综述了向培养基中添加代谢调节剂对红豆杉细胞培养生产紫杉醇产量影响调节方面的研究进展.着重介绍了诱导予的添加、前体饲喂和抑制剂的添加及调节剂的联合使用对红豆杉细胞生长及紫杉醇生产的影响.

目的:黄芪为豆科植物,它的生物活性成分种类很多,且都有不同的药理作用.黄芪内生真菌的报道很少,所以对它的研究才刚刚开始.植物次生代谢网络复杂,利用诱导子提高植物特定代谢途径的次生代谢产物的产量,对生物合成途径进行调控.诱导子分为生物诱导子和非生物诱导子,而关于诱导子的作用机理,只有一个初步的假说,没有作用机理的指导,筛选也较盲目.为了消除试验的背景噪音,无土栽培方式在植物内生真菌及根际微生物研究中,消除了土壤菌群的影响.随着新学科的产生和新技术的发展,组学技术、新一代测序技术应运而生,并在各个领域得到广泛应用.

目的:筛选调控黄芪次生代谢产物皂苷含量诱导子.方法:利用正交试验设计,以黄芪皂苷含量为衡量指标,对调控相应代谢途径的诱导子进行了筛选.结果:水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯溶液(MeJA)进行地上部位处理3d的处理组合是对黄芪叶皂苷含量影响的最佳处理组合;硝酸银(AgNO3)、MeJA进行地上部位处理3d的处理组合是对黄芪茎皂苷含量影响的最佳处理组合;水及内生菌发酵液溶液进行地下部位处理3d的处理组合是对黄芪根皂苷含量影响的最佳处理组合.结论:黄芪皂苷代谢途径的最佳诱导子是MeJA,处理部位是地下部位,最佳处理时间是3d,最佳皂苷含量变化检测部位是黄芪根部.

丹参为唇形科鼠尾草属植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge.的干燥根.丹参原植物具有繁殖能力强,易于栽培的特点,目前国内外展开了大量的组织和细胞培养研究[1-2].

植物组织培养技术以其独特的优势被广泛的应用于中药资源领域,在中药资源保护方面发挥了重要的作用.该文综述了近年来植物组织培养的一些应用,包括植物组织培养生产药用植物活性化合物、遗传多样性分析、道地药材、诱导子应用、生物合成及转基因植物等.通过以上研究将进一步促进植物组织培养技术的发展,使其在中药资源领域发挥更大的作用.

我国是世界上使用和出口中药材资源最多的国家,土地资源有限的我国不能只寄希望于大田栽培手段来提供中药材及其活性成分,大力发展生物技术来解决中药材的资源问题对我国具有特殊而且重要的意义.利用植物细胞培养技术是名贵药物资源可持续发展的一条重要途径.该文综述了药用植物细胞培养条件的优化,次生代谢途径的调控以及细胞反应器培养的实例,但要使更多药用植物真正实现商业化生产仍需要多方面的努力.

诱导子被认为是提高药用植物次生代谢产物最有效的方法之一,为当前研究的热点.生物和非生物诱导子对丹参有效成分次生代谢具有诱导和调控作用.作者介绍了诱导子对丹参的诱导、调控机制等方面的研究进展.

酪氨酸脱羧酶TyDC是植物次生代谢的催化酶,在苯乙醇苷类成分的生物合成中发挥重要作用.根据地黄转录组数据,克隆了地黄酪氨酸脱羧酶基因RgTyDC的全长cDNA序列(GenBank登录号KU640395),并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在地黄不同组织及4种诱导子处理后毛状根中的表达量.结果表明,RgTyDC ORF为1 619 bp,编码509个氨基酸,相对分子质量为56.6 kDa,等电点pI 6.25.RgTyDC与芝麻酪氨酸脱羧酶SiTyDC和猴面花酪氨酸脱羧酶EgTyDC的同源性最高,均为88％.RgTyDC基因在叶片(尤其是衰老的叶片)中表达量较强,在块根中表达量较低.SA和MeJA处理后显著上调表达.这为进一步研究RgTyDC在地黄苯乙醇苷类成分生物合成中的分子功能奠定基础.

