Production of Triterpenoid Anti-cancer Compound Taraxerol in Agrobacterium-Transformed Root Cultures of Butterfly Pea (Clitoria ternatea L.)
- 作者
- Swasti S. Swain, Kedar K. Rout, Pradeep K. Chand
- 杂志
- Applied Biochemistry and Biotechnology（2012）
- DOI
- 10.1007/s12010-012-9791-8
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
利用蝶豆（Clitoria ternatea L.）的毛状根培养体系高效生产具有抗癌活性的三萜类化合物taraxerol，以替代天然药用植物根部来源。
研究策略
通过农杆菌介导转化蝶豆外植体诱导毛状根，建立可稳定生长的根克隆；利用Southern杂交和RT-PCR验证T-DNA整合与表达；提取毛状根次生代谢物，通过柱层析纯化taraxerol，并用IR、NMR、MS表征；采用HPTLC定量比较不同农杆菌株系毛状根与天然根中taraxerol含量。
核心内容
本研究利用农杆菌介导的遗传转化，在蝶豆（Clitoria ternatea L.）外植体上诱导产生毛状根，建立了可持续生产三萜类抗癌化合物taraxerol的培养体系。通过Southern杂交和RT-PCR确认了T-DNA的整合与表达，采用柱层析结合IR、NMR和MS对taraxerol进行纯化表征，并以HPTLC定量比较不同毛状根克隆与天然根中的含量。结果显示，LBA9402菌株诱导的HRL1A3克隆产量最高，达13.5 mg/g干重，是天然根（3.33 mg/g干重）的约4倍；虽然A4T诱导的毛状根生长最快（45天生物量9.2 g），但taraxerol含量较低（5.75 mg/g干重），而所有毛状根克隆的taraxerol含量均高于天然根，产量在45天达峰值。该研究首次报道了蝶豆毛状根培养生产taraxerol，为获取这一抗癌植物化学物提供了不依赖天然采挖的可持续替代来源，同时有助于保护被过度利用的药用植物资源。
创新点
首次报道在农杆菌转化的蝶豆毛状根培养中生产抗癌植物化学物taraxerol；建立了可持续生产taraxerol的毛状根培养体系；产量较天然根提高约4倍。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Clitoria ternatea L.（蝶豆）毛状根（rhizoclones） | 甲羟戊酸（MA）途径→三萜生物合成 | rolB | — | 调控 | 来自Agrobacterium rhizogenes TL-DNA，与毛状根诱导和生长相关 |
| Clitoria ternatea L.（蝶豆）毛状根（rhizoclones） | 冠瘿碱合成 | ags | agropine synthase（农杆碱合成酶） | 催化 | TR-DNA基因，RT-PCR验证表达 |
| Clitoria ternatea L.（蝶豆）毛状根（rhizoclones） | 冠瘿碱合成 | man2 | mannopine synthase（甘露碱合成酶） | 催化 | TR-DNA基因，RT-PCR验证表达 |
关键发现
- 最高taraxerol产量为13.5 mg/g干重（LBA9402诱导的HRL1A3），天然根为3.33 mg/g干重，产量提高约4倍
- A4T诱导的毛状根生长最快（45天生物量9.2 g，根长33.5 cm），但taraxerol含量低（5.75 mg/g干重）
- LBA9402诱导的毛状根生长最慢（45天生物量2.9 g，根长9.2 cm），但taraxerol含量最高
- A4诱导的HRA2D3中间水平（8.5 mg/g干重）
- 所有毛状根taraxerol含量均高于天然根（3.33 mg/g干重），最低的HRT3B4也有4.35 mg/g干重
- taraxerol产量在45天达到最大值。
研究结论
基因转化蝶豆毛状根培养可作为天然根的可持续替代来源，用于生产具有抗癌等药理活性的三萜类化合物taraxerol，同时有利于保护被过度采挖的药用植物资源。