植物器官代谢产物制备new.ppt

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1、1第四篇：生物产品生产第7讲植物组织器官培养制备代谢产物分化与次级代谢产物关系1.细胞聚集和组织水平上的分化在聚集的细胞团块中，位于表面和中央的细胞处于不同的分化状态，从而常表现出与游离细胞不同的次生代谢能力。2.细胞分化与次生代谢产物细胞分化程度的提高与次生代谢产物含量有一定的相关性。植物次生代谢产物的合成多与叶绿体的分化有关3.器官水平上的分化有些植物的某种次生代谢产物在某个器官中含量较高，在悬浮培养细胞中含量较低或没有。柴胡根：柴胡皂苷，其愈伤组织无长春花碱：长春花簇芽，脱分化培养细胞无3离体培养的植物细胞：遗传不稳定、目标产物含量低、需要激素等不足；次级

2、代谢产物制备策略：分化程度较高、遗传更稳定的植物组织器官培养4主要内容毛状根培养制备次级代谢产物本节关键问题：1.毛状根的诱导机制与方法、应用2.毛状根培养制备次级代谢产物的影响因素3.植物组织器官、细胞培养制备次级代谢产物的各自优缺点5一、植物组织器官培养生产次级代谢产物（一）毛状根培养生产次级代谢产物很多植物次级代谢产物在根里大量合成毛状根(hairyroots)：发根农杆菌（Agrobacteriumrhizogenes）感染双子叶植物后，形成的类似头发一样的根组织。许多植物的毛状根在离体培养条件下表现出次生代谢产物的合成能力，产物产量较正常植物及悬浮培养

3、细胞的要高。61.毛状根的产生发根农杆菌(Agrobacteriumrhizogenes)是一种革兰氏阴性菌，能侵染大多数的双子叶植物、少数单子叶植物及个别的裸子植物，诱发被感染植物的受伤部位长出根瘤或毛状根。致根性：含有Ri(Rootinducing)质粒。Ri质粒Ri质粒（约250kb的大质粒）是独立的双链环状DNA。71.1Ri质粒含有负责发根自主性生长基因【？】和冠瘿碱合成基因（根瘤病）2个主要的功能区：T-DNA区(TransferredDNAregion，转移区)：转移进入植物细胞核，含有生长素合成基因tms1和tms2，指导IAA(吲哚乙酸)的合成

4、，激素自养型诱导毛状根产生。Vir区(Virulaneeregion，致病区)，自身基因不转移，编码蛋白帮助T-DNA转移。作为植物基因工程的常用载体1.2Ri质粒的分类根据其合成冠瘿碱的不同，分为：甘露碱型(MannopineType)：合成甘露碱及其酸、农杆碱酸与农杆碱素A黄瓜碱型(CucumopinType)：合成黄瓜碱农杆碱型(AgropineType)，合成农杆碱及其酸、甘露碱及其酸、农杆碱素A；米奇矛型(MikimopineType)：异黄瓜碱型含农杆碱型Ri质粒的发根农杆菌有更为广泛的宿主范围，含有TL和TR（发根自主性生长基因）。891.3毛状根

5、的诱导机制在通常状态下，Ri质粒上Vir区的基因处于抑制状态发根农杆菌感染寄主植物时，受损伤的植物细胞合成的低分子苯酚化合物乙酰丁香酮，使Vir区处于抑制状态的基因被激活Vir区产生一系列限制性核酸内切酶，切割产生T-DNA链T-DNA进入植物细胞核内，整合进植物细胞的基因组其整合和表达的结果导致了大量毛状根的产生。102.毛状根诱导方法：模仿侵染过程（1）外植体接种法取植物无菌外植体，与发根农杆菌共同培养2～3天将植物的外植体移到含有抗生素的选择培养基上进行培养，经过多次继代培养转化的植物细胞产生愈伤组织，并可产生毛状根。（2）茎杆接种法无菌植株生长到一定时候

6、，将植株茎杆上划出伤口，将带Ri质粒的发根农杆菌接种在伤口处和茎的顶部切口处经过一段时间培养，在接种部位产生毛状根。（3）原生质体—农杆菌共培养法将原生质体培养3-5天后，与发根农杆菌进行共培养筛选转化细胞，诱导形成愈伤组织，在无激素培养基上产生毛状根。113.毛状根培养优点由Ri质粒转化的毛状根生长快、激素自养型、生长周期短，易于培养。毛状根分化程度高，产生次级代谢产物能力强，合成较为稳定。通过T-DNA改造，易于采用基因工程途径提高次级代谢产物产量。毛状根应用于药用植物次生代谢产物的生产已有近30年的历史。124.毛状根在药用次生代谢产物中的应用1314（二

7、）冠瘿组织培养生产次级代谢产物冠瘿组织（Crowngalltissue）是由根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)感染引起的植物肿瘤组织激素自养型。151、冠瘿组织形成与根癌农杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）上的Ti质粒有关。Ti质粒上也有一段特殊的T-DNA，编码细胞分裂素合成酶基因ipt(trnsr)以及生长素合成酶基因iaaM(trns1)、iaaH(trns2)。162、作用机制根癌农杆菌诱导植物形成冠瘿组织的过程与发根农杆菌诱导植物形成毛状根的过程相似。T-DNA指导的生长素与分裂素的合成导致了转化植物形

8、成冠瘿组织。T-DNA整