前言：本站為你精心整理了赤柏松研究論文：赤柏松生物技術(shù)研究狀況范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：王啟業(yè)王義強(qiáng)凡利作者單位：中南林業(yè)科技大學(xué)生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

南方紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng)及次生代謝研究

紅豆杉資源非常有限且紫杉醇含量極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足市場的需求。植物細(xì)胞培養(yǎng)具有繁殖速度快，培養(yǎng)條件易于優(yōu)化，培養(yǎng)過程易于人工控制，不受時(shí)間、地域等因素的限制等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇以及對(duì)紫杉醇合成代謝途徑進(jìn)行調(diào)控來提高紫杉醇的產(chǎn)量已成為當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題之一，并已取得了較大進(jìn)展。對(duì)其細(xì)胞培養(yǎng)、紫杉醇合成與代謝調(diào)控、擴(kuò)大培養(yǎng)及分離純化[16-19]等方面開展了廣泛深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)調(diào)控[20-23]、物理控制[24-26]、前體飼喂[27]、添加抑制劑[28]、誘導(dǎo)子調(diào)控[20-21,29-33]、雙液相培養(yǎng)[34]、兩步法培養(yǎng)[35]等一系列技術(shù)均能影響南方紅豆杉的次生代謝。細(xì)胞離體培養(yǎng)縮短了培養(yǎng)周期，這樣不僅有利于培養(yǎng)條件的優(yōu)化，也為通過多種誘導(dǎo)途徑來提高細(xì)胞中次生代謝產(chǎn)物的含量成為可能，南方紅豆杉組培體系的不斷完善為進(jìn)一步研究次生代謝產(chǎn)物的合成與代謝奠定了良好基礎(chǔ)。細(xì)胞培養(yǎng)的最終目的是為了提高紫杉醇的產(chǎn)量，因此利用生物反應(yīng)器替代搖瓶進(jìn)行紅豆杉細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)以及工業(yè)化生產(chǎn)就成為另一個(gè)研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。目前，喜馬拉雅紅豆杉[17]、中國紅豆杉[36-37]、歐洲紅豆杉[17]、曼地亞紅豆杉[38]和云南紅豆杉[39]等均實(shí)現(xiàn)了生物反應(yīng)器的大規(guī)模培養(yǎng)，部分并已投產(chǎn)[38]。但南方紅豆杉細(xì)胞懸浮培養(yǎng)尚未實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器的大規(guī)模培養(yǎng)，還正處在研究階段。另外，近幾年來，國內(nèi)外利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)紫杉醇的研究報(bào)道也不少，但目前利用內(nèi)生真菌來產(chǎn)生紫杉醇的產(chǎn)量并不高，尚未能進(jìn)行工業(yè)化。

