葡萄细胞系白藜芦醇的合成动态及其代谢调控研究

【摘要】：植物细胞培养生产次生代谢物具有保护资源、节约成本、条件可控、生产周期短、不受地域和时间限制、利于产业化生产等诸多优点,葡萄次生代谢产物白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物,因其具有抗菌抗炎、抗感染、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤、保护肝脏、辐射防护、免疫调节、保护心血管及雌激素样活性等多种药理作用和生物活性,被喻为继紫杉醇之后的又一新的绿色抗癌药物,被人们广泛关注。 本实验以葡萄品种黑比诺的叶片和茎段诱导出的愈伤组织为材料,通过收获加入前体物(肉桂酸和苯丙氨酸)与添加物(水杨酸、秋水仙素和β-环糊精)的愈伤,研究各物质在不同添加时间和收获时间对葡萄愈伤组织增殖和白藜芦醇合成的动态影响。其次以黑比诺叶片诱导的愈伤为材料,研究荧光、LED不同光质和LED不同光周期对对葡萄愈伤组织生长和白藜芦醇合成的动态影响。最后以黑比诺叶片诱导的愈伤为起始材料,利用细胞悬浮培养技术研究葡萄悬浮培养的生长及不同浓度的添加物对葡萄悬浮细胞合成白藜芦醇的影响。结果表明: 不同前体物质和添加物的适宜浓度下,第0d加入肉桂酸、苯丙氨酸、水杨酸、秋水仙素和β-环糊精,31d内不同时间收获愈伤,白藜芦醇含量的适宜收获时间分别为第11d、第11d、第1d、第3d和第1d,产量的适宜收获时间分别为第23d、第29d、第1d、第29d和第29d。接种后每2d添加各物质,第33d统一收获,肉桂酸、苯丙氨酸、水杨酸、秋水仙素和β-环糊精的白藜芦醇含量的适宜添加时间为第22d、第32d、第22d、第12d和第10d,产量的适宜添加时间分别为第30d、第32d、第16d、第12d和第32d。不同荧光光质下,白光最有利于葡萄愈伤组织的生长,但抑制白藜芦醇的合成;绿光明显促进白藜芦醇产量的提高,蓝光次之;红光能显著提高白藜芦醇含量,但不利于白藜芦醇的积累。不同LED光质下,绿光最有利于葡萄愈伤组织的生长,但抑制白藜芦醇的合成;蓝光对愈伤组织生长无明显影响,但明显促进白藜芦醇含量和产量的提高,红光不利于白藜芦醇的积累。在30d的培养周期内,第24d是较理想的继代及收获时间。LED蓝光不同光周期中,8 h/d处理对白藜芦醇合成有明显抑制作用,其余光期没有显著差异。 向葡萄细胞悬浮体系加入前体物质和水杨酸,在所试浓度下对细胞的生长没有明显抑制作用。秋水仙素和β-环糊精的适宜悬浮细胞生长的添加浓度分别为50 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1)。除水杨酸抑制葡萄悬浮细胞合成白藜芦醇外,肉桂酸、苯丙氨酸、秋水仙素和β-环糊精利于白藜芦醇合成的适宜添加浓度分别为50 mg·L~(-1)、40 mg·L~(-1)、40 mg·L~(-1)和40 mg·L~(-1)。