藏红花内生真菌的分离及其产藏红花素的研究开题报告

 2021-08-14 18:24:24

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

文 献 综 述

1.研究现状:

藏红花作为传统妇科良药在欧洲和亚洲已得到广泛应用, 又可用于功能性食品和保健性化妆品的开发。研究还发现藏红花柱头中藏红花素、藏红花苦素等活性成分具有良好的抗癌作用, 能够从分子水平上抑制肿瘤的形成, 有望成为21世纪最理想的抗癌药物之一。但藏红花只是柱头入药, 产量极低; 又因为其资源极其有限, 致使其价格每公斤2000美元左右, 被誉为植物黄金, 通过植物细胞工程筛选产藏红花素的细胞进行规模化培养是解决藏红花资源短缺的有效途径之一。

我国藏红花的栽培生产主要采用室内栽培、收获鲜花的方法,在栽培条件下不能结实,主要靠球茎繁殖,而在栽培过程中球茎越种越小,小球茎开花少且花小,甚至不开花,从而失去药用价值。随着组织培养技术在药用植物上的广泛应用,我国藏红花的愈伤组织及小球茎诱导技术也得到发展,为大量培养优良的藏红花种质资源提供了研究基础。对我国藏红花的离体快繁技术进行综述,为建立高效稳定的藏红花离体快繁体系提供参考。内生真菌在与宿主长期进化的过程中, 宿主可能将其遗传物质或信息传递给内生真菌, 使内生真菌具有和宿主相同或类似的代谢途径,并产生某些与宿主共同的代谢产物。

为了获得产藏红花素的藏红花愈伤组织, 陈书安等对藏红花愈伤组织进行了系统诱导, 建立了目视和HPLC相结合筛选细胞系的方法, 并应用该方法从229株细胞系中筛选出细胞系Corm1, 其藏红花素1的含量是1. 67mg / g, 生长快、不易褐化。George 等研究表明, 不仅在藏红花愈伤组织中含有藏红花素物质, 在栀子花的愈伤组织中也检测到了一定量的藏红花素,为了考察栀子愈伤组织生长和其藏红花素的含量情况, 对栀子叶子和种子愈伤组织的进行了筛选, 并通过目视和HPLC相结合的方法对产藏红花素栀子愈伤组织进行了筛选。

2. 产藏红花素细胞系的筛选

在植物细胞培养规模化生产次生代谢产物的过程中, 会面临生长缓慢, 次生产物含量低以及细胞系不稳定等问题, 解决这些问题的基础是细胞株系的筛选, 因此建立一种简便、快速和有效的高产藏红花素细胞系的筛选方法并从大量的细胞系中筛选出藏红花素含量高、生长快速并不易褐化的细胞系是规模化生产藏红花素的关键。高产细胞株系筛选的一般流程为: 选择合适的材料, 从不同来源的材料建立细胞培养物, 获得大量的细胞系, 然后从中选择出次生物质产量高的细胞株系, 可以采用比色法、HPLC、MS和放射免疫等方法来加以分析。以前的研究多偏重于提高次生代谢产物的含量, 现在已兼顾产物的含量和细胞的生长速度。采用目视和HPLC相结合的方法, 快速准确地筛选出高产藏红花素的细胞系种子。采用目视法可初步确定愈伤组织的生长快慢、易褐化情况及颜色,并快速筛选出生长较快、或不易褐化、或颜色为黄色的细胞系HPLC检测结果表明该筛选方法的可行性, 栀子愈伤组织的颜色和藏红花素的含量有一定关系, 如淡黄色的愈伤组织比白颜色的藏红花素含量高。在目视筛选法的基础上, 进一步通过再培养和HPLC检测可确定细胞系的藏红花素含量和生长情况, 筛选出藏红花素含量较高、生长快速并不易褐化的细胞系种子, 兼顾了次生代谢产物的含量和细胞的生长速度。因此本研究方法不仅对产藏红花素栀子愈伤组织的筛选具有应用前景, 对其它细胞系的筛选也有参考价值。

3. 种质资源的选择与保藏

高产细胞系的选择不仅要考虑产物的含量, 还要兼顾细胞的生长速度。藏红花球茎细胞系在添加0. 5mg /L 2, 4-D 和0. 25mg /L 6-BA的MS 固体培养基上, 25 /1e 全时暗培养20d, 藏红花素的含量为1. 721mg /g, 其干重达到4. 2g /L, 藏红花素产量为7. 14mg /L。栀子愈伤组织的藏红花素含量( 0. 348mg /g)不如藏红花愈伤组织的高, 仅为藏红花球茎1细胞系20%, 但筛选的栀子种子4细胞系生长比较快, 培养20d, 其干重达到5. 6g /L, 藏红花素产量达1. 94, 为藏红花球茎1细胞系的27%, 因此种子4 细胞系可作为进一步研究产藏红花素的种质资源。