南方紅豆杉分子標(biāo)記研究

近年來，隨著分子生物技術(shù)的迅速發(fā)展，植物在蛋白質(zhì)和DNA水平上的遺傳多樣性研究取得了突破性的進(jìn)展，并在物種鑒定和瀕危物種保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來，分子標(biāo)記技術(shù)被廣泛用于動(dòng)、植物遺傳育種、基因診斷、居群遺傳學(xué)、生物系統(tǒng)學(xué)與進(jìn)化研究上，如RAPD標(biāo)記技術(shù)和ISSR分子標(biāo)記技術(shù)，這2種分子標(biāo)志均可揭示種間與種內(nèi)的遺傳多樣性及其進(jìn)化的親緣關(guān)系（但后者比前者穩(wěn)定性和重復(fù)性要好），可進(jìn)一步為開展植物分子輔助育種、遺傳轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)基因等方面的研究提供有價(jià)值的理論依據(jù)。2000年，王艇等[40]采用RAPD技術(shù)，在分子水平上對(duì)南方紅豆杉的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)行了探討。2003年，張宏意等[41]通過隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性方法對(duì)廣東、湖南、江西3省的12個(gè)南方紅豆杉自然居群進(jìn)行了基因組DNA多態(tài)性分析，分析表明南方紅豆杉居群間的遺傳距離與這些居群的地理分布相關(guān)，相同或相鄰產(chǎn)地的居群間的遺傳距離較小，不同產(chǎn)地個(gè)體間的遺傳距離較大。2005年，王貴榮等[42]通過對(duì)6個(gè)紅豆杉種進(jìn)行RAPD遺傳多樣性分析和染色體鑒定，得出南方紅豆杉與中國紅豆杉的遺傳距離最小，西藏紅豆杉與曼地亞紅豆杉的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，6個(gè)紅豆杉種染色體數(shù)均為2n=24，為進(jìn)一步保護(hù)和利用中國的紅豆杉資源提供進(jìn)化分子遺傳學(xué)方面的依據(jù)。2007年，李振宇[43]根據(jù)cpDNA基因間隔區(qū)對(duì)南方紅豆杉的種群遺傳結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)地理進(jìn)行了研究，同年，黃麗潔[44]采用葉綠體SSR技術(shù)對(duì)南方紅豆杉的遺傳多樣性和遺傳距離進(jìn)行了研究，并認(rèn)為南方紅豆杉具有中等水平遺傳多樣性，不同地區(qū)間遺傳分化小，種群和地區(qū)間基因流較大。2008年，茹文明等[45]通過RAPD技術(shù)對(duì)南方紅豆杉8個(gè)自然種群的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，得出南方紅豆杉種群瀕危的主要原因不是其遺傳多樣性，而可能是由其本身生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性及其生存環(huán)境破壞所致的。為進(jìn)一步探討南方紅豆杉瀕危原因和對(duì)該物種的保護(hù)、進(jìn)化潛力及種質(zhì)資源利用等方面提供分子遺傳學(xué)數(shù)據(jù)。2009年，張蕊等[46]利用ISSR分子標(biāo)記對(duì)來自10省區(qū)15個(gè)南方紅豆杉代表性種源進(jìn)行了種源遺傳多樣性及地理變化、種源遺傳分化等方面的研究，得出了與上面相一致的結(jié)論。同年，張玲玲[47]通過RAPD和ISSR2種分子標(biāo)記對(duì)福建省的南方紅豆杉遺傳多樣性進(jìn)行了初步研究，并對(duì)其RAPD和ISSR2種指紋圖譜進(jìn)行了比較分析。2010年，李乃偉等[48]采用ISSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)南方紅豆杉遷地保護(hù)小種群及其衍生自然種群小斑塊（小居群）的遺傳多樣性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，南方紅豆杉遷地保護(hù)各自然小居群間的遺傳距離與其地理生境有關(guān)，而與其地理距離并無顯著的相關(guān)性。2011年，李乃偉等[49]又對(duì)南方紅豆杉野生種群、遷地保護(hù)栽培種群及遷地保護(hù)衍生種群的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行ISSR分析和比較，得出南方紅豆杉遷地保護(hù)衍生種群的遺傳多樣性與野生種群接近，這為南方紅豆杉的物種遷地保護(hù)提供了有力依據(jù)。

南方紅豆杉基因工程研究

隨著基因工程技術(shù)的不斷成熟，植物基因工程在育種和研究天然活性物質(zhì)生物合成的分子機(jī)制上起到了極大的促進(jìn)作用，它能突破常規(guī)育種的局限性，加快變異速度，快速獲得植株新品種。組織培養(yǎng)體系的建立與優(yōu)化為南方紅豆杉轉(zhuǎn)基因的研究提供了基礎(chǔ)和前提。目前，紫杉醇生物合成過程中的部分關(guān)鍵酶基因已成功克隆并進(jìn)行了相關(guān)功能研究。2007年，燕麗娜等[50]以南方紅豆杉的新鮮嫩葉中基因組DNA為模板，克隆測(cè)序得到紫杉烷7β-羥基化酶的全長基因，并對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)化分析。2010年，肖穎等[51]以南方紅豆杉愈傷中提取總RNA，成功得到紫杉二烯合成酶cDNA的全長序列，為南方紅豆杉轉(zhuǎn)基因做好了前期準(zhǔn)備工作。同年，黃仕杰等[52]成功克隆了紫杉醇下游合成途徑關(guān)鍵酶之一的紫杉烷13α-羥化酶基因，并對(duì)其進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，為利用代謝工程技術(shù)生產(chǎn)紫杉醇或其前體物質(zhì)提供了分子基礎(chǔ)。次年，程抒劼等[53]又成功克隆了能夠催化10-去乙酰巴卡亭Ⅲ10位的乙酰，從而生成紫杉醇生物合成途徑中的最后一個(gè)雙萜中間體-巴卡亭Ⅲ的10-去乙酰巴卡亭-10-乙酰轉(zhuǎn)移酶基因，這就為紫杉醇的進(jìn)一步商業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。隨著紫杉醇合成相關(guān)基因的一個(gè)個(gè)成功克隆，通過DNA重組技術(shù)獲得產(chǎn)紫杉醇含量高的轉(zhuǎn)基因植株即將成為可能。