Metabolic, biochemical and molecular profiling of Catharanthus roseus flower cultivars and transformed hairy roots for monoterpenoid indole alkaloid accumulation /

Catharanthlls rosellS (L.) G Don is a commercially significant flower species and in addition is the only source of the monoterpenoid indole alkaloids (MIA) vinblastine and vincristine, which are key pharmaceutical compounds that are used to combat a number of different cancers. Therefore, procurement of the antineoplastic agents is difficult but essential procedure. Alternatively, CatharanthllS tissue cultures have been investigated as a source of these agents; however they do not produce vindoline, which is an obligate precursor to vinblastine and vincristine. The interest in developing high MIA cultivars of Catharantlws rosellS has prompted metabolic profiling studies to determine the variability of MIA accumulation of existing flowering cultivars, with particular focus on the vindoline component ofthe pathway. Metabolic profiling studies that used high performance liquid chromatography of MIAs from seedlings and young leaf extracts from 50 different flowering cultivars showed that, except for a single low vindoline cultivar (Vinca Mediterranean DP Orchid), they all accumulate similar levels of MIAs. Further enzymatic studies with extracts from young leaves and from developing seedlings showed that the low vindoline cultivar has a IO-fold lower tabersonine-16-hydroxylase activity than those of CatharanthllS rosellS cv Little Delicata. Additionally, studies aimed at metabolic engineering ofvindoline bios}l1thesis in Catharanthus rosellS hairy root cultures have been performed by expressing the last step in vindoline biosynthesis [Dcacetylvindoline-4-0- acetyltransferase (DAT)]. Enzymatic profiling studies with transformed hairy roots have confirmed that over-expressing DAT leads to lines with high levels of O-acetyltransferase activity when compared to non-expressing hairy roots. One particular DA T over111 expressing hairy root culture (line 7) contained 200 times the OAT activity than leaves of control lines. Additional MIA analyses revealed that DAT over-expressing hairy roots have an altered alkaloid profile with significant variation in the accumulation of h6rhammericine. Further analysis of transformed hairy root line 7 suggests a correlation between the expression of OAT activity and h6rhammericine accumulation with root maturation. These studies show that metabolic and selective enzymatic profiling can enhance our ability to search for relevant MIA pathway mutants and that genetic engineering with appropriate pathway genes shows promise as a tool to modify the MIA profile of Catharanthus roseus.

Efficient genetic transformation and regeneration system from hairy root of Origanum vulgare.

2016

真菌诱导子对青蒿发根生长和青蒿素生物合成的影响及开花与青蒿素生物合成的相关性研究

本论文主要包括以下两部分内容： 一、真菌诱导子对青蒿发根生长和青蒿素生物合成的影响 用3种真菌诱导子[大丽花轮枝孢（Verticillium dahliae Kleb.）、葡枝根霉(Rhizopus stolonifer (Ehrenb. ex Fr.) Vuill)和束状刺盘孢(Colleto trichumdematium (Pers.) Grove)]分别处理青蒿(Ar temisia annuaL．)的发根，这3种真菌诱导子均能促进发根中青蒿素的合成，其中以大丽花轮枝孢的诱导效果最好;对细胞生长均没有明显影响。经大丽花轮枝孢处理的发根中青蒿素含量达1. 12 mg/gDW，比对照(0. 77 mg/g DW)提高45%。诱导子的作用效果与诱导子浓度、诱导子作用时间及发根的生长状态有关。对大丽花轮枝孢来说，诱导子作用的最适浓度为每毫升培养基含糖0.4 mg;发根在指数生长末期对诱导作用最敏感：在加入诱导子4d后收获发根，发根中的青蒿素含量最高。 二、早花基因FPF1、co对青蒿开花时间的影响及开花与青蒿素生物合成的相关性 1．将来源于拟南芥的早花基因Flowering Promoting Factorl (FPFl)插入到植物表达载体pBI121中，构建CaMV 35S启动子控制下含FPFl基因的植物表达载体pBI121FPF/，用含有pBI121FPF/质粒的根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404感染青蒿(Artemisia annua L.)叶片并诱导丛生芽，经卡那霉素筛选，获得转基因抗性植株。PCR、 PCR-Southem blot及Southern blot检测表明，外源基因FPFI已整合到青蒿基因组中：RT-PCR及RT-PCR Southern blot分析表明，外源基因在转录水平上已有表达。在短日照条件下，FPF1转基因植株的开花时间较对照提前20天左右，但提早开花的转基因植株与未开花的对照其青蒿素含量无明显差异，即提早开花并不能使开花植株的青蒿素含量有所提高，开花与青蒿素合成之间可能没有直接的关系。 2．将拟南芥的早花基因CONSTANS (CO)置于CaMV 35S启动子之下，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导转入青蒿(Artemisia annuaL．)，使之在青蒿中表达，并得到了抗性植株。PCR、PCR-Southem blot及Southemblot检测表明，外源基因co已整合到青蒿基因组中;RT-PCR及RT-PCR Southemblot分析表明，外源基因在转录水平上已有表达。在短日照条件下，co转基因植株的开花时间较对照提前2周左右，但提早开花的转基因植株的青蒿素含量与未丌花的对照无明显差异，即植株开花前青蒿素含量的提高并不是由于开花本身引起的，再次证明，开花与青蒿素合成之间可能没有直接的关系。

