雷公藤不定根培养体系的建立及中试放大研究(1)
[摘要]以MS为基本培养基，进行雷公藤不定根的诱导研究时发现，不论是以雷公藤幼叶还是以幼叶诱导的愈伤组织为外植体，在添加1.0 mg·L-1 IBA的培养基上均可以诱导出不定根并建立良好的不定根培养体系;以雷公藤愈伤组织建立的悬浮细胞在添加2.0～4.0 mg·L-1 NAA时，也可以形成不定根并建立稳定的不定根培养体系，雷公藤不定根的3个培养体系中雷公藤甲素含量均超过自然生长的根皮中的含量，其中AR3不定根中雷公藤甲素含量最高，为根皮的5.3倍。在使用5 L发酵罐进行中试放大培养时，与250 mL摇瓶培养相比，每升培养基不定根增长量、次生代谢产物含量差异不大，这为通过组织培养生产雷公藤次生代谢产物奠定了基础。
[关键词]雷公藤;不定根诱导;中试放大;次生代谢产物
[收稿日期]2014-08-02
[基金项目]国家高技术研究发展计划(863)项目子课题(2011AA10A202);中央高校基本科研业务费专项(QN2011110)
, 百拇医药
[通信作者]*李琰，副教授，硕士生导师，主要从事经济植物细胞培养及次生代谢研究，E-mail：ly2659@163.com
Establishment of adventitious root culture system and scale-up
fermentation of Tripterygium wilfordii
LI Yan1，2*， CUI Lei1，2， YANG Yu-qi1，2， ZHAO Lei1，2， LEI Jia-min1，2， ZHANG Xing2
(1. College of Life Science， Northwest A&F University， Yangling 712100， China;
, 百拇医药 2. Research and Development Center of Biorational Pesticide Northwest A&F University， Shaanxi Province
Technology and Engineering Center of Biopesticide， Yangling 712100， China)
[Abstract]Using MS as basic medium， supplemented with 1.0 mg·L-1 IBA， the adventitious roots of Tripterygium wilfordii were induced， and the good adventitious root culture system was established by leaves or callus induced by leaves as explants. The adventitious roots were also induced with 2.0-4.0 mg·L-1 NAA and the good adventitious root culture system established by using suspension cells from callus as materials to induce adventitious root. The content of triptolide of three adventitious roots culture system were exceeded in the natural root bark. The content of triptolide of AR3 adventitious roots was the highest about 5.3 times as that in the natural root bark. By using 5 L stirred fermentor during pilot enlarge cultivation， compared with 250 mL flask cultivation， the adventitious roots increment and secondary metabolites content per liter medium showed no significant difference. The accomplishment of this analysis laid a foundation by tissue culture production of the secondary metabolites of T. wilfordii.
, 百拇医药
[Key words]Tripterygium wilfordii; adventitious roots(AR); scale-up; secondary metabolites
doi：10.4268/cjcmm20150110
雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f. 是卫矛科雷公藤属多年生木质藤本植物，是以根皮入药的传统药用植物[1]，主要用于祛风除湿，活血通络，消肿止痛，风湿性关节炎、红斑狼疮等自身免疫性疾病的治疗[2-4]，并发现有明显的抗肿瘤作用[5-7]。雷公藤全株有毒，也是一种传统的杀虫植物，因为其对蔬菜上的多种害虫有效，被称为“菜虫药”，罗都强、周琳等通过对雷公藤的杀虫活性研究后认为，雷公藤是一种具有很好开发前景的生物农药[8-9]。研究发现雷公藤的主要活性成分雷公藤甲素(雷公藤内酯醇)、雷公藤生物碱等是从雷公藤根皮中分离提取得到的一类次生代谢产物[10-13]，其中，雷公藤甲素是雷公藤中活性最高的环氧二萜内酯化合物[14]。雷公藤主要分布在长江流域以南各省区，主产于福建泰宁等地，由于雷公藤药材目前主要采自野生，开发利用不到20年，其资源就已经大幅度减少，以前盛产雷公藤的浙江、福建、江西、湖北等，野生资源都面临枯竭[15]。伴随着雷公藤资源的减少，关于雷公藤的良种选育、扦插繁殖和种子育苗等工作也时有报道[16-18]，但雷公藤属于木本植物，生长缓慢，一般人工种植7年，根直径在2～3 cm，才能采挖[18]。因此，利用植物组织培养技术来获得雷公藤有效成分，不仅可以保护野生资源，还能更好地持继发展雷公藤产业，不失为一种值得探索的途径。近年来随着对雷公藤及其活性成分的需求量越来越大，雷公藤野生资源已经无法满足市场的需要，为了保障雷公藤产业可持续发展，寻找能大规模产生雷公藤活性代谢产物的途径就成为了当务之急。近几年，课题组进行了通过组织培养生产雷公藤次生代谢产物的探索，研究发现，通过雷公藤悬浮细胞诱导的不定根中雷公藤甲素含量超过了自然生长的根皮中的含量[19-20]，这在通过组织培养生产次生代谢产物研究中比较少见[21]。为了形成稳定的不定根培养体系，进行了雷公藤不定根的诱导及中试放大研究，为下一步进行工业化生产提供理论依据。, 百拇医药(李琰 崔蕾 杨钰琪 赵磊 雷嘉敏 张兴)