4.目前的困境:

.首先, 由于培养基缺陷或处理方法问题, 即使用4种不同培养基和3种不同处理方法来分离内生真菌, 也不能保证分离出所有藏红花的内生真菌.其次, 由于内生真菌长期生活在寄主植物内部, 其菌株的生理活动和代谢息息相关, 一旦从寄主植物中分离出来后, 自身的一些特性也会随之消失, 菌种容易出现退化现象.这些问题加大了内生真菌中次生代谢产物研究的难度.因此, 优化和改良培养条件或者在体外模拟宿主体内的生存环境, 这些方面都还值得深入研究

5.前景

植物内生真菌指的是生长在植物体的根、茎及叶等组织中的细胞间隙或细胞内,与植物建立无害的共生关系的一类真菌,是植物微生态系统中的天然组成成分内生真菌可以产生许多次生代谢产物在农业医学生物技术领域中有广泛的应用前景。从发现内生真菌到至今,药用植物内生真菌的研究已经开展了很多工作,也有许多的研究成果.但还有许多基础研究需要我们去做,如内生真菌对药用植物具体的作用如何,仍然无法测定:产生如此多的活性物质的机理也无法搞清楚机理,只是用少量的证据推测等等。但是药用植物内生真菌已经引起人们的普遍关注,越来越多的学者将会投入到药用植物内生真菌的研究中,药用植物内生真菌将会越来越被人们所认知。

参考文献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

藏红花,又名西红花或番红花,属鸢尾科番红花属多年生草本植物,原产于西班牙、伊朗等地,后经印度传入我国西藏.藏红花具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神之功效,而且长期服用可提高人体的免疫力.近年来研究发现,藏红花柱头中含有的藏红花酸、藏红花素、藏红花醛和藏红花苦素等成分具有良好的抗癌活性,而且几乎无毒副作用;藏红花还大量用于日用化工、食品、染料工业,是美容化妆品和香料制品的重要宝贵原料.由于藏红花集多种用途于一身,经济价值居世界药用植物之首,被人誉为红色金子,国内外需求量极大.但是,藏红花只用柱头入药,产量极低,且一般8g以上的球茎才能开花,因此其天然资源相对缺乏.人工繁育技术如植物细胞、柱头状物等在规模化诱导培养过程中, 因生长缓慢、代谢产物含量低以及过程难以控制等问题,不易于应用开发.植物内生真菌在植物微生态系统中长期与宿主建立了和谐的联合关系,内生真菌在与宿主长期进化的过程中,宿主可能将其遗传物质或信息传递给内生真菌,使内生真菌具有和宿主相同或类似的代谢途径,并产生某些与宿主共同的代谢产物.目前还未见有关藏红花内生真菌的研究报道, 基于上述原因开展此项研究,以解决藏红花内生真菌的产藏红花素的产量问题。

本研究从藏红花球茎中分离得到几株内生真菌,利用hplc技术筛选产藏红花素的内生真菌,对其进行培养对比,对其正常的生长情况及其产藏红花素的情况进行观察总结。为后期真菌高产藏红花素,真菌与藏红花组织的共培养诱导高产藏红花素提供试验基础。

外植体选择:藏红花通过外植体诱导愈伤组织分化成芽及通过外植体直接诱导成芽,大多采用球茎作为外植体[1, 5],将球茎切成0. 5~1 cm的小块诱导愈伤,但也有通过芽、叶片和花诱导愈伤组织的报道[6, 7]。虽然通过芽和幼叶也能获得较高的愈伤组织诱导率,但是形成的愈伤组织性状不稳定,生长速度慢,易褐化,不能用来诱导分化成芽[7]。通过球茎诱导出的愈伤组织呈颗粒状,黄色,生长快,而且只有部分褐化,能保持良好的生长趋势,因此,球茎是藏红花愈伤组织诱导的理想外植体。研究表明,芽点周围2 cm以内的球茎为外植体,在14 d可获得12%的愈伤组织诱导率,明显高于芽点和芽周围2 cm以外的球茎外植体,出芽球茎比没有出芽的球茎愈伤组织诱导时间短,而且诱导率高。

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