A comparative study of the purification of betanin

Betanin is a natural pigment with antioxidant properties used as a food colourant. This work describes the spectrophotometric and chromatographic quantification of betanin (2S/15S) and its epimer isobetanin (2S/15R) in fresh beetroot juice, food-grade beetroot powder and betanin standard diluted in dextrin. Absorption spectra of all three samples were deconvoluted using a mixed three-function model. Food-grade beetroot powder has the largest amount of violet-red impurities, probably formed during processing. The purification of betanin from these complex matrices was carried out by seven different methods. Ion exchange chromatography was the most efficient method for the purification of betanin from all samples; however, fractions contain high amounts of salt. Reversed-phase HPLC as well as reversed-phase column chromatography also produced good results at a much faster rate. The longer retention time of isobetanin when compared to betanin in reversed-phase conditions has been investigated by means of quantum-mechanical methods. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The Decisive Step in Betaxanthin Biosynthesis Is a Spontaneous Reaction1

Experiments were performed to confirm that the aldimine bond formation is a spontaneous reaction, because attempts to find an enzyme catalyzing the last decisive step in betaxanthin biosynthesis, the aldimine formation, failed. Feeding different amino acids to betalain-forming hairy root cultures of yellow beet (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris “Golden Beet”) showed that all amino acids (S- and R-forms) led to the corresponding betaxanthins. We observed neither an amino acid specificity nor a stereoselectivity in this process. In addition, increasing the endogenous phenylalanine (Phe) level by feeding the Phe ammonia-lyase inhibitor 2-aminoindan 2-phosphonic acid yielded the Phe-derived betaxanthin. Feeding amino acids or 2-aminoindan 2-phosphonic acid to hypocotyls of fodder beet (B. vulgaris L. subsp. vulgaris “Altamo”) plants led to the same results. Furthermore, feeding cyclo-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-alanine (cyclo-Dopa) to these hypocotyls resulted in betanidin formation, indicating that the decisive step in betacyanin formation proceeds spontaneously. Finally, feeding betalamic acid to broad bean (Vicia faba L.) seedlings, which are known to accumulate high levels of Dopa but do not synthesize betaxanthins, resulted in the formation of dopaxanthin. These results indicate that the condensation of betalamic acid with amino acids (possibly including cyclo-Dopa or amines) in planta is a spontaneous, not an enzyme-catalyzed reaction.

Cell-Specific Production and Antimicrobial Activity of Naphthoquinones in Roots of Lithospermum erythrorhizon1

Pigmented naphthoquinone derivatives of shikonin are produced at specific times and in specific cells of Lithospermum erythrorhizon roots. Normal pigment development is limited to root hairs and root border cells in hairy roots grown on “noninducing” medium, whereas induction of additional pigment production by abiotic (CuSO4) or biotic (fungal elicitor) factors increases the amount of total pigment, changes the ratios of derivatives produced, and initiates production of pigment de novo in epidermal cells. When the biological activity of these compounds was tested against soil-borne bacteria and fungi, a wide range of sensitivity was recorded. Acetyl-shikonin and β-hydroxyisovaleryl-shikonin, the two most abundant derivatives in both Agrobacterium rhizogenes-transformed “hairy-root” cultures and greenhouse-grown plant roots, were the most biologically active of the seven compounds tested. Hyphae of the pathogenic fungi Rhizoctonia solani, Pythium aphanidermatum, and Nectria hematococca induced localized pigment production upon contact with the roots. Challenge by R. solani crude elicitor increased shikonin derivative production 30-fold. We have studied the regulation of this suite of related, differentially produced, differentially active compounds to understand their role(s) in plant defense at the cellular level in the rhizosphere.

