PRODUCTION OF ARTEMISININ IN TISSUE CULTURES OF ARTEMISIA ANNUA
- 作者
- M.S.R. NAIR, NANCY ACTON, DANIEL L. KLAYMAN, KAROLYN KENDRICK, DOMINICK V. BASILE, SETH MANTE
- 单位
- Division of Experimental Therapeutics, Walter Reed Army Institute of Research, Washington, DC 20307-5100; Department of Biology, Herbert H. Lehman College of CUNY, Bronx, New York 10468; The New York Botanical Garden, Bronx, New York 10458
- 杂志
- Journal of Natural Products（1986）
- DOI
- 10.1021/np50045a021
- 所属领域
- 植物组织培养
- 关键词
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解决的核心问题
青蒿素是有效的抗疟药物，但黄花蒿中含量低且化学合成不经济，需要开发可行的替代生产方法。本研究旨在评估利用组织培养技术生产青蒿素的可行性。
研究策略
利用黄花蒿的茎、叶和花蕾等外植体，在改良MS或B5培养基上诱导愈伤组织、根、芽及再生植株，并建立细胞悬浮培养体系；采用HPLC-电化学检测（EC）法对培养物及培养液中的青蒿素进行定性定量分析。
核心内容
本研究利用黄花蒿（Artemisia annua）茎、叶和花蕾外植体，在改良MS或B5培养基上诱导愈伤组织、根、芽及再生植株，并建立细胞悬浮培养体系，采用HPLC-电化学检测法对培养物及培养液中的青蒿素进行定性定量分析。结果显示，叶片外植体诱导的根和再生植株中检测到青蒿素，而愈伤组织和未生根芽中未检出；悬浮培养液中的青蒿素浓度约为8 μg/mL。叶片中青蒿素含量在中国品种中为0.01%–0.5%（干重），美国收集植株最高约0.06%，而本研究中再生植株移栽存活率达98%。这是首次在黄花蒿组织培养的根和再生植株中检测到青蒿素，并发现悬浮培养细胞可将青蒿素释放到培养液中。该结果表明组织培养技术可用于青蒿素生产，且悬浮培养体系具有放大潜力，通过优化培养基和培养条件有望提高产量，为青蒿素的经济生产提供了新途径。
创新点
首次在黄花蒿组织培养的根和再生植株中检测到青蒿素，并发现悬浮培养细胞将青蒿素释放到培养液中，为大规模生产青蒿素提供了新途径。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Artemisia annua（黄花蒿）叶片外植体诱导的根及再生植株 | 青蒿素生物合成 | — | — | 催化 | 在根和再生植株中检测到青蒿素，但未鉴定具体酶 |
| Artemisia annua 细胞悬浮培养系 | 青蒿素生物合成 | — | — | 转运 | 青蒿素被释放到培养液中，浓度约8 μg/mL |
关键发现
- 黄花蒿叶片中青蒿素含量在中国品种为0.01%-0.5%（干重），美国收集的植株最高约0.06%
- 本研究中由叶外植体诱导的根和再生植株中检测到青蒿素，而愈伤组织和未生根芽中未检出
- 悬浮培养液中的青蒿素浓度约为8 μg/mL
- 再生植株移栽存活率达98%。
研究结论
组织培养技术可以生产青蒿素，且悬浮培养体系具有放大生产的潜力；通过优化培养基和培养条件有望提高产量，为青蒿素的经济生产提供可能。