目的:探索前体及真菌诱导子对银杏悬浮培养细胞产生银杏内酯B的影响.方法:通过向培养基中补加前体及真菌诱导子,考察它们对悬浮培养细胞生物量及银杏内酯B产量的影响.结果:于培养基中添加100 mg·L-1异戊二烯及低浓度(10 mg·L-1,50 mg·L-1)的牛儿醇能提高GKB的产量,分别比对照增加了69%,13.8%和11.4%.从10种真菌诱导子中筛选出效果较好的日本根霉诱导子,当添加浓度为5 mg GE·L-1,诱导培养3 d时,悬浮细胞的GKB产量比对照增加约1倍.结论:在银杏悬浮细胞培养过程中,添加前体物质及应用真菌诱导子是提高银杏内酯B的有效手段之一.

目的探讨真菌诱导子对胡桐悬浮培养细胞产生红厚壳素的影响.方法通过对胡桐叶斑病病菌的分离培养,制成真菌诱导子补加到胡桐细胞悬浮培养基中,考察不同浓度、不同加入时间对胡桐细胞生物量及红厚壳素产量的影响.结果 S-I菌株诱导胡桐CR2细胞合成红厚壳素的最佳浓度为60 mg GE·L-1,诱导子在细胞生长静止期初期(即培养d 18)加入对红厚壳素产量影响最大,可使产量提高27%,并促进了红厚壳素向胞外分泌.结论壳多孢菌的添加能有效提高胡桐细胞悬浮培养体系中红厚壳素的产量.

目的 研究不同浓度诱导子对不同增殖阶段百里香中次生代谢产物积累的影响.方法 以1/2 MS为基本培养基,培养百里香至20、30和40 d后,分别用外源诱导子茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)和壳聚糖(Chs)对百里香进行诱导；采用萃取法对有效成分进行提取,用气相色谱-质谱联用仪检测不同增殖阶段诱导子对次生代谢产物积累的影响.结果 在提取液中检测到46种化合物,其中对比分析了含量大于1％的12种化合物,发现3种诱导子对以百里香酚为代表的芳香族化合物作用效果较为明显,对1-甲基-3-(1-甲基乙基)苯和1-甲基-4-4(1-甲基乙基)-1,4-环己烯为代表的氧化萜类化合物和萜烯类化合物效果十分明显.结论 不同的诱导子对百里香中次生代谢产物含量有显著差异.

目的 研究3种前体化合物和几种非生物诱导子对丹参(Salvia miltiorrhiza Bge)不定根生长及其有效成分含量丹参酮ⅡA和原儿茶醛的影响.方法 通过添加前体化合物和诱导子两阶段培养丹参不定根,探讨其对丹参不定根生长和丹参酮ⅡA、原儿茶醛含量的影响.结果培养第0天饲喂前体化合物,发现添加1.0 mmol·L-1乙酸钠、0.5 mmol·L-1酪氨酸和0.5 mmol·L-1乙酸钠分别得到了最高的丹参不定根增殖倍数、丹参酮ⅡA含量和原儿茶醛含量.培养第16天各种非生物诱导子处理,发现超声处理丹参不定根产量和原儿茶醛含量明显增加;1.0 mg·L-1水杨酸促进丹参酮ⅡA合成;高盐和高糖促进丹参不定根生长和次生代谢物合成;硝酸银和硝酸镧促进丹参酮ⅡA合成,但抑制了原儿茶醛合成.结论前体物和诱导子两阶段培养对于丹参酮ⅡA和原儿茶醛合成有显著影响.

目的 研究水杨酸、酵母提取物、水解酪蛋白、高糖、高盐、超声等诱导子对甘草悬浮培养细胞中甘草酸积累的影响.方法 向细胞悬浮液中加入各种诱导子或对细胞悬浮液进行超声处理结果加入10 mg·L-1水杨酸可使甘草酸的含量为对照组的1.86倍.低浓度的酵母提取物时甘草酸的积累有显著的促进作用,加入1 mg·L-1酵母提取物时,甘草酸的含量为对照组的3.71倍,达到14.20μg·g-1.添加100 mg·L-1水解酪蛋白时,甘草酸的含量为对照组的1.69倍.高盐胁迫对甘草酸的积累有较高的影响,其含量为对照组的1.96倍.结论 甘草细胞悬浮培养中,添加水杨酸、酵母提取物、水解酪蛋白、高糖、高盐、超声等诱导子是提高细胞中甘草酸含量的有效方法之一.