Expression of hyoscyamine 6 beta-hydroxylase in the root pericycle cells and accumulation of its product scopolamine in leaf and stem tissues of Datura metel L.

Hyoscyamine 60-hydroxylase (H6H: EC 1.14.11.11), a key enzyme at the terminal step of tropane alkaloid biosynthesis, converts hyoscyamine to scopolamine. The accumulation of scopolamine in different organs, in particular the aerial parts for storage, is subject to the expression of hyoscyamine 6-phydroxylase as well as its transport from the site of synthesis. To understand the molecular basis of this regulation, we have analyzed, in parallel, the relative levels of hyoscyamine and scopolamine, and the accumulation of H6H (both protein and transcript) in leaves, stems and roots of D. metel. The root, stem and leaf tissues all contain about 0.51-0.65 mg g(-1) dry weight of scopolamine. Hyoscyamine content was extremely low in leaf and stem tissues and was about 0.28 mg g(-1) dry weight in the root tissue. H6H protein and its transcript were found only in roots but not in the aerial parts viz. stems and leaves. The immunolocalization studies performed on leaf, stem, root as well as hairy root tissues showed that H6H was present only in the pericycle cells of young lateral and hairy roots. These studies suggest that the conversion of hyoscyamine to scopolamine takes place in the root pericycle cells, and the alkaloid biosynthesized in the roots gets translocated to the aerial parts in D. metel. (C) 2009 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Produção in vitro e criopreservação de raízes de Cleome rosea Vahl (Capparaceae)

Cleome rosea é uma espécie nativa, de porte herbáceo, ocorrente em restingas brasileiras. Estudos recentes têm revelado o potencial medicinal da espécie para importantes propriedades farmacológicas, como por exemplo, as atividades anti-inflamatória, antigenotóxica, antiviral e antibacteriana. Porém, nos últimos anos, C. rosea não tem sido encontrada em várias regiões de seu ambiente natural, devido, principalmente, às ações antrópicas. Dessa forma, torna-se relevante o desenvolvimento de métodos de conservação que permitam o estudo e exploração das propriedades medicinais da espécie. O cultivo in vitro de raízes representa uma forma eficiente para produção de biomassa, devido ao rápido crescimento, produção estável de metabólitos, além de representar uma potencial fonte de explantes para a propagação em massa de diferentes espécies. O presente trabalho teve como objetivo a produção in vitro de culturas de raízes de C. rosea, associada à criopreservação, como forma de manutenção em longo prazo das culturas, monitorada através da análise de estabilidade genética. As culturas estabelecidas a partir de explantes radiculares de plantas propagadas in vitro de C. rosea demonstraram excelente capacidade de multiplicação de raízes em meio de cultura suplementado com o fitorregulador ANA, com manutenção dessa capacidade ao longo de sucessivas subculturas. Associado a esses resultados, o estabelecimento de protocolos de criopreservação pelo método de vitrificação resultou em elevados valores de frequência de recuperação do material após congelamento em nitrogênio líquido com as soluções de vitrificação PVS2 e PVS3. Os estudos de monitoramento da estabilidade genética, pela técnica de marcadores moleculares RAPD, revelaram a presença de polimorfismos significativos em uma das três culturas iniciadas a partir de raízes de C. rosea criopreservadas. Esses resultados demonstram as possibilidades de produção de raízes de C. rosea e conservação em longo prazo através da criopreservação, iniciando estudos inéditos para a espécie.

