植物细胞培养合成黄酮

黄酮是泛指具有C6-C3-C6基本骨架的芳环化合物，可分为多种亚类，包括黄酮类、黄酮醇类、二氢异黄酮类、二氢黄酮醇类、花色素类、黄烷-3-醇类、黄烷-3,4-二醇类、一黄酮类、二氢异黄酮类、查尔酮类、二氢查尔酮类、橙酮类、双笨比酮类、高异黄酮类、双黄酮类等。

黄酮类化合物在自然界中分布非常广泛，主要存在于高等植物中，最集中分布于被子植物中。很多黄酮类化合物在植物体内与糖结合成苷的形式存在。标准品

黄酮类化合物生成合成途径目前已较为清楚，其结构中的A环源自丙二酸单酰辅酶A,而B环则经由桂皮酸途径得到。

黄酮类化合物具有多种生理作用，如芦丁、槲皮素、槲皮苷能增强心脏收缩，减少心脏搏动数；杜鹃素、紫花杜鹃素等有止咳祛痰作用；黄芩苷、木犀草素等有抗菌消炎作用；芦丁、橙皮苷、儿茶酸类、无色花色素类具有抗毛细血管脆弱和异常透过性作用；牡荆素、汉黄芩素等具有抑制肿瘤细胞作用；水飞蓟素有保肝作用。因此，近年来有关黄酮类化合物的生物技术制备方法一直是国内外的研究热点。

目前，植物组织培养生产黄酮类化合物的研究已经开展很多。

影响植物细胞培养物合成黄酮类化合物的培养条件主要有碳源、氮源、植物激素、剪切力、光照条件等。

在各种碳源中，蔗糖最有利于植物组织培养物的生长和黄酮类化合物的合成，葡萄糖其次；蔗糖浓度高于2%-3%时刺激黄酮类化合物的合成，其原因在于搞得这糖浓度提高了培养基的渗透压。加入不被植物细胞利用的糖可提高培养液的渗透压，对悬浮培养葡萄细胞合成花色素有刺激作用，使不合成花色素的细胞转化为合成花色素的细胞，并刺激细胞对花色素的甲基化，雪莲细胞在蔗糖浓度从2%增加到5%时，细胞干重生长量增加，鲜重生长量降低，黄酮类化合物在细胞干重的含量基本不变，总产量有所提高。

同时，提高蔗糖浓度，增加培养液渗透压，也可能抑制细胞生长和次级代谢物的合成。在6%的蔗糖浓度下，悬浮培养筋骨草细胞的生长延迟期加长，细胞生长

 

 

氮源的影响：降低培养基氮源的总浓度能促进黄酮类化合物的合成；NO3浓度降低可促进次级代谢的积累，NH4浓度提高时一直花色素的合成。以NO3为为宜氮源有利于悬浮培养玫瑰茄细胞的生长，最适浓度为80mmol/L，随着NH4浓度提高，细胞生长速度下降，但次级代谢产物合成能力有所提高。悬浮培养铁海棠细胞的生长和次级代谢产物合成的氮源总浓度为30mmol/L时浩宇氮源总浓度为15mmol/L和60mmol/l,而NH4和NO3以1:16最好

植物激素的影响 悬浮培养淫羊藿细胞合成黄酮类化合物需要2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D)，最适浓度为10mmol/L；不需要KT，高浓度KT对次级代谢产物的合成有抑制作用，IAA、NAA也不适宜细胞的生长和产物合成。雪莲培养物生长和黄酮类化合物的合成以NAA+6-苄基腺嘌呤（6-BA）组合最好，当NAA和6-BA的浓度分别为2mg/L和0.5mg/L时，细胞生长量和黄酮类化合物合成量达到最大，筋骨草细胞培养物，2,4-D浓度为0.005-0.5mg/L，KT浓度在0.05-0.75mg/L范围内细胞生长和合成花色素的能力没有显著差异，KT可以用6-BA替换，但用NAA代替2,4-D或加入GA3都会一直细胞的生长和花色素的合成。

GA3对查尔酮合成酶有抑制作用，但在碧冬茄细胞培养中，GA3次级PAL酶的活性，醋精色素的合成，上诉两种不同的实验结果表明，对于不同植物细胞培养，其最适的激素种类和浓度时不同的。

剪切力的影响  植物细胞体积较大，其中液泡占95%以上，且其细胞壁主要由纤维素组成，因此植物细胞对剪切力非常敏感。

在细胞大量培养时，同期和搅拌产生的剪切力对植物细胞的生长和黄酮类化合物的很撑有很大影响，即使是比较低的剪切力也会对植物细胞造成伤害，搅拌桨叶片的尖端速度超过8m/s白苏细胞就会收到严重伤害，细胞生长量和花色素都受到抑制。

细胞对剪切力的敏感程度与细胞系有一定关系，同时，植物组织培养物经过长期培养，可以对剪切力产生一定适应性。

光照条件的影响 植物合成黄酮类化合物是对紫外线照射的一种反应，可以保护植物免受紫外线的伤害。紫外线可以引发植物合成黄酮类哈何物基因的转录活性，紫外线照射后，黄酮类化合物迅速合成，并积累于表皮细胞。查尔酮合成酶和查尔酮黄烷酮异构酶的活性在光照下迅速增加，单冠毛愈伤组织只有经波长小于390nm的紫外光处理才合成花色素。

光照可以醋精植物细胞黄酮类化合物的合成，雪莲细胞在光照条件下黄酮类化合物的合成量是暗培养的4倍。花色素的合成依赖于光照，玫瑰细胞只在光照条件下合成花色素，暗培养条件下细胞完全不合成花色素，但是，经过一定时间的选育，有的植物培养可以在暗培养条件下合成花色素。