植物細胞培養(yǎng)合成黃酮

黃酮是泛指具有C6-C3-C6基本骨架的芳環(huán)化合物，可分為多種亞類，包括黃酮類、黃酮醇類、二氫異黃酮類、二氫黃酮醇類、花色素類、黃烷-3-醇類、黃烷-3,4-二醇類、一黃酮類、二氫異黃酮類、查爾酮類、二氫查爾酮類、橙酮類、雙笨比酮類、高異黃酮類、雙黃酮類等。

黃酮類化合物在自然界中分布非常廣泛，主要存在于高等植物中，最集中分布于被子植物中。很多黃酮類化合物在植物體內(nèi)與糖結合成苷的形式存在。標準品

黃酮類化合物生成合成途徑目前已較為清楚，其結構中的A環(huán)源自丙二酸單酰輔酶A,而B環(huán)則經(jīng)由桂皮酸途徑得到。

黃酮類化合物具有多種生理作用，如蘆丁、槲皮素、槲皮苷能增強心臟收縮，減少心臟搏動數(shù)；杜鵑素、紫花杜鵑素等有止咳祛痰作用；黃芩苷、木犀草素等有抗菌消炎作用；蘆丁、橙皮苷、兒茶酸類、無色花色素類具有抗毛細血管脆弱和異常透過性作用；牡荊素、漢黃芩素等具有抑制腫瘤細胞作用；水飛薊素有保肝作用。因此，近年來有關黃酮類化合物的生物技術制備方法一直是國內(nèi)外的研究熱點。

目前，植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)黃酮類化合物的研究已經(jīng)開展很多。

影響植物細胞培養(yǎng)物合成黃酮類化合物的培養(yǎng)條件主要有碳源、氮源、植物激素、剪切力、光照條件等。

在各種碳源中，蔗糖最有利于植物組織培養(yǎng)物的生長和黃酮類化合物的合成，葡萄糖其次；蔗糖濃度高于2%-3%時刺激黃酮類化合物的合成，其原因在于搞得這糖濃度提高了培養(yǎng)基的滲透壓。加入不被植物細胞利用的糖可提高培養(yǎng)液的滲透壓，對懸浮培養(yǎng)葡萄細胞合成花色素有刺激作用，使不合成花色素的細胞轉(zhuǎn)化為合成花色素的細胞，并刺激細胞對花色素的甲基化，雪蓮細胞在蔗糖濃度從2%增加到5%時，細胞干重生長量增加，鮮重生長量降低，黃酮類化合物在細胞干重的含量基本不變，總產(chǎn)量有所提高。

同時，提高蔗糖濃度，增加培養(yǎng)液滲透壓，也可能抑制細胞生長和次級代謝物的合成。在6%的蔗糖濃度下，懸浮培養(yǎng)筋骨草細胞的生長延遲期加長，細胞生長

氮源的影響：降低培養(yǎng)基氮源的總濃度能促進黃酮類化合物的合成；NO3濃度降低可促進次級代謝的積累，NH4濃度提高時一直花色素的合成。以NO3為為宜氮源有利于懸浮培養(yǎng)玫瑰茄細胞的生長，最適濃度為80mmol/L，隨著NH4濃度提高，細胞生長速度下降，但次級代謝產(chǎn)物合成能力有所提高。懸浮培養(yǎng)鐵海棠細胞的生長和次級代謝產(chǎn)物合成的氮源總濃度為30mmol/L時浩宇氮源總濃度為15mmol/L和60mmol/l,而NH4和NO3以1:16最好

植物激素的影響 懸浮培養(yǎng)淫羊藿細胞合成黃酮類化合物需要2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D)，最適濃度為10mmol/L；不需要KT，高濃度KT對次級代謝產(chǎn)物的合成有抑制作用，IAA、NAA也不適宜細胞的生長和產(chǎn)物合成。雪蓮培養(yǎng)物生長和黃酮類化合物的合成以NAA+6-芐基腺嘌呤（6-BA）組合最好，當NAA和6-BA的濃度分別為2mg/L和0.5mg/L時，細胞生長量和黃酮類化合物合成量達到最大，筋骨草細胞培養(yǎng)物，2,4-D濃度為0.005-0.5mg/L，KT濃度在0.05-0.75mg/L范圍內(nèi)細胞生長和合成花色素的能力沒有顯著差異，KT可以用6-BA替換，但用NAA代替2,4-D或加入GA3都會一直細胞的生長和花色素的合成。

GA3對查爾酮合成酶有抑制作用，但在碧冬茄細胞培養(yǎng)中，GA3次級PAL酶的活性，醋精色素的合成，上訴兩種不同的實驗結果表明，對于不同植物細胞培養(yǎng)，其最適的激素種類和濃度時不同的。

剪切力的影響  植物細胞體積較大，其中液泡占95%以上，且其細胞壁主要由纖維素組成，因此植物細胞對剪切力非常敏感。

在細胞大量培養(yǎng)時，同期和攪拌產(chǎn)生的剪切力對植物細胞的生長和黃酮類化合物的很撐有很大影響，即使是比較低的剪切力也會對植物細胞造成傷害，攪拌槳葉片的尖端速度超過8m/s白蘇細胞就會收到嚴重傷害，細胞生長量和花色素都受到抑制。

細胞對剪切力的敏感程度與細胞系有一定關系，同時，植物組織培養(yǎng)物經(jīng)過長期培養(yǎng)，可以對剪切力產(chǎn)生一定適應性。

光照條件的影響 植物合成黃酮類化合物是對紫外線照射的一種反應，可以保護植物免受紫外線的傷害。紫外線可以引發(fā)植物合成黃酮類哈何物基因的轉(zhuǎn)錄活性，紫外線照射后，黃酮類化合物迅速合成，并積累于表皮細胞。查爾酮合成酶和查爾酮黃烷酮異構酶的活性在光照下迅速增加，單冠毛愈傷組織只有經(jīng)波長小于390nm的紫外光處理才合成花色素。

光照可以醋精植物細胞黃酮類化合物的合成，雪蓮細胞在光照條件下黃酮類化合物的合成量是暗培養(yǎng)的4倍�；ㄉ�素的合成依賴于光照，玫瑰細胞只在光照條件下合成花色素，暗培養(yǎng)條件下細胞完全不合成花色素，但是，經(jīng)過一定時間的選育，有的植物培養(yǎng)可以在暗培養(yǎng)條件下合成花色素。

原創(chuàng)作者：青島捷世康生物科技有限公司