Estabelecimento de culturas de raízes e avaliação fitoquímica e da atividade antioxidante de Passiflora pohlii Mast

Passiflora pohlii Mast., conhecida como maracujá-do-campo ou maracujazinho, é uma espécie nativa do Brasil que apresenta características de interesse agronômico, principalmente em relação à tolerância a patógenos do solo pertencentes ao gênero Phytophtora sp, que provocam grandes prejuízos à cultura de maracujá. Embora ainda existam poucos trabalhos sobreesta espécie, estudos recentes com espécies do gênero descreveram atividades biológicas e farmacológicas em extratos de diferentes órgãos, incluindo folhas e raízes. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de culturas de raízes adventícias a partir de segmentos caulinares e radiculares excisados de plantas in vitro de P. pohlii e a avaliação do perfil fitoquímico e do potencial antioxidante dos extratos obtidos a partir de diferentes materiais obtidos in vitro, em comparação com plantas mantidas in vivo. Foram testados diferentes sistemas de cultura, além de tipos e concentrações de auxinas para a indução de raízes adventícias in vitro a partir de segmentos caulinares e radiculares. As culturas foram mantidas à temperatura de 252C, na presença ou ausência de luz. As respostas obtidas variaram de acordo com o tipo de explante utilizado. Segmentos internodais apresentaram a melhor taxa de indução de rizogênese em meio solidificado com ágar e suplementado com ANA a 2,7 μM, na ausência de luz, enquanto que segmentos radiculares tiveram maior taxa de proliferação em meio líquido sob agitação, suplementado com AIA a 2,85 μM, na ausência de luz. Os materiais botânicos produzidos in vitro, incluindo plantas completas e raízes adventícias obtidas a partir de segmentos internodais e radiculares, assim como plantas obtidas in vivo, foram utilizados para a produção de extratos etanólicos para a avaliação do perfil fitoquímico e da atividade antioxidante. As análises por CCD e CLAE-UV indicaram a presença de flavonoides e saponinas nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro, enquanto que os extratos de raízes apresentaram apenas saponinas. Os extratos de folhas foram ainda submetidos à análise por CLAE-UV-IES-EM visando à identificação da massa molecular das substâncias encontradas. Foram identificados dois flavonoides, possivelmente isômeros, com massas moleculares de 607,2, nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro. O potencial antioxidante dos diferentes materiais foi determinado pelos ensaios de 2,2-difenil-1-picril-hidrazila e CCD-DPPH. As maiores atividades antioxidantes foram observadas nos extratos de raízes primárias e secundárias excisadas de plantas mantidas in vivo. As estratégias de cultura de raízes in vitro descritas neste trabalho foram aplicadas com sucesso para P. pohlii. Além disso, a caracterização do perfil fitoquímico do material obtido in vitro e de plantas mantidas in vivo, assim como do seu potencial farmacológico, foi realizada pela primeira vez para a espécie

Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo

青蒿的遗传转化及青蒿素生物合成的调控

利用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)1601，1000，1500，15834，A4，均成功地转化了中药青蒿(Artemisia annua L.)并且建立了pRi1601，pRi15834，pRiA4诱导的发根培养。pRi1601，pRi15834的发根诱导率比其它质粒高。太老或太幼的叶片不利子发根的诱导;发根主要从叶脉的伤口处萌发;带顶芽或带侧芽的叶片容易诱导根，但不一定是发根。光照有利于发根的诱导和发根的生长。以每个发根的“绝对生长速率”(Gtowth Ratio，GR)和绝对“侧根”数量(Number of Side Roots，NSR），通过大量的发根系的筛选，建立了8个发根系，1601-L-1, 1601-L-2, 1601-L-3, 1601-L-4, 15834-L-1, 1601-P-I, 16 01-P-2，15834-L-2。Southern分子检测表明，160l-1-1，1801-L-2, 1601-L-3，1601-L-4，1601-P-1，1601-P-2均为转化子。8个建立的发根系之间无论生长或者QHS的合成存在明显的差异。比较光／暗(16/8hrs)，25℃条件下培养的16 01-L-1，1601-L-2，1601-L-3，1601-L-4，1601-P-l，和1601-P-2，其中16 01-L-3的生长最快，160l-L-1的生长最慢;但是，1601-L-1的QHS的含量最高（可达1. 048%），1601-1-3的QHS的含量最低。160Z-L-3，15834 -L-1和2583:1-L-2的生长速率相差不大。用盛有l000mLMS液体培养基的3000mL的锥形瓶扩大培养1601-L -3，15834-L-1和15834-L-2，转速为ll0rlpm，培养过程中发根容易形成发根球（Hairy Root Balis，HRB），HRB的形成严重影响发根的生长和QHs的合成，HpLC分析表明扩大培养发根中QHS的含量比较低。 改变MS基本培养基中的无机离子的浓度，研究不同无机离子对发根生长和QHS的合成的影响。 l、KN03为18.79×10-3M时有利于1601- L-1生长，为14. 84×10-3M时有利于QHS的合成。NH-4N0-3浓度在10.93-12. 49×10—3M范围内有利于1601-L-1生长，在0-20.62×10-3M范围内对QHS的合成影响不大，大于20. 62×lO-3M不利QHS的合成。培养基中NH-4+／N0-3-比值为0. 37-0. 4-0.52:1时有利于发根的生长，比值为0.52 - 0.58:1时有利于QHS的合成。 2、H-2P0-4-浓度为2.498×10-3M时有利于发根的生长在0-2. 498×l0-3M范围内，随着浓度的提高，促进发根的生长。培养基中的H2P4 -的浓度在0-1.249×lO-3M的范围内，随着浓度的提高，促进QHS的合成，为1.249×10-3M时QHS的含量最高。 3、培养基中最适16 01-L-1生长的Ca-2+浓度为0.198- 0.766×10-3M，大于或小于该浓度范围，显著地抑制发根的生长。但是，在0-3.695×10-3M范围内，随着培养基中Ca-2+浓度提高，促进QHS的合成，最适Ca-2+浓度为3.695×l0-3M。 4、培养基中不加Mg-2+时，完全抑制发根生长，在0. 142×10-3M-7.506×l0-3M浓度范围内，对发根生长影响没有明显的差别。但是，HPLC和UV分析发根中QHS含量，培养基中不加Mg-2+时，发根中QHS含量最高。 5、培养基中的Fe-2+浓度在0. 25 -1．0×10-3M范围内，同时有利于16 01- L-1的生长和QHS的形成。 6、培养基中最适合予16 01- L-3生长的KI浓度为2.5ppm，大于或小予该浓度均显著地抑制发根的生长，培养基中加入KI明显地降低发根中的QHS的含量。 7、H2BO3对l601-L-l生长影响不大，HPLC分析QHS的含量，培养基中的H3BO3浓度为100ppm和400ppm，QHS的含量分别为1.69mg/g和1.80mg/g(DW)。 8、Cu-2+对1601-L-3的生长影响显著，最适合1601-L-3生长的Cu-2+浓度为1.00ppm，在0 -1.00ppm的浓度范围内，随着培养基中的Cu+浓度的提高，发根的生物量不断增加。培养基中QHS合成的最适Cu2+浓度为0.05ppm，大于或小于该浓度均显著地抑制发根中QHS的合成。 比较光培养和暗培养对发根生长的影响，结果表明光照明显地促进1601-L-l的生长，暗培养明显不利于发根的生长。最适合于发根生长的温度为25℃，大于35℃显著地抑制发根的生长，影响发根的根尖细胞的正常分裂。 改变培养基中的蔗糖浓度和在发根培养的不同时期给培养基中添加蔗糖，试验结果表明蔗糖作为碳源对1601-L-3和1601-L-1的生长具有显著的影响。 (1)培养基中缺少蔗糖显著地抑制发根的生长。 (2)发根培养的前5天时间内，蔗糖浓度为30- 60glL昀培养基最有利于发根的生长，50glL的培养基中的发根生长最快，培养基中的蔗糖浓度大于60g/L小于30g／L时，发根的生物量增加较少。 (3)发根培养至第15天时，蔗糖浓度为60g/L的培养基最有利予发根的生物量的增加。发根培养至30天时，蔗糖浓度为60-90g/L的培养基，发根的生物量的增加相差不大，但是为蔗糖浓度为30-40g/L的培养基中的发根生物量一倍。 (4)发根培养过程中，分别于第5和15天给蔗糖浓度为30g/L的培养基中添加一次或二次蔗糖，使培养基中的蔗糖终浓度相当于60g/L或90g/L，培养至30天时，添加蔗糖的培养基中的发根的干重生物量相当于不添加蔗糖培养基中的发根生物量一倍，相当于初始蔗糖浓度为60g/L和90g/L培养基中发根的生物量。 (5)随着培养基中蔗糖浓度的提高，发根干重/鲜重比显著增加。培养基中的蔗糖的消耗量与发根生物量的增加呈正相关，蔗糖消耗越多，发根生物量的增加越大。 比较pH值对发根生长和QHS合成的影响表明，灭菌前pH值在5.O-6.5范围内的培养基适合予1601-L-1的生长，小于5.O不利于发根的生长，pH5.8有利于1601-1-1生长和QHS的生物合成。发根收获时培养基中的pH值一般为4.5-5.2. pH7.O抑制发根的生长，pHl0.O对发根具有强烈的致死作用。发根在培养过程中，对培养基中的pH值具有显著的调节作用，发根能在很短的时间内(24- 48hrs)使pl:l值为5.8、6.4、7.0培养基降低到pH4. 5-5.2，pH为5.8的培养基有利于QHS合成。 比较不同基本培养基对发根生长和QHS合成的影响，试验结果表明N6、DCR、Litvay培养基有利于1601-L-1的生长，WS、White、B5培养基不利于发根的生长。DCR培养基中的QHS含量最高。 根据三水平试验选用三水平正交表来安排试验的原则，选用三水平正交表L7(3-)，研究多因子效应对发根生长和QHS合成的影响，试验结果表明，Mg2+，Fe2+，Mn-2+，NH4NO3，KN03 ,KI,Ca-2+为发根生长的主要因子，NH4N03，KNOs，Mg2+，Ca2+，肌醇为QHS合成的主要因子。 通过TLC分析发根中QHS和其它化学成分，同时比较发根和无菌苗及野生植株的化学成分，发根和无菌苗均能合成包括QHS在内的野生青蒿叶片中的大部分非挥发性的化台 物。 研究青蒿植株在发育过程中QHS的含量的变化以及发根、无菌苗和野生青蒿中QHS的合成，HP分析结果表明，l、不同的单株青蒿之间的QHS量相差很大。2、同一植株幼 叶的QHS含量比老叶的QHS含量高。3、不同单株青蒿之间达到最高QHS含量的时间不一样，开花期或开花之前。4、无菌苗（带根）或者不带根丛生芽均能合成QHS，但是带根的无菌蕾的QHS量比丛生芽中的QIS的含量高。5、不同发根农杆菌转化的发根系1601-L-1和15834-L-1都能合成ＱＨＳ。

