植物細胞培養(yǎng)合成黃酮

黃酮是泛指具有C6-C3-C6基本骨架的芳環(huán)化合物，可分為多種亞類，包括黃酮類、黃酮醇類、二氫異黃酮類、二氫黃酮醇類、花色素類、黃烷-3-醇類、黃烷-3,4-二醇類、一黃酮類、二氫異黃酮類、查爾酮類、二氫查爾酮類、橙酮類、雙笨比酮類、高異黃酮類、雙黃酮類等。

黃酮類化合物在自然界中分布非常廣泛，主要存在于高等植物中，最集中分布于被子植物中。很多黃酮類化合物在植物體內與糖結合成苷的形式存在。標準品

黃酮類化合物生成合成途徑目前已較為清楚，其結構中的A環(huán)源自丙二酸單酰輔酶A,而B環(huán)則經由桂皮酸途徑得到。

黃酮類化合物具有多種生理作用，如蘆丁、槲皮素、槲皮苷能增強心臟收縮，減少心臟搏動數(shù)；杜鵑素、紫花杜鵑素等有止咳祛痰作用；黃芩苷、木犀草素等有抗菌消炎作用；蘆丁、橙皮苷、兒茶酸類、無色花色素類具有抗毛細血管脆弱和異常透過性作用；牡荊素、漢黃芩素等具有抑制腫瘤細胞作用；水飛薊素有保肝作用。因此，近年來有關黃酮類化合物的生物技術制備方法一直是國內外的研究熱點。

目前，植物組織培養(yǎng)生產黃酮類化合物的研究已經開展很多。

影響植物細胞培養(yǎng)物合成黃酮類化合物的培養(yǎng)條件主要有碳源、氮源、植物激素、剪切力、光照條件等。

在各種碳源中，蔗糖最有利于植物組織培養(yǎng)物的生長和黃酮類化合物的合成，葡萄糖其次；蔗糖濃度高于2%-3%時刺激黃酮類化合物的合成，其原因在于搞得這糖濃度提高了培養(yǎng)基的滲透壓。加入不被植物細胞利用的糖可提高培養(yǎng)液的滲透壓，對懸浮培養(yǎng)葡萄細胞合成花色素有刺激作用，使不合成花色素的細胞轉化為合成花色素的細胞，并刺激細胞對花色素的甲基化，雪蓮細胞在蔗糖濃度從2%增加到5%時，細胞干重生長量增加，鮮重生長量降低，黃酮類化合物在細胞干重的含量基本不變，總產量有所提高。

同時，提高蔗糖濃度，增加培養(yǎng)液滲透壓，也可能抑制細胞生長和次級代謝物的合成。在6%的蔗糖濃度下，懸浮培養(yǎng)筋骨草細胞的生長延遲期加長，細胞生長

氮源的影響：降低培養(yǎng)基氮源的總濃度能促進黃酮類化合物的合成；NO3濃度降低可促進次級代謝的積累，NH4濃度提高時一直花色素的合成。以NO3為為宜氮源有利于懸浮培養(yǎng)玫瑰茄細胞的生長，最適濃度為80mmol/L，隨著NH4濃度提高，細胞生長速度下降，但次級代謝產物合成能力有所提高。懸浮培養(yǎng)鐵海棠細胞的生長和次級代謝產物合成的氮源總濃度為30mmol/L時浩宇氮源總濃度為15mmol/L和60mmol/l,而NH4和NO3以1:16最好

植物激素的影響 懸浮培養(yǎng)淫羊藿細胞合成黃酮類化合物需要2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D)，最適濃度為10mmol/L；不需要KT，高濃度KT對次級代謝產物的合成有抑制作用，IAA、NAA也不適宜細胞的生長和產物合成。雪蓮培養(yǎng)物生長和黃酮類化合物的合成以NAA+6-芐基腺嘌呤（6-BA）組合最好，當NAA和6-BA的濃度分別為2mg/L和0.5mg/L時，細胞生長量和黃酮類化合物合成量達到最大，筋骨草細胞培養(yǎng)物，2,4-D濃度為0.005-0.5mg/L，KT濃度在0.05-0.75mg/L范圍內細胞生長和合成花色素的能力沒有顯著差異，KT可以用6-BA替換，但用NAA代替2,4-D或加入GA3都會一直細胞的生長和花色素的合成。

GA3對查爾酮合成酶有抑制作用，但在碧冬茄細胞培養(yǎng)中，GA3次級PAL酶的活性，醋精色素的合成，上訴兩種不同的實驗結果表明，對于不同植物細胞培養(yǎng)，其最適的激素種類和濃度時不同的。

剪切力的影響  植物細胞體積較大，其中液泡占95%以上，且其細胞壁主要由纖維素組成，因此植物細胞對剪切力非常敏感。

在細胞大量培養(yǎng)時，同期和攪拌產生的剪切力對植物細胞的生長和黃酮類化合物的很撐有很大影響，即使是比較低的剪切力也會對植物細胞造成傷害，攪拌槳葉片的尖端速度超過8m/s白蘇細胞就會收到嚴重傷害，細胞生長量和花色素都受到抑制。

細胞對剪切力的敏感程度與細胞系有一定關系，同時，植物組織培養(yǎng)物經過長期培養(yǎng)，可以對剪切力產生一定適應性。

光照條件的影響 植物合成黃酮類化合物是對紫外線照射的一種反應，可以保護植物免受紫外線的傷害。紫外線可以引發(fā)植物合成黃酮類哈何物基因的轉錄活性，紫外線照射后，黃酮類化合物迅速合成，并積累于表皮細胞。查爾酮合成酶和查爾酮黃烷酮異構酶的活性在光照下迅速增加，單冠毛愈傷組織只有經波長小于390nm的紫外光處理才合成花色素。

光照可以醋精植物細胞黃酮類化合物的合成，雪蓮細胞在光照條件下黃酮類化合物的合成量是暗培養(yǎng)的4倍。花色素的合成依賴于光照，玫瑰細胞只在光照條件下合成花色素，暗培養(yǎng)條件下細胞完全不合成花色素，但是，經過一定時間的選育，有的植物培養(yǎng)可以在暗培養(yǎng)條件下合成花色素。

原創(chuàng)作者：青島捷世康生物科技有限公司