目的 考察诱导子对黄芩毛状根生长和黄芩苷生物合成的影响.方法 用非生物诱导子(Ca2+、Mg2+和Co2+)和从黑曲霉Aspergillus niger、米曲霉A.oryzae、蜜环菌Armillaria mellea中提取的真菌诱导子,与黄芩毛状根共培养;HPLC法测黄芩苷的量.结果 各诱导子对黄芩毛状根生长和黄芩苷合成有不同影响:黑曲霉诱导子和米曲霉诱导子质量浓度为40和20 mg/L时,CO2+浓度为1.53×10-4 mmol/L时,黄芩苷的量从7.64%分别增至9.18%、8.81%和8.62%.结论 诱导子对黄芩毛状根次生代谢产物具有特异性,可选择性地促进某一类次生代谢产物的合成.试验证实黑曲霉诱导子、米曲霉诱导子和Co2+是适合黄芩毛状根代谢黄芩苷调控的诱导子.

目的 研究不同产区、不同生长期明党参内生真菌的种群结构与生态分布,以及内生真菌诱导子对明党参细胞生长与多糖积累的影响.方法 采用微生物分离、培养与鉴定等牛物学方法、植物细胞悬浮培养方法以及统计分析方法.结果 从4个产地明党参植株中共分离到8属116株内生真菌,其中镰孢属(Fusarium LK.ex FR.)、地霉属(Geotrichum LK.)和链格孢属(Alternaria Nees)为优势种群.随着明党参生长期的不同,内生真菌种群结构出现明显的动态变化.在苗期和孕蕾期,内生真菌种群丰富,数量较多,尤其是在孕蕾期3种优势种群的分离率和分离频率分别达到30%和19%以上.部分内生真菌种群还具有明显的区域专一性和组织专一性.此外,内生真菌Fusarium sp.3诱导子处理组,明党参细胞生长量和多糖量分别比对照提高了31.86%和38.01%.结论 明党参内生真菌具有丰富的生物多样性,种群结构及分布与其生态环境具有密切的相关性,且部分明党参内生真菌诱导子对其细胞生长和多糖积累均具有显著的促进作用.

目前薯蓣皂苷元的制备方法主要有酸水解法、微生物法、酶解法以及一些其他方法.传统的酸水解方法由于酸用量大,酸降解有机质副产物多,使污水排放量大,环境污染严重,限制了薯蓣皂苷元的产业化发展;而利用微生物、酶等生物水解法,具有反应条件温和、环境友好等特点,连同诱导子激发植物组织细胞培养等相关技术,受到研究人员的广泛关注,已成为薯蓣皂苷元产业化制备的新的发展方向.

内生真菌是药用植物内环境重要的组成部分,与药用植物长期共进化过程中形成了一种稳定的互利共生关系.内生真菌诱导子能够快速、高度专一和选择性地诱导药用植物特定基因的表达,进而活化特定次生代谢途径,调控药用植物次生代谢物的生物合成,显著促进药用植物活性成分的积累.从诱导子信号的识别、信号转导、基因表达和关键酶的激活等方面对内生真菌诱导子的作用机制进行综述,以期通过利用内生真菌诱导子促进药用植物细胞高效合成和积累活性成分,为研究药用植物次生代谢的调控提供新的研究思路和方法.

三萜皂苷是一类很重要的植物次生代谢产物,是很多药用植物的主要活性成分,其在抗癌、抗炎、抗过敏、防治心脑血管疾病等方面有很好的功效.由于三萜皂苷自然产量低,限制了其商业应用.从植物细胞工程和基因工程技术角度,分析了影响三萜皂苷合成的主要因素:组织材料的筛选、培养条件的优化、规模化生产以及与三萜皂苷合成相关酶基因的诱导和过表达等,概述了提高三萜皂苷合成的相关研究成果.

