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为探究 2 - 羟丙基 -β- 环糊精(H-β-CD)和 28 - 高油菜素内酯(HBL)对长春花(Catharanthus roseus)形成层分生细胞(CMCs)生物碱合成的调控作用,研究人员建立新细胞系 CMCs-2 开展研究。结果显示二者能提升萜类吲哚生物碱(TIA)产量,该研究表明 CMCs 有生产 TIA 的潜力。
与愈伤组织相比,长春花(Catharanthus roseus,CAT)的形成层分生细胞(cambial meristematic cells,CMCs)能产生更多具有药理活性的萜类吲哚生物碱(terpenoid indole alkaloids,TIA),比如抗癌药物长春新碱和抗高血压药物阿吗灵。诱导子能够显著促进植物细胞中次生代谢产物的生物合成。然而,诱导子 2 - 羟丙基 -β- 环糊精(2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin,H-β-CD)和 28 - 高油菜素内酯(28-Homobrassinolide,HBL)对长春花 CMCs 中生物碱生物合成的调控作用仍不明确。
为此,研究人员建立了一种新的形成层分生细胞系,命名为长春花 CMCs-2,并研究了 H-β-CD 和 HBL 单独或联合使用,对在锥形瓶(100mL、250mL 和 500mL )或 5L 气升式生物反应器中培养的 CMCs 的 TIA 含量的影响。在生物反应器中培养,并经 10.0g/L H-β-CD 和 150μg/L HBL 处理的 CMCs,长春质碱(vindoline)产量达到 4.89mg/L、长春碱(catharanthine)产量为 2.49mg/L、长春花碱(vinblastine)产量为 3.96mg/L、阿吗灵(ajmalicine)产量为 3.87mg/L,这些浓度分别比在 100mL 锥形瓶中未添加诱导子培养的 CMCs 的产量高出 241%、277%、165% 和 110% 。这些结果表明,在生物反应器中培养的 CMCs,其长春质碱、长春碱、长春花碱和阿吗灵的产量比在锥形瓶中培养的更高。
定量逆转录聚合酶链反应(Quantitative RT-PCR)显示,H-β-CD 和 HBL 上调了与 TIA 生物合成相关基因的转录水平。这些结果意味着,H-β-CD 和 HBL 可以促进 CMCs 中 TIA 的产生,这表明长春花 CMCs 作为生产生物活性 TIA 的工业平台,具有巨大的潜力。