[关键词]雷公藤;不定根诱导;中试放大;次生代谢产物
[收稿日期]2014-08-02
[基金项目]国家高技术研究发展计划(863)项目子课题(2011AA10A202);中央高校基本科研业务费专项(QN2011110)
, 百拇医药
[通信作者]*李琰，副教授，硕士生导师，主要从事经济植物细胞培养及次生代谢研究，E-mail：ly2659@163.com
Establishment of adventitious root culture system and scale-up
fermentation of Tripterygium wilfordii
LI Yan1，2*， CUI Lei1，2， YANG Yu-qi1，2， ZHAO Lei1，2， LEI Jia-min1，2， ZHANG Xing2
(1. College of Life Science， Northwest A&F University， Yangling 712100， China;
, 百拇医药 2. Research and Development Center of Biorational Pesticide Northwest A&F University， Shaanxi Province
Technology and Engineering Center of Biopesticide， Yangling 712100， China)
[Abstract]Using MS as basic medium， supplemented with 1.0 mg·L-1 IBA， the adventitious roots of Tripterygium wilfordii were induced， and the good adventitious root culture system was established by leaves or callus induced by leaves as explants. The adventitious roots were also induced with 2.0-4.0 mg·L-1 NAA and the good adventitious root culture system established by using suspension cells from callus as materials to induce adventitious root. The content of triptolide of three adventitious roots culture system were exceeded in the natural root bark. The content of triptolide of AR3 adventitious roots was the highest about 5.3 times as that in the natural root bark. By using 5 L stirred fermentor during pilot enlarge cultivation， compared with 250 mL flask cultivation， the adventitious roots increment and secondary metabolites content per liter medium showed no significant difference. The accomplishment of this analysis laid a foundation by tissue culture production of the secondary metabolites of T. wilfordii.
, 百拇医药
[Key words]Tripterygium wilfordii; adventitious roots(AR); scale-up; secondary metabolites
doi：10.4268/cjcmm20150110
雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f. 是卫矛科雷公藤属多年生木质藤本植物，是以根皮入药的传统药用植物[1]，主要用于祛风除湿，活血通络，消肿止痛，风湿性关节炎、红斑狼疮等自身免疫性疾病的治疗[2-4]，并发现有明显的抗肿瘤作用[5-7]。雷公藤全株有毒，也是一种传统的杀虫植物，因为其对蔬菜上的多种害虫有效，被称为“菜虫药”，罗都强、周琳等通过对雷公藤的杀虫活性研究后认为，雷公藤是一种具有很好开发前景的生物农药[8-9]。研究发现雷公藤的主要活性成分雷公藤甲素(雷公藤内酯醇)、雷公藤生物碱等是从雷公藤根皮中分离提取得到的一类次生代谢产物[10-13]，其中，雷公藤甲素是雷公藤中活性最高的环氧二萜内酯化合物[14]。雷公藤主要分布在长江流域以南各省区，主产于福建泰宁等地，由于雷公藤药材目前主要采自野生，开发利用不到20年，其资源就已经大幅度减少，以前盛产雷公藤的浙江、福建、江西、湖北等，野生资源都面临枯竭[15]。伴随着雷公藤资源的减少，关于雷公藤的良种选育、扦插繁殖和种子育苗等工作也时有报道[16-18]，但雷公藤属于木本植物，生长缓慢，一般人工种植7年，根直径在2～3 cm，才能采挖[18]。因此，利用植物组织培养技术来获得雷公藤有效成分，不仅可以保护野生资源，还能更好地持继发展雷公藤产业，不失为一种值得探索的途径。近年来随着对雷公藤及其活性成分的需求量越来越大，雷公藤野生资源已经无法满足市场的需要，为了保障雷公藤产业可持续发展，寻找能大规模产生雷公藤活性代谢产物的途径就成为了当务之急。近几年，课题组进行了通过组织培养生产雷公藤次生代谢产物的探索，研究发现，通过雷公藤悬浮细胞诱导的不定根中雷公藤甲素含量超过了自然生长的根皮中的含量[19-20]，这在通过组织培养生产次生代谢产物研究中比较少见[21]。为了形成稳定的不定根培养体系，进行了雷公藤不定根的诱导及中试放大研究，为下一步进行工业化生产提供理论依据。, 百拇医药(李琰 崔蕾 杨钰琪 赵磊 雷嘉敏 张兴)