青蒿素因其在植物中的量很低并不能满足患者需求,提高青蒿中青蒿素的量是植物次生代谢研究领域的热点之一.综述了青蒿素生物合成途径的相关酶与基因,青蒿素生物合成的部位及特异性基因表达研究,植物激素和诱导子对青蒿素生物合成的影响,以及利用基因工程对青蒿进行遗传改良;提出了基因工程技术是提高青蒿素的理想途径之一.

利用红豆杉细胞培养技术生产紫杉醇是目前的研究热点之一，并已取得了较大进展。就近年来在红豆杉细胞培养及紫杉醇生产方面的研究进展进行简要论述，主要包括代谢机制、细胞培养条件、代谢调节等几部分，其中着重介绍了促进紫杉醇代谢的基本方法。

对诱导子的分类、诱导子所致的过敏反应、诱导子的作用机制及其对植物组织和细胞培养中次生代谢产物的影响等方面的最新研究进展进行了综述.

目的:使黄芪次生代谢途径能从正常的代谢背景中突出,并被捕捉到进行研究.方法:利用正交试验设计,以黄芪黄酮含量为衡量指标,对调控相应代谢途径的诱导子进行了筛选.结果与结论:正交试验结果表明,黄芪黄酮次生代谢途径最佳的诱导子是硝酸银溶液,最佳处理部位是地下部分,最佳处理时间是9天,最佳黄酮含量变化检测部位是叶片.

目的:探讨内生真茵和诱导子对长春花悬浮细胞生长及生物碱合成的影响.方法:接种内生真茵与悬浮细胞的共同培养,添加诱导子到细胞培养液中对长春花悬浮细胞进行诱导处理,检测实验处理后长春花悬浮细胞各项生化指标.结果:培养液pH值上升,悬浮细胞MDA舍量增加,细胞抗氧化酶(POD、CAT)和生物碱合成的关键性酶(PAL、TDC)活性升高.生物碱产量得到提高,诱导组悬浮细胞生物碱产量达到770.36μg/gFW,共培养组生物碱产量为693.76 μg/gFW,分别比对照组提高了48%和32%.结论:真菌及其诱导子能改变长春花悬浮培养细胞的态势,导致细胞代谢结构的改变,使生物碱的产量提高.

目的 考察诱导子(水杨酸、茉莉酸甲酯、酵母浸出物)和前体物质(L-苯丙氨酸)对明党参Changium smyrnioides Wolff.悬浮细胞中呋喃香豆素(佛手酚、佛手柑内酯和花椒毒素)合成的影响.方法 在悬浮细胞稳定期前加入诱导子及前体物质,以悬浮细胞增长量和呋喃香豆素含有量为指标,选择最佳质量浓度及诱导时间.结果 水杨酸和茉莉酸甲酯可明显促进佛手酚、佛手柑内酯和花椒毒素的合成.其中,200 μmol/L水杨酸可使其含有量达到最高,分别为0.654％、0.293％和0.060％.最佳诱导时间为8d.结论 水杨酸和茉莉酸甲酯增加了明党参悬浮细胞中呋喃香豆素的含有量.

考察了添加诱导子和紫杉醇合成前体物对红豆杉细胞的生长和脱氢酶活力的影响.实验结果显示:水杨酸对细胞生长有一定的毒性;甲基茉莉酮酸对细胞的毒性较小,并使细胞的生长期延长;低浓度的苯丙氨酸使细胞生物量和脱氢酶活力略有提高;苯甲酸钠对细胞生长有一定的抑制作用,但在较低浓度下对细胞生长影响不大.

目的:探讨不同诱导子干预培育对丹参毛状根中丹酚酸类化合物生物合成的影响.方法:在继代培养的丹参毛状根中分别添加酵母提取物(YE)、茉莉酸甲酯(MJ)、水杨酸(SA)和银离子(Ag+)不同诱导子及其组合,用高效液相色谱法(HPLC)测定各类丹参毛状根中丹酚酸含量.结果:在实验浓度条件下,4种诱导子对丹参毛状根的生长均无显著影响;MJ和SA能提高丹酚酸的含量,YE会降低丹酚酸含量,Ag+无显著影响,YE+ MJ+ Ag+对毛状根中丹酚酸类成分积累有明显的抑制作用.结论:在丹参毛状根中可以添加适当浓度的MJ和SA诱导子会提高丹酚酸类化合物含量,且不会影响毛状根生长.

