真菌诱导与前体物质供给：提高长春花细胞悬浮培养物中生物碱产量的新方法

《Scientific Reports》：Fungal elicitation and precursor feeding: a novel approach to boost alkaloid yield in Catharanthus roseus cell suspension cultures

　　

摘要

药用植物是具有药用价值的生物活性化合物的重要来源。Catharanthus roseus因其能产生萜类吲哚生物碱而广受关注，这类生物碱包括用于癌症治疗的长春新碱和长春碱。然而，它们在植物体内的自然生成量很低，因此需要寻找其他方法来提高其产量。本研究探讨了Piriformospora indica提取物诱导作用以及色氨酸前体添加对C. roseus悬浮培养物中长春新碱和长春碱生成的影响。在培养28天后，将细胞悬浮液分别用不同浓度的P. indica提取物（0%、2%、4%和6% v/v）处理48小时和72小时。在所有添加前体的处理组中，培养基中的色氨酸浓度均为300 mg L?1。0%提取物处理组仅含有色氨酸而不含真菌提取物，而对照组则既不含色氨酸也不含真菌提取物。研究分析了细胞的生长效率、总酚含量、总黄酮含量以及生物碱含量。结果表明，使用4%的P. indica提取物处理48小时可显著增加细胞的鲜重和干重。在48小时的暴露时间内，6%的P. indica提取物处理组的总酚含量和总黄酮含量最高，分别为8.82 mg GAL g?1 FW和6.24 mg GAL g?1 FW。而在48小时内，4%的P. indica提取物处理组和2%的P. indica提取物处理组的长春碱和长春新碱积累量分别达到最高值，为0.31 μg g?1和634.7 μg g?1。这些发现表明，结合使用P. indica提取物诱导作用与色氨酸前体添加，可以提升C. roseus悬浮培养物中具有药用价值的生物碱的生物合成效率，为可持续生产这类生物碱提供了一种有效的生物技术方法。