水母雪莲毛状根培养及黄酮类化合物生物合成的调控

水母雪莲(Saussurea medusa Maxim)为菊科凤毛菊属植物,是名贵中药材,其主要活性成分为黄酮类化合物。为解决雪莲资源匮乏，本文开展了利用水母雪莲毛状根培养生产黄酮类活性成分的研究。 在1/2MS液体培养基上研究了不同理化因子对水母雪莲毛状根生长和黄酮类化合物生物合成的影响。实验结果表明:氮源总浓度（包括NH4+和NO3-）为30 mmol/L;NH4+/NO3-比例为5:25;2 %蔗糖和3 %葡萄糖组合;0.5 mg/L GA3和0.5 mg/L IBA;pH 5.8;18 h/d的光照（光强为3500 Lux）;24℃;摇床转速为100 rpm的条件有利于毛状根生长及黄酮类化合物的生物合成。在此培养条件下，经过21 d的培养毛状根生长量达到12.8 g/L（DW），黄酮类化合物合成量为1922 mg/L，即黄酮类化合物含量占毛状根干重的15 %，约为野生水母雪莲植株干重黄酮类化合物含量的25倍。 用MJ和SA两种诱导子分别处理水母雪莲的毛状根，适宜条件下它们均能使毛状根中黄酮类化合物的产量得到提高。实验发现，在水母雪莲毛状根培养过程中，MJ抑制其生长，但提高了黄酮类化合物在毛状根中的百分含量;SA降低了黄酮类化合物在毛状根中的百分含量，但促进其生长。诱导子的作用效果与诱导子的浓度和添加时间有关。在延迟期后期添加浓度为0.02 mmol/L的MJ时黄酮类化合物产量达到 849 mg/L，比对照（633 mg/L）提高34.1 %;在指数生长期中期添加浓度为0.03 mmol/L的SA时，黄酮类化合物产量达到968 mg/L，比对照（633 mg/L）提高52.9 %。在指数生长期前期同时添加浓度为0.02 mmol/L的MJ 和0.03 mmol/L的SA，黄酮类化合物的产量为1125 mg/L，比对照（633 mg/L）提高77.7 %。 另外采取热水、碱提取，乙醇沉淀获得水母雪莲毛状根多糖。进一步用α-萘酚—浓硫酸法进行定性、定量分析，测得水母雪莲毛状根中水溶性多糖与碱溶性多糖的含量分别为2.453 %和3.391 % 。