160mg/L,即总黄酮含量占毛状根干重的15%,约为干重野生雪莲植株总黄酮含量的25倍。从雪莲 cDNA文库克隆的查尔酮异构酶基因(CHI)导入雪莲毛状根培养物中高效表达。毛状根系经过35 d培养,产生32.1 mg/L的芹菜素和647.8 mg/L的总黄酮,分别是对照根系的12倍和4倍。本课题在国家基金委基金项目资助下,建立了雪莲毛状根培养体系,为产业化生产雪莲类黄酮有效成分提供理论依据。