利用产黄角酵母生物合成银纳米颗粒诱导大麻愈伤组织培养中大麻素类化合物的诱导及可持续生产

《BMC Biotechnology》：Induction and sustainable production of cannabinoids in Cannabis sativa L. callus cultures using Yarrowia lipolytica biogenic silver nanoparticles

　　

摘要

背景

Cannabis sativa L.（大麻）在成熟花序的特化腺毛中合成大麻素，这是一种高价值的次生代谢产物。传统农业中的大规模大麻素生产受到土地需求大、灌溉需求高、病虫害以及依赖农用化学品等因素的限制。体外平台为植物来源化合物的生产提供了一种可靠且不受气候影响的替代方案。然而，未分化愈伤组织中的大麻素生物合成仍然知之甚少，因为这些组织缺乏特化的形态结构。本研究提出了一种创新策略，利用通过Yarrowia lipolytica（革兰氏酵母）合成的生物源性银纳米粒子（AgNPs），在C. sativa愈伤组织培养中诱导大麻素的可持续生产。

结果

使用生物源性AgNPs处理C. sativa L.愈伤组织培养物后，通过HPLC（高效液相色谱）对大麻素（THC和CBD）进行定量分析，并通过qPCR（实时荧光定量PCR）分析了关键生物合成基因（CBDAS和THCAS）的表达。在对照样品中未检测到大麻素。经20 mg/L AgNPs处理后，THC（0.31%）和CBD（0.26%）显著积累。qPCR结果证实生物合成基因CBDAS和THCAS上调表达。这些绿色AgNPs作为强效信号触发物，诱导愈伤组织培养物发生显著的代谢转变。

结论

这是首次报道生物源性AgNPs在诱导C. sativa L.愈伤组织培养物中大麻素生物合成方面的有效性。这些发现凸显了一种可持续且环保的工业生产植物来源药用化合物的途径。