诱导子影响药用植物组织培养生产次生代谢产物的研究进展.pdfVIP

诱导子影响药用植物组织培养生产次生

代谢产物的研究进展

【摘要】药用植物次生代谢物在植物药效方面发挥重要作用，对植物外施诱

导子可以诱导植物次生代谢物积累。诱导子作为植物生长调节信号，可以调控植

物新陈代谢途径，促进植物愈伤组织的正常生长发育，进而提高植物次生代谢产

物的积累，在农业生产中具有广泛的应用价值。文章重点就现阶段对于药用植物

愈伤的研究概况及诱导子在其次生代谢产物合成过程中的功能机理等内容做一综

述。系统阐述了诱导子的分类、诱导子的作用机制以及诱导子对愈伤组织次生代

谢产物累积的影响。

关键词：诱导子；药用植物；愈伤组织；次生代谢产物

中国是药用植物资源最丰富的国家之一，对药用植物的发现、使用和栽培有

着悠久的历史。药用植物含有的微量的次生代谢物质，具有重要的药理活性作用，

是医药、食品添加剂和工业产品的生产原料。目前，药用植物主要以传统的人工

栽培方式进行生产，生产周期长、成本高，难以满足中药资源不断增长的需求。

植物组织培养技术可在离体培养的微环境中，通过调节各种生长参数和因素控制

植物成分的生长和生产，其中有些药用植物次生代谢产物含量大于或等于原植物

的含量，如人参皂苷、紫杉醇、青蒿素等的离体培养生产已经达到了工业化水平。

通过代谢工程手段定向诱导目标次生代谢产物的合成，为药用植物次生代谢调控

研究提供了新思路。利用外源诱导子（elicitor）诱导细胞积累次生代谢产物，

是目前植物次生代谢领域的研究热点。诱导子能改变次生代谢途径中催化酶的活

力，诱导植物体内关键酶基因表达，从而提高特定次生代谢产物的积累。本文对

目前应用广泛的非生物和生物诱导子影响药用植物组织培养生产次生代谢产物的

研究进行系统综述，以期为系统认知和深入探索外源诱导子提高植物次生代谢产

物的产量提供参考。

[1]

1诱导子的定义与分类

1.1诱导子的定义

诱导子是一类特殊的触发因子，从广义上来讲，诱导子是能增强有关酶活力

并改善细胞次生代谢水平的一种外部因素；从狭义上讲，诱导子是指一种信息，

通过在植物细胞内的传导，诱导相关基因的表达从而引起植物的各种生化反应，

改变细胞酶活力进而提高次生代谢产物含量。在实验过程中，要充分考虑诱导子

的各种影响，使诱导子的作用充分发挥。

1.2诱导子的分类

根据防卫反应可分为内源性诱导子(endogenouselicitor)和外源性诱导子

(exogenouselicitor)，前者指来自植物细胞的诱导子，后者指来自植物细胞

以外的其他可诱导防卫反应的因子。根据特异性可分为特异性诱导子(specific

elicitor)和非特异性诱导子(non-specificelicitor)。根据来源可分为生物

诱导子(bioticelicitor)和非生物诱导子(abioticelicitor)，生物诱导子

是指植物在防御病原体感染过程中产生的物质，包括分生孢子、真菌诱导子和病

毒诱导子，非生物诱导子主要是起诱导作用的理化因子，如激素类物质水杨酸

(SA)、茉莉酸(JA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、稀土元素、一氧化氮、重金属盐类以及

电场等，能促进植物细胞形成抗毒素的信号因子。

[1]

2诱导子作用机理

诱导子具有特异性、高效性、协同效应、时间效应、浓度效应等特点。诱导

子刺激植物代谢活动发生的一系列的改变，是一个连续的、逐渐变化的、复杂的

信号传递和转导过程。诱导子促进次生代谢产物生成的机制目前还缺乏系统的解

释，但有一种假说已被普遍接受，即诱导子作为一种外界刺激信号，被植物细胞

膜上的受体所识别并结合。这引发了一系列的反应，改变了植物抗毒素产生过程

中酶的合成和活性。诱导子首先被细胞膜上的受体识别并结合在一起，这一过程

将引起膜上电位的变化，并导致一系列反应。信号在细胞内通过Ca、cAMP、水

2+

杨酸、茉莉酸等第二信使传递，信号分子逐渐放大，引起植物基因表达发生变化，

调节植物次生代谢产物生物合成途径中相关酶的活性，最终刺激植物发生防御反

应，诱导特定次生代谢产物的生成和积累（图1）。

图1诱导子促进次生代谢产物生成的机制示意图

3诱导子对药用植物愈伤组织生产