利用根癌农杆菌介导的Aerva lanata（L.）Juss. ex Schult毛状根培养技术，提高10-甲氧基坎廷-6-酮的产量及其多靶点治疗功效

《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》：Agrobacterium rhizogenes–mediated hairy root culture of Aerva lanata (L.) Juss. ex Schult for enhanced production of 10-methoxycanthin-6-one and its multi-target therapeutic activities

　　

摘要

随着人们对植物源生物活性分子需求不断增加，可持续生产方式备受关注。在本研究中，利用具有传统药用价值但应用较为有限的Aerva lanata作为材料，实现了对具有药理意义的次生代谢产物的生物合成强化。通过对比五种Agrobacterium rhizogenes菌株的效果，发现R1000菌株最为有效，在叶外植体中的转化频率可达86.2?±?0.2%。由此产生的毛状根在含有50.0%标准大量元素和微量元素浓度的Murashige和Skoog培养基中能够快速增殖且生长紧凑，从而提升了生物量产量并增加了代谢物含量。通过Agrobacterium rhizogenes诱导形成的毛状根培养物中，10-甲氧基花青素-6-酮的浓度高达72.9?±?0.2?μg?mL?¹，这一数值高于愈伤组织中的47.7?±?0.4?μg?mL?¹以及节部衍生根系中的41.0?±?1.0?μg?mL?¹。通过色谱技术分离出的化合物在各项生化检测中均展现出显著的治疗效果。该化合物具有很强的α-淀粉酶抑制活性（IC??：34.4?±?0.6?μg?mL?¹）、有效的胰脂肪酶抑制活性（IC??：7.0?±?0.3?μg?mL?¹），以及基于蛋白质变性抑制的强大抗炎活性（IC??：42.1?±?0.9?μg?mL?¹）。与粗提物相比，纯化的10-甲氧基花青素-6-酮表现出更强的生化活性，这凸显了从毛状根培养物中获得的代谢物具有更高的药理潜力。酶抑制实验表明，该化合物对胰脂肪酶和α-淀粉酶具有抑制作用，且溶血活性极低，因此有望用于糖尿病、肥胖症及炎症相关疾病的防治。目前尚未有关于10-甲氧基花青素-6-酮多靶点抑制特性的研究报道，因此这是首次对其在多种生物学靶点上的活性进行系统评估。总体而言，本研究为10-甲氧基花青素-6-酮及相关植物化学物质的规模化、可持续且高产的生物生产提供了方法，这些物质在生物制药、营养品以及功能性食品领域具有广泛应用前景。