喜树根器官培养和抗癌物质喜树碱生成的研究.doc

喜树根器官培养和抗癌物质喜树碱生成的研究

袁月姗刘梓璇

指导老师：吴鸿（教授）杨跃生（教授）

(华南农业大学生命科学学院广州510642)

喜树（Camptothecaacuminata）为我国南方特有树种，其所产生的喜树碱（Comptothecin）具有抗癌活性。由于长期以来过度采伐自然环境的破坏以及人工培育技术滞后等原因,目前的喜树资源十分有限。近年来，用生物技术的方式生成喜树碱的工作得到了国内外研究人员的重视。本研究旨在探讨根器官在离体培养条件下的表现，为应用生物技术生产喜树碱提供理论依据和技术资料。

本研究的实验材料取自幼胚无菌萌发的小苗的根器官（图1）；切除了根系的小苗枝干可以继续培养形成新的根系供实验使用（图2）。

图1，幼胚无菌萌发的小苗

图2，小苗枝干形成新的根系

ba本研究采用荧光显微法观察植株中喜树碱的分布，发现小苗的根茎叶均有喜树碱的存在(图3)。

b

a

c

c

d

d

图3，喜树碱定性检测（蓝色的荧光显示喜树碱的存在）。a，喜树碱标准样对照；b，根压片；c，叶纵切片；d，茎横切片

离体的根器官在培养条件下能够增殖生长。本研究采用乙醇超声法提取根器官中喜树碱并用薄层色谱法测定喜树碱含量并进行定量比较，结果如表1所示。

表1，喜树根器官在不同条件下的生长量和喜树碱含量的比较

项目

3个月龄的小苗的根

4个月龄的小苗的根

在固体培养基上培养1个月的3个月龄的小苗的根

在液体培养基中培养1个月的3个月龄的小苗的根

根器官重量（g）/株

0223

0278

0293

0378

喜树碱重量(μg)/g（鲜重）

3860

4662

6965

7472

喜树碱含量(μg)/株

0861

1296

2041

2824

表1的实验数据说明，离体培养的喜树根具有合成喜树碱的能力，表现为单位重量的喜树幼根中喜树碱含量的增加。其中，培养时间为30天，1g喜树根平均增加喜树碱约33μg。离体培养的根中的喜树碱的浓度比非离体的根器官中的喜树碱浓度要高的情况，预示离体的根器官具有更高的合成喜树碱的能力，不过也不能够排除非离体的根器官所合成的部分喜树碱转移至茎叶的可能性。

植物生物技术在离体培养方面可以分为三个层次，即细胞水平组织水平和器官水平。植物的根是能够进行无限生长的器官，又在多种情况下是合成某种特殊的次生代谢产物的重要场所甚至是唯一的场所，因此，根器官培养相对于其他层次的培养在次生物质生产方面具有特殊的优势。在一般情况下，相对于草本植物，木本植物根器官的离体培养比较困难，因此，喜树根的离体培养至今未见报道。本研究确认了离体培养的根器官不仅具有生成喜树碱的能力，而且其能力可能还强于非离体的根。同时，试验还发现喜树离体的根器官能够很好地适应液体培养的环境条件。这些研究结果为应用生物技术大量培养离体的根器官生产喜树碱提供了有力的事实依据。