紫苏（Perilla frutescens (L.) Britton）毛状根培养中紫花苷和木犀草素的生产

《BMC Plant Biology》：Shikonin and luteolin production in hairy root culture of Perilla frutescens (L.) Britton

　　

摘要

Perilla frutescens（L.）Britton 是一种重要的药用植物，具有生产有价值生物活性代谢物的巨大潜力。本研究通过两个连续的实验来研究毛状根的诱导和生长，旨在优化毛状根的诱导和生物量生产。在第一个实验中，使用了 R. rhizogenes ATCC 15834 菌株，评估了外植体类型（叶片、子叶、下胚轴和茎节）以及共培养时间（48小时和72小时）对毛状根诱导的影响。结果显示，共培养48小时的子叶外植体具有最高的转化效率（66%）。在第二个实验中，研究了 R. rhizogenes 菌株（A4和ATCC 15834）、外植体年龄（14天、21天和28天）以及培养基（MS和? MS）的影响。接种 ATCC 15834 菌株并在? MS 培养基上培养的子叶外植体显示出最高的转化效率（66.0?±?6.1%）、最短的生根时间（7.33?±?0.49天）、最多的根数（每个外植体10.33?±?1.58根）以及最多的次级毛状根数（每个外植体6根）。在另一个实验中，评估了培养系统和光照条件对毛状根生物量的影响。在黑暗条件下于临时浸没生物反应器中培养的毛状根产生了最高的生物量（20.96?±?0.61克），而在光照条件下于摇瓶中培养的毛状根产生的生物量最低（4.14?±?0.50克）。PCR分析证实了 rolA、rolB 和 rolC 基因已整合到 R. rhizogenes 诱导的毛状根中，而 virD 基因未扩增，说明培养物中没有残留的细菌污染。HPLC分析显示，毛状根积累的木犀草素水平与温室种植的植物相当，但毛状根中的紫杉素积累量更高。这些发现表明，P. frutescens 的毛状根为可持续生产有价值的次级代谢物提供了一个有前景的平台。

图表摘要

Perilla frutescens（L.）Britton 是一种重要的药用植物，具有生产有价值生物活性代谢物的巨大潜力。本研究通过两个连续的实验来研究毛状根的诱导和生长，旨在优化毛状根的诱导和生物量生产。在第一个实验中，使用了 R. rhizogenes ATCC 15834 菌株，评估了外植体类型（叶片、子叶、下胚轴和茎节）以及共培养时间（48小时和72小时）对毛状根诱导的影响。结果显示，共培养48小时的子叶外植体具有最高的转化效率（66%）。在第二个实验中，研究了 R. rhizogenes 菌株（A4和ATCC 15834）、外植体年龄（14天、21天和28天）以及培养基（MS和? MS）的影响。接种 ATCC 15834 菌株并在? MS 培养基上培养的子叶外植体显示出最高的转化效率（66.0?±?6.1%）、最短的生根时间（7.33?±?0.49天）、最多的根数（每个外植体10.33?±?1.58根）以及最多的次级毛状根数（每个外植体6根）。在另一个实验中，评估了培养系统和光照条件对毛状根生物量的影响。在黑暗条件下于临时浸没生物反应器中培养的毛状根产生了最高的生物量（20.96?±?0.61克），而在光照条件下于摇瓶中培养的毛状根产生的生物量最低（4.14?±?0.50克）。PCR分析证实了 rolA、rolB 和 rolC 基因已整合到 R. rhizogenes 诱导的毛状根中，而 virD 基因未扩增，说明培养物中没有残留的细菌污染。HPLC分析显示，毛状根积累的木犀草素水平与温室种植的植物相当，但毛状根中的紫杉素积累量更高。这些发现表明，P. frutescens 的毛状根为可持续生产有价值的次级代谢物提供了一个有前景的平台。

图表摘要