论文部分内容阅读
东北红豆杉是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物,是国家的一级保护植物,枝皮中含有一种萜类化合物——紫杉醇,具有独特的抗肿瘤机制和显著的抑制肿瘤作用,对治疗卵巢癌和乳腺癌的效果极佳。但是由于红豆杉生长速度缓慢,紫杉醇含量较低,单纯依靠从天然红豆杉枝皮中提取紫杉醇的方法,不仅无法满足日益增长的市场需求,而且对资源造成极大的破坏。因此,本文主要以东北红豆杉带芽的半木质化外植体幼茎作为试验材料,为了获得生长状态良好的愈伤组织,对外植体进行生长激素浸泡处理研究,并探讨光培养条件(CO2释放浓度、光照强度和光周期)对东北红豆杉外植体组培效果的影响,最终获得一套东北红豆杉外植体光培养的最佳方案。同时,对高产细胞愈伤组织经继代后进行悬浮培养,探讨天然物质对悬浮细胞鲜重增殖及其紫杉醇产量的影响,并对添加诱导子和前体物质进行优化试验,选择适合添加的天然物及诱导物,优化悬浮细胞培养生产紫杉醇方案,为东北红豆杉悬浮细胞大规模生产紫杉醇奠定基础。研究结论如下:1.对东北红豆杉外植体进行生长激素浸泡处理,探究生长激素NAA、IBA、6-BA以及浸泡时间对外植体初培效果的影响,采用正交法对外植体组织培养效果进行比较和筛选,最终确定的最佳激素浸泡处理方案为:NAA浓度20mg/L+IBA浓度15mg/L+6-BA浓度10mg/L+浸泡时间20min,此时外植体愈伤组织诱导率达96.67%,初愈时间缩短了5d,芽萌动率为93.75%,愈伤组织鲜重增殖倍数为1.78倍。2.光培养条件下对东北红豆杉外植体进行组织培养研究表明,将B5固体培养基中蔗糖浓度降低为10g/L时,外植体的诱导率和生长状态最佳,此时愈伤组织诱导率可达83.50%,褐化率降低至8.33%。利用正交试验方法,以CO2释放浓度、光照强度、光周期为试验因素,得出适用于东北红豆杉外植体组织培养的最佳光培养条件组合为:CO2释放浓度4500PPM+光照强度50μmol·m-2·s-1+光周期14h/d,此时外植体愈伤组织诱导率可达95.83%,初愈时间较对照组相比缩短了6d,芽萌动率为91.67%,芽萌动时间缩短了4d,染菌率降低至6.67%,愈伤组织鲜重增殖倍数为2.68倍,紫杉醇产量为1.06mg/L,是对照组的2.83倍。3.利用高产细胞愈伤组织经继代后进行悬浮培养研究发现,向培养基中添加椰汁、马铃薯汁和苹果汁对东北红豆杉悬浮细胞鲜重增殖倍数和紫杉醇产量都有不同程度的促进作用,但其中以椰汁对东北红豆杉悬浮细胞的影响最大,当添加椰汁浓度为10mL/L时,紫杉醇产量达到最大值为1.534mg/L,与空白对照组相比提高了1.23倍,悬浮细胞鲜重增殖可达1.64倍,同时能够使悬浮细胞较快地进入到对数生长周期。4.在东北红豆杉细胞悬浮培养过程中,对添加诱导子和前体物质的浓度组合进行优化,结果表明:茉莉酸甲酯浓度为105.98μmol/L、水杨酸浓度为21.01mg/L、苯丙氨酸浓度为392.16mg/L、甘氨酸浓度为8.93mg/L时,悬浮细胞鲜重增殖倍数达到最大值为2.74倍;茉莉酸甲酯浓度为108.61μmol/L、水杨酸浓度为16.47mg/L、苯丙氨酸浓度为381.12mg/L、甘氨酸浓度为10.67mg/L时,紫杉醇产量达到最大值为1.959mg/L,与空白对照组相比提高了1.58倍。