五助百里香植物愈伤组织培养及挥发油成份的生物合成研究

高等植物具有合成各种化合物的特殊功能。早在本世纪二十年代初期，许多有机化学家对这些复杂的天然次生代谢物提出了各种生源假说，阐述这些化合物的结构关系及其可能的生源途径。 目前，对于次生代谢产物生物合成研究主要有二个途径，整体方法和离体方法，其中离体方法包括非细胞系以及植物组织和细胞培养。 经过近一个世纪的努力，植物组织和细胞培养成了今天研究次生代谢产物生物合成的一个重要工具。目前这方面研究主要包括三个方面;﹤一﹥通过植物组织和细胞培养获得有价值的天然次生代谢产物;﹤二﹥研究次生代谢产物的生物合成途径;﹤三﹥生物合成新的有特殊价值的天然产物。 近二十年来，这一领域发展迅速，尤其是在寻找用植物细胞，像微生物那样，工业生产有价值的天然产物方面，为许多科学家所瞩目。 为了从植物组织和细胞培养中获得原植物特有的次生代谢产物，目前，主要包括四个方面的研究。﹤一﹥营养调节;﹤二﹥激素调节;﹤三﹥一级代谢对二级代谢的调节;﹤四﹥一些物理因子的调节。这些工作均在不同程度上取得一定的进展。 目前，在本领域中存在的主要问题是：﹤1﹥在植物组织培养中，许多植物特有的次生产物只能在在具有一定程度分化的细胞中才能产生;﹤2﹥在植物组织或细胞培养中，合成的次生产物含量较低;﹤3﹥许多植物组织或细胞培养不能合成原植物特有的次生代谢产物。 在我国，应用植物组织或细胞培养研究次生代谢产物合成的工作开展不多，尤其是有关精油的生物合成研究，目前才刚刚开始。 本实验应用两种化学型（芳樟醇型和香芹酚型）五肋百里香（Thymus guinguecostatus celak)植物的叶、茎、子房、花粉等诱导愈伤组织，以期探讨萜类及有关成份在愈伤组织中合成的规律;比较不同愈伤组织合成萜类及有关成份的差异;探讨不同化学型的遗传信息在愈伤组织中合成的作用。 在本实验中，我们的结果如下： 1.愈伤组织诱导 不同培养基对愈伤组织诱导不同，其中以添加6ppm 2,4-D和0.5ppm激动素的staba培养基的诱导率最高，接种17天后，诱导率达70%。老茎和老叶均不易产生愈伤组织。光照下培养也不易产生愈伤组织，诱导愈伤组织是在暗处进行的。 2.愈伤组织培养 愈伤组织在含有0.2ppm NAA和1ppm激动素的 staba 和 Ms 培养基中生长较好，五周后可长成约1克重。在光照下培养，茎的愈伤组织是绿色的，叶的愈伤组织为白色，无叶绿素，子房和花药愈伤组织含有少量叶绿素。光照下培养比暗处生长较快。在这两种培养基中添加200毫克/升亮氨酸时，茎的愈伤组织出现分化的不定芽，叶的愈伤组织不发生分化，但生长加快。 3.原植物精油成份 移栽于本所北京植物园的五肋百里香精油成份，经气-质联用鉴定,与原产地的精油成份相似。从山东烟台地区移栽的芳樟醇型，经气-质联用鉴定有13个化合物，除前已坚定的五个原产地精油成份，如芳樟醇，龙脑，莰烯，蒎烯和β-红波药烯外，本实验鉴定的成份。 从山东泰安地区移栽的为香芹酚型经气-质联用鉴定的精油成份有12个，除前已鉴定的香芹酚，百里香酚等9个成份外，本实验鉴定的成份有桧烯，α-侧柏烯和新异侧柏醇等。 4.愈伤组织中萜类和有关成份及其生源 芳樟醇型叶愈伤组织，经提取分离，气-质联合检出4个化合物：异戌酰胺，苯甲酸乙酯，橙花叔醇和香兰素。主要成份是异戌酰胺和苯甲酸乙酯。 在香芹酚型愈伤组织中，鉴定了一个化合物，异戌酰胺，它是该愈伤组织的主要成份。 在本实验中，没有检出单萜成份，但检出一个倍半萜，橙花叔醇。因此，我们认为单萜和倍半萜的生物合成部位可能是相互分离的。倍半萜可能是在细胞质中合成的。 在本实验中，我们认为主要成份异戌酰胺可能是由亮氨酸转化的;香兰素和苯甲酸乙酯可能是从肉桂酸途径衍生的。