《植物发根培养》PPT课件

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1、植物发根培养导师：虞星炬研究员张卫研究员学生：曲均革SeminarII植物是自然界中最好的化工厂目前超过100，000种化合物被从植物中鉴定，并以每年约4，000种新化合物的速度增加植物次生代谢物质大多具有生物活性，被用作医药品、化妆品、食品添加剂等植物次生代谢物的获得直接从野生植株中分离提取植物细胞培养优点：不破坏自然资源；不受季节、气候和地域限制；不占用耕地缺点：植物细胞生长缓慢；次生代谢物含量低；生产能力不稳定；难工业化植物发根培养内容纲要什么是发根？发根培养的特点、优点发展历史发根农杆菌的

2、生物学特性及致病机理发根的诱导及培养研究现状、存在问题、解决办法什么是发根？发根（hairyroot）是发根农杆菌（Agrobacteriumrhizogenes)感染整体植株或其某一器官、组织、单个细胞甚至原生质体后，其Ri质粒上的T—DNA片断整合进植物细胞核基因组中诱导产生的一种特殊表现型（形成多分枝的、生长迅速的不定根）发根培养的特点、优点生长迅速激素自养分化程度高遗传性状稳定稳定性和生长迅速的特点是工业化生产梦寐以求的，也是细胞培养和一般器官培养所不能兼备的很多次生代谢产物仅在特定的器官

3、或组织中形成，即只有分化才伴随次生代谢过程的进行，发根中含有相应的次生代谢物含量明显比培养的细胞高近三分之一传统药材的药用部位是根，发根培养系统在传统药材生产中具有更重要的意义发展历史1934年，Hildebrand报道了发根农杆菌感染苹果树产生发根，自此开始对其致病机理进行研究，并与根癌农杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）一起作为基因工程的载体80年代后期，发根培养技术应用在植物次生代谢物生产上发根农杆菌的生物学特性发根农杆菌（Agrobacteriumrhizogenes

4、）：土壤细菌，能侵染大多数双子叶植物和少数单子叶植物Ri质粒（rootinducingplasmid）：T－DNA区、Vir区两个功能区T－DNA区插入到寄主植物基因组中，表达决定发根生长和冠瘿碱合成的基因，冠瘿碱的检测是评价植物转化是否成功的证据之一Vir区不插入寄主植物基因组DNA中，但与T－DNA的转移有关，其缺失或突变不能使感染的植物出现发根LBRBviroriABGCDEopinecatabolismHairyrootgenesandopinesynthaseT-DNARiRi质粒Ri质

5、粒感染过程发根农杆菌感染植物伤口后，受伤的植物细胞合成特殊的小分子化合物，诱导Ri质粒的Vir区基因群活化；在Vir区基因表达产生的酶作用下T－DNA被切下；T－DNA转移进细胞并整合到植物基因组DNA中；T－DNA在细胞中转译，使宿主植物产生发根发根的诱导及培养发根农杆菌感染植物的方法向植物体直接注射对植物外植体进行接种感染与原生质体共培养发根的筛选及增殖培养含抗生素的培养基上继代培养除菌选择生长速度较快、分枝较多的发根进行扩大培养增殖培养常在低盐浓度的液体培养基中黑暗、恒温条件下进行悬浮、振荡

6、培养，适当通入氧气利于根的生长一般为每月增殖数十倍，最高可达上千倍（如天仙子发根每月增殖2500～5000倍）发根的鉴定形态学水平：激素自养，根丛生，多分枝，多根毛，无向地性组织水平：GUS活性的测定或NPTII酶的检测细胞水平：冠瘿碱的测定分子水平：SouthernBlot方法影响发根农杆菌转化的因素菌株常用菌株：LBA9402，ATCC15834，R1601，TR105，A41027，A42659植物及外植体对Ri质粒的敏感性：双子叶植物>单子叶植物，草本植物>木本植物在感染转化的受体选择上，

7、倾向于将叶片、子叶、子叶柄、胚轴作为外植体将菌株、植物、外植体进行不同的组合，会导致发根诱导率的变化理化因子的影响水溶性酚：乙酰丁香酮和羟基乙酰丁香酮、儿茶酚、原儿茶酚、没食子酸、焦性没食子酸、二羟基苯甲酸、香草酚和对羟基苯酚，激活Vir区基因表达光照其它感染前高渗处理、诱导培养时添加生长素等影响发根培养及次生代谢物合成的因素培养基基本培养基、碳源、氮源植物激素发根能在无激素培养基上较好生长，但外源激素的加入对其生长、形态和次生代谢物的合成均有影响pH值前体诱导子刺激代谢物的产生和分泌培养方法固体

8、培养液体培养法进行成批培养或大规模发酵培养两步培养法两相培养法反复成批培养补料成批培养生物反应器发根易受剪切力伤害，且其生长迅速，密度高，供氧困难，保持低的流体压力和高的溶氧量十分必要通气性能良好且剪切力较小的反应器是其理想反应器影响发根培养及次生代谢物合成的因素发根生物反应器结构及其培养系统的研究主要集中在：一是尽可能减低机械剪切力对发根的损伤（减少搅拌）；二是提高气液传质速率，增加溶氧量研究现状人参（Panaxginseng）：在无外源激素的条件下，发根生长速度为用激素诱导根的