明党参Changium smyrnioides Wolff为我国特有的伞形科药用植物,其根作为药材明党参(Changii Radix)收载于2015年版《中国药典》。由于人为采挖和明党参本身竞争力较弱的生物学特性,该植物现处于易危状态,需受到保护。明党参植株不同部位以及不同组织培养材料中富含具多重药理活性的呋喃香豆素类成分。经过系统化地筛选的明党参悬浮细胞体系配合适合的诱导处理,可作为天然呋喃香豆素的可持续开发资源。本课题主要研究内容和结果如下:1.文献综述。该部分总结了明党参生物学特性、主要代谢成分及其对应的药理活性和组织培养技术在明党参上的应用进展,综述了利用悬浮细胞获取天然药用成分的应用研究和利用诱导子促进植物代谢产物积累的研究,为后续实验提供理论依据。2.面向呋喃香豆素生产的明党参悬浮细胞体系建立。根据文献从明党参叶、叶柄外植体诱导出愈伤组织并继代,从生长速度、质地和呋喃香豆素含量角度筛选获得源自叶和柄的愈伤组织细胞系各2个。将所选愈伤组织分别转入悬浮培养,从生物量和呋喃香豆素含量上综合考量,选定源自叶柄的细胞系P717。筛选各培养条件,结果为该细胞系在起接种量2 g/L、含蔗糖30 g/L、起始pH5.8的培养基中,25℃、24 h全光照环境下培养,生物量和呋喃香豆素积累均较高,生长周期约15天。3.诱导子对明党参悬浮细胞呋喃香豆素代谢的调控。以所建立的悬浮培养体系为材料,考察5种诱导子单个处理及组合处理对明党参细胞生长和3种呋喃香豆素代谢的影响。实验发现茉莉酸甲酯、水杨酸和钙离子及其两两组合处理为有效的诱导处理,适宜的作用时间点为生长周期第10天。茉莉酸甲酯+钙离子诱导了 3种呋喃香豆素的最高含量,但对细胞生长抑制较重。茉莉酸甲酯诱导了佛手柑内酯(空白组的40.10倍)和花椒毒素(空白组的2.08倍)最高产量。钙离子诱导了佛手酚最高产量(空白组的79.40倍)。4.诱导子对明党参悬浮细胞呋喃香豆素代谢调控机制初步研究。通过测定与分析各有效处理组诱导后,0～5天内细胞生长、呋喃香豆素积累和一系列胁迫相关物质的变化,发现能有效促进明党参细胞中呋喃香豆素产生的诱导处理引发了细胞中氧化胁迫和防御反应,并进一步引起了与防御相关的次生代谢成分(例如呋喃香豆素)积累。5.明党参原植物与不同离体培养材料的比较。通过测定明党参原植物与不同培养材料中多糖、核苷类、氨基酸和呋喃香豆素类代谢产物含量发现,这些成分在不同状态的明党参样品中差异较大。总体上,分化状态样品(原植物、再生植株)中多糖、氨基酸和呋喃香豆素含量比脱分化状态样品(愈伤组织、悬浮培养细胞)高,分化状态样品中氨基酸、核苷类成分的种类较多。原植物与悬浮细胞对诱导子的反应研究发现,悬浮细胞中含量增幅明显大于原植物,同时诱导效果比在原植物中更持续。