研究了真菌诱导子和金属诱导子对野罂粟培养细胞中生物碱(野罂粟碱和黑龙辛甲醚)产生的影响.在野罂粟悬浮培养细胞中加入真菌和金属诱导子以考察其对细胞生长和野罂粟生物碱产生的作用,并利用HPLC法测定了培养物中野罂粟碱和黑龙辛甲醚的含量.结果显示密环菌诱导子可使黑龙辛甲醚的含量达0.026 mg/g,野罂粟碱的含量由0.0159提高到0.0178 mg/g;灰葡萄孢菌可使黑龙辛甲醚含量达0.0346 mg/g;Zn2++和Cu2+可使黑龙辛甲醚的含量由0.0252 mg/g分别提高到0.0282和0).0395 mg/g.本研究表明,添加适量的真菌和金属诱导子可使野罂粟碱和黑龙辛甲醚的含量有不同程度的提高.

目的:研究诱导子水杨酸(SA)、酵母提取物(YE)、AgNO3和CaCl2对人参Panax ginseng C.A.Meyer毛状根皂苷含量的影响.方法:用紫外法测定总皂苷的含量,高效液相色谱法测定4种单体皂苷的含量.结果:SA能明显促进Rb1、Re、Rg1和Rd 4种单体皂苷的积累,而且能促进人参皂苷分泌到细胞外并在培养液中积累.YE和10 mmol/L AgNO3不但能促进人参毛状根中总皂苷含量和单体皂苷的积累,还能促进人参皂苷的外泌.CaCl2在较低浓度下(1.0 mmol/L)明显促进总皂苷和单体皂苷的积累,但随着CaCl2浓度的增高这种促进作用呈下降趋势.结论:诱导子可能是调节人参毛状根中皂苷积累的有效物质.

目的 为了提高岩黄连悬浮培养细胞中生物碱的产量.方法 以不同浓度黑曲霉诱导子处理岩黄连悬浮培养细胞.结果 生物碱的产量随着诱导时间的延长迅速提高,到第6天达到最大值;添加50 mg/L诱导子时生物碱产量最高,达到89.2 mg/L,比对照组高出2.5倍,当诱导子浓度进一步升高时,生物碱产量反而降低;随着诱导子浓度从0 mg/L增大到150 mg/L,细胞生物量反而逐渐减少.结论 黑曲霉诱导子可促进岩黄连细胞中生物碱的合成,最佳诱导子浓度是50 mg/L;过高浓度的诱导子并不利于细胞生长和生物碱合成,细胞生物量的减少是导致生物碱产量下降的一个重要原因.该处理提供了一种简单有效的方法提高岩黄连细胞培养中生物碱的产量.

2012年我国Shen等[1]首次报告Dickkopf-1( DKK-1)可与AFP互补提高肝细胞癌(HCC)诊断率,引起了广泛的反响.DKK-1是从非洲蟾蜍中编码的一种分泌蛋白,由259个氨基酸组成,分子量40000的基因,该蛋白诱导胚胎的头部区,是胚胎时期头部形成的诱导子和Wnt信号传导通路的抑制因子.以后发现许多动物和人也表达DKK-1.其与Wnt传导通路有关.但详细机理尚不十分清楚.Wnt是一个原癌基因家族,与肿瘤发生密切相关.Wnt信号传导通路除DKK-1外,还被许多细胞外蛋白分子调节,包括Fr2B/FRP、WIFI、Cerberus等.DKK-1除与肿瘤相关外,与许多疾病如骨疾病、药物代谢、神经退行性疾病、皮肤病、动脉硬化、肾病等均有复杂的相关性.本文仅就DKK-1与肝细胞癌的相关性、作用机理与研究进展作一评述.