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以次生代谢物产量为目标的西兰花毛状根培养技术体系优化

2021-09-14张秀民马绍英杨洁包金玉张晓玲田鹏路亚琦李胜

生物技术通报 2021年8期
关键词:产量体系影响

张秀民 马绍英 杨洁 包金玉 张晓玲 田鹏 路亚琦 李胜

(1. 甘肃农业大学生命科学技术学院,兰州 730070;2. 甘肃农业大学基础实验教学中心,兰州 730070)

西 兰 花(Brassica oleracea L var. italica Planch)属十字花科芸薹属甘蓝种,以无数花梗和花蕾组成的花球为主[1],因含有硫代葡萄糖苷(glucosinolate,GLS)、类胡萝卜素和酚类等丰富的生物活性化合物而备受关注[2]。萝卜硫苷(glucoraphanin,GRA)是属于脂肪族GLS的一种[3],GRA其本身并不具有生物活性,但当植物细胞受到损伤或破坏时,与存在于特殊的成纤维细胞-芥子细胞中的黑芥子酶(myrosinase,MYR)发生酶解[4],进而形成多种化合物,如异硫氰酸盐、腈和硫氰酸盐等物质[5]。萝卜硫素(sulforaphane,SF)是异硫氰酸盐的一种,是迄今为止在蔬菜中发现具有强抗癌、防癌作用的次生代谢产物[6-7]。

茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)是一种带有特殊香气的物质,分离自茉莉花精油[8]。作为诱导子,MeJA不仅可以在细胞膜间内源信号转导中起作用,而且能够提高植物次生代谢产物含量[9]。已有研究表明,外源添加MeJA可以增加西兰花和其他芸苔属作物GLS含量,增强癌症化学预防和抗氧化活性[10]。目前,SF及GRA主要从西兰花种子和幼苗中获得,成本高且产量低。前期本课题组已成功建立西兰花毛状根培养体系,研究发现西兰花毛状根中SF含量显著高于西兰花无菌苗,分别是西兰花无菌苗叶片、幼根的13、31.28倍[11]。然而,由植物细胞生物合成的具有高效利用价值的大多数代谢物都储存在细胞内,从复杂的植物细胞或组织中提取纯化代谢物质成本高昂,严重障碍大规模生产。主动性释放可以在植株整个生命周期内产生高产量的植物次生代谢物质,可解决由次生代谢物在细胞或组织中大量积累带来的反馈抑制,并促进其下游产物的提纯;……

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