高级醇 · 代谢工程文献库

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Determination of lignans, phenolic acids and antioxidant capacity in transformed hairy root culture of Linum usitatissimum

作者
Ahmed M. M. Gabr, Hoda B. Mabrok, Emam A. Abdel-Rahim, Mohamed K. El-Bahr, Iryna Smetanska
单位
Department of Plant Biotechnology, Genetic Engineering & Biotechnology Division, National Research Centre (NRC), Cairo, Egypt; Agricultural Faculty, Department of Plant Food Processing, University of Applied Science Weihenstephan-Triesdorf, Weidenbach, Germany; Department of Nutrition and Food Science, Food industry and Nutrition Division, National Research Centre (NRC), Cairo, Egypt; Faculty of Agriculture, Department of Biochemistry, Cairo University, Cairo, Egypt
杂志
Natural Product Research（2018）
DOI
10.1080/14786419.2017.1405405
所属领域
代谢工程
关键词
Agrobacterium rhizogenesLinum usitatissimumantioxidant capacityhairy root culturelignansphenolic acids
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解决的核心问题

利用发根农杆菌转化亚麻根建立毛状根培养体系，以提高木脂素和酚酸等次生代谢产物的积累。

研究策略

用发根农杆菌 A4 菌株转化亚麻根组织获得毛状根培养物，通过 HPLC 定量检测木脂素（SDG、SECO、MAT）和酚酸含量，并用 DPPH 和 ABTS 法评估抗氧化活性，与非转化根培养物进行比较。

研究路线图

100%
研究问题：建立亚麻毛状根培养体系以提高木脂素和酚酸积累
策略：用发根农杆菌A4转化亚麻根获得毛状根，比较转化与非转化根培养物
关键改造1：建立两种毛状根体系（HRR根来源、HRC愈伤组织来源）
关键改造2：ro/B基因调控苯丙烷通路基因表达
结果：代谢产物含量显著提升 + 抗氧化活性增强
结论：毛状根培养体系可高效积累木脂素和酚酸
子结果1：HRR vs HRC：酚酸+56.95%，木脂素+42.74%
子结果2：总木脂素+55.5%，总酚酸×3.5，DPPH×2.9，ABTS×1.76
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核心内容

本研究以亚麻（Linum usitatissimum）根为外植体，利用发根农杆菌A4菌株转化建立毛状根培养体系，并通过HPLC定量检测木脂素和酚酸含量，以DPPH和ABTS法评估抗氧化活性，与非转化根培养物进行比较。结果显示，转化根中总木脂素（SDG、SECO、MAT）含量较非转化根提高55.5%，其中SECO浓度从1.099升至2.107 μmol/g DM，而SDG（0.130 μmol/g DM）和MAT（0.236 μmol/g DM）仅在转化根中检出。总酚酸含量较对照提高约3.5倍（40.259对11.440 μmol/g DM），芥子酸从4.162升至21.786 μmol/g DM，阿魏酸从0.367升至1.541 μmol/g DM。抗氧化活性方面，DPPH清除活性提高2.9倍，ABTS清除活性提高1.76倍。此外，由根获得的毛状根（HRR）相比由愈伤组织获得的毛状根（HRC），酚酸含量提高56.95%，总木脂素提高42.74%。该研究成功建立了以亚麻根为外植体的高效毛状根培养体系，为木脂素和酚酸类次生代谢产物的规模化生产提供了可行工具。

创新点

首次从亚麻根外植体建立高效毛状根培养体系（HRR），与从愈伤组织获得的毛状根（HRC）相比，酚酸含量提高56.95%、总木脂素提高42.74%；SDG 和 MAT 仅在转化根中检测到，而非转化根中未检出。

研究对象（2）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Linum usitatissimum (亚麻) 毛状根培养物 木脂素生物合成通路 — — — 由 Agrobacterium rhizogenes A4 转化植物根获得，相比非转化根培养物，总木脂素提高55.5%，SDG和MAT仅在转化根中检出。
Linum usitatissimum (亚麻) 毛状根培养物 苯丙烷代谢通路/酚酸生物合成 ro/B — 调控 ro/B 基因在转化根中通过PCR确认，可能作为转录激活因子/介导因子上调苯丙烷途径基因（如苯丙氨酸解氨酶），促进酚酸和木脂素积累。

关键发现

  1. 总木脂素（SDG、SECO、MAT）含量在转化根培养物中比非转化根培养物高55.5%
  2. SECO 浓度在转化根中为2.107 μmol/g DM，非转化根为1.099 μmol/g DM
  3. SDG（0.130 μmol/g DM）和MAT（0.236 μmol/g DM）仅在转化根中检出。总酚酸含量在转化根中约比对照高3.5倍（转化根40.259 μmol/g DM，非转化根11.440 μmol/g DM），其中芥子酸从4.162升至21.786 μmol/g DM，阿魏酸从0.367升至1.541 μmol/g DM。DPPH自由基清除活性提高2.9倍，ABTS自由基清除活性提高1.76倍（分别p≤0.001和p≤0.05）。此外，由根获得的毛状根（HRR）相比由愈伤组织获得的毛状根（HRC），酚酸含量提高56.95%，总木脂素提高42.74%。

研究结论

成功建立了以亚麻根为外植体的发根农杆菌转化高效方案，该毛状根培养体系可作为积累木脂素和酚酸等次生代谢产物的有用工具，有望用于有价值木脂素的生产。