Enhanced production of asiaticoside from hairy root cultures of Centella asiatica (L.) Urban elicited by methyl jasmonate
- 作者
- Ok-Tae Kim, Kyong-Hwan Bang, Yu-Su Shin, Min-Jeong Lee, Su-Jin Jung, Dong-Yun Hyun, Young-Chang Kim, Nak-Sul Seong, Seon-Woo Cha, Baik Hwang
- 单位
- Division of Ginseng and Medicinal Crop, National Institute of Crop Sciences, RDA, Suwon 441-857, South Korea; College of Agriculture, Life and Environment Science, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, South Korea; Department of Biology and Institute of Plant Resources, Chonnam National University, Gwangju 500-757, South Korea
- 杂志
- Plant Cell Reports（2007）
- DOI
- 10.1007/s00299-007-0400-1
- 所属领域
- 植物代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
解决积雪草苷在积雪草毛状根中产量极低的问题，建立稳定的遗传转化体系并通过茉莉酸甲酯诱导提高积雪草苷产量
研究策略
利用发根农杆菌R1000转化积雪草获得毛状根，优化外植体区域和共培养时间，筛选转基因系，并以0.1 mM甲基茉莉酸(MJ)处理诱导，通过HPLC检测积雪草苷含量和RT-PCR分析CabAS基因表达
核心内容
该研究针对积雪草毛状根中积雪草苷产量极低的问题，利用发根农杆菌R1000转化积雪草不同外植体区域，建立了高效稳定的毛状根遗传转化体系，并通过茉莉酸甲酯（MJ）诱导提升目标产物含量。研究发现，叶片与叶柄连接处的转化效率最高达14.1%，共培养7天时转化效率可达36.1%。未经MJ处理时，毛状根中检测不到积雪草苷；经0.1 mM MJ处理3周后，积雪草苷含量显著升至7.12 mg/g干重。RT-PCR分析显示，CabAS基因在MJ处理后12小时表达显著上调并维持14天，表明MJ对三萜皂苷合成基因具有持久诱导作用。该优化体系结合MJ诱导，可有效促进积雪草苷积累，为深入研究三萜皂苷生物合成途径及其基因调控机制提供了可靠实验平台，也为其他药用植物毛状根次生代谢产物的生产强化提供了可行思路。
创新点
首次建立高效的积雪草毛状根转化体系；发现MJ强烈诱导毛状根中积雪草苷积累，且CabAS基因表达响应MJ持续时间较长（14天），优于其他植物
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Centella asiatica (L.) Urban hairy roots | 三萜皂苷生物合成 | CabAS | putative β-amyrin synthase | 催化 | MJ处理后12小时表达上调，持续14天 |
| — | — | hpt | hygromycin phosphotransferase | 催化 | 作为筛选标记，赋予潮霉素抗性 |
| — | — | rolB | — | 调控 | 来自Ri质粒，促进毛状根形成 |
| — | — | mgfp5 | green fluorescence protein | 调控 | 作为报告基因，用于可视化验证转化 |
关键发现
- 毛状根转化效率在叶片与叶柄连接处(B区域)可达14.1%
- 共培养7天转化效率最高达36.1%
- 未经MJ处理时毛状根中检测不到积雪草苷，经0.1 mM MJ处理3周后积雪草苷含量达7.12 mg/g干重
- CabAS基因在MJ处理后12小时表达显著上调并维持14天
研究结论
优化后的积雪草毛状根培养体系配合MJ诱导可显著提高积雪草苷产量，该体系适用于三萜皂苷生物合成途径及基因调控研究