外界环境条件对悬浮培养玫瑰茄细胞生长与积累泛醌的调控研究
1.不同光质对培养玫瑰茄细胞生长与形成泛醌的调控
不同波长的光通过其相应的光受体,即光敏色素,可以对细胞的代谢途径产生广泛的调控。为了考查不同光质对悬浮培养玫瑰茄细胞泛醌的形成是否具有调控作用,应用不同滤光膜产生各种单色光,以及由日光灯产生白光、黑暗遮光等,形成黑暗、白光、红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫光等光场,并保持其余培养条件不变。结果表明,不同光质对玫瑰茄细胞泛醌积累调控不显著;但对干物质生物量有较大影响,在绿光下干物质含量最高(12.46g/L),紫光下最低(8.37g/L),后者仅为前者67%左右。由于光质对泛醌积累的调控作用不大,因此泛醌的总含量主要取决于生物量,而在红光和绿光下分别得到了最大总泛醌含量。
2.L-抗坏血酸(维生素C)对悬浮培养玫瑰茄细胞生长及泛醌积累的调控
随着维生素C浓度的提高,细胞的生物量出现了一定程度的下降,由于培养基的pH随着维生素C浓度的提高而进一步下降,使得细胞生长在较酸性环境,从而使细胞生长呈现出一定程度的抑制。维生素C对泛醌的积累调控不是十分明显,大多数维生素C浓度下,含量相差不是很大,仅在较高的维生素C含量(1mol/L)时,泛醌含量出现了轻微的降低,这可能是细胞活力降低有关。
3.氧化型谷胱甘肽(GSSG)对悬浮培养玫瑰茄细胞生长及泛醌积累的调控
利用氧化型谷胱甘肽形成氧化逆境,以观察对悬浮培养玫瑰茄细胞的生长及泛醌合成的调控。两个不同的时间添加氧化型谷胱甘肽均对泛醌积累没有明显的影响,所得比含量相差无几,但对细胞生物量及含水量产生了较大影响。在接种前加入氧化型谷胱甘肽时,收获细胞鲜重高,干重少,表现为干物质含量低;而在第10天加入氧化型谷胱甘肽,结果却与之相反。在接种前加入氧化型谷胱甘肽,在其浓度为30mg/L时获得最大产量。
4.泛醌合成的前体对悬浮培养玫瑰茄细胞泛醌合成的调控
酪氨酸对玫瑰茄细胞的生长影响不大,不同梯度处理下与对照获得了大致相仿的生物量。添加了酪氨酸时,泛醌累量均比对照高出了一点,但它们之间并没有表现出差异,这说明培养的玫瑰茄细胞其内源的苯环来源是充足的,或将酪氨酸转化为泛醌合成的苯环来源其效率是不高的。(https://www.daowen.com)
5.对羟基苯甲酸对悬浮培养玫瑰茄细胞生长及泛醌积累的调控
对泛醌合成的苯环部分来说,对羟基苯甲酸(PHBA)是更为直接的前体。PHBA对悬浮培养玫瑰茄细胞的生长及泛醌积累均有一定程度的促进作用,但幅度不是很大。甲硫氨酸(L-Met)对悬浮培养玫瑰茄细胞生长与泛醌合成的调控在于,泛醌苯环部位的2、3、5位上都具有甲氧基和甲基,在泛醌合成过程中,它们都是由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基,经甲基化作用加合上去的。因此,甲硫氨酸也是泛醌合成的前体之一。
接种前加入L-Met,在低浓度(小于10mg/L时)时,对玫瑰茄细胞生长略有促进作用,而在L-Met大于10mg/L时,对玫瑰茄细胞生长表现出一定程度的抑制,特别在50mg/L时,抑制现象更为明显。在第7天和第12天加入L-Met时,对玫瑰茄细胞的生长未能表现出有规律性的影响,与对照大致相差不大;在0、7天加入L-Met时,检测到其对泛醌合成有一定的良好作用,但仍未能表现出随L-Met浓度的增加而升高的关系,说明内源的甲基供给不是泛醌合成的主要限制因素;在第12天加入L-Met时,对泛醌的合成与对照相当。
6.甲羟戊酸对悬浮培养玫瑰茄细胞泛醌合成的调控
甲羟戊酸与对羟基苯甲酸的组合对泛醌的积累仍然没有明显的效应,与添加对羟基苯甲酸时的效果相仿,说明泛醌是一个比较难于调控的初级代谢物。
7.固醇抑制剂对玫瑰茄细胞生长与泛醌合成的调控
经甲羟戊酸合成异戊二烯链后,除作为泛醌侧链外,还可作为多萜醇、胆固醇、异丙醇等的前体物质。双氯苯醚咪唑是一种固醇抑制剂,它通过抑制甾醇C-14脱甲基使合成固醇的前体麦角甾醇的生物合成受阻,从而抑制固醇的生物合成,因而减少了前体的流失。双氯苯醚咪唑是一个对植物细胞生长有很强抑制与毒害作用的物质,在接种前及培养至7天时添加,均导致细胞不能生长,甚至自溶死亡,甚至在第12天加入时,随着浓度的提高也表现出明显的毒害作用,表现在细胞生物量随之降低。双氯苯醚咪唑也确实表现出了截流的明显效果,虽然生物量有所降低,但泛醌含量却有明显增加,说明在低浓度添加(5或10mg/L)对获得较高的泛醌产量是有利的。