[發明專利]通過組織培養持續獲得植物次生代謝產物的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310043116.9
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103120124A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 陳集雙;賈明良;張本厚;歐陽平凱;金磊磊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: A01H4/00
• 分類號: A01H4/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

技術領域

本發明屬于植物生物技術領域；具體涉及一種通過組織培養持續獲得植物次生代謝產物等有效成分的方法及實現這一方法的裝置。

背景技術

次生代謝產物是由次生代謝產生的一類細胞生命活動或植物生長發育正常運行的非必需的小分子有機化合物，其產生和分布通常有種屬、器官、組織以及生長發育時期的特異性。可分為苯丙素類、醌類、黃酮類、單寧類、萜類、甾體及其甙、生物堿七大類。藥用植物中次生代謝產物是其發揮藥用作用的關鍵成分。

植物次生代謝產物是植物對環境的一種適應，是在長期進化過程中植物與生物和非生物因素相互作用的結果。在對環境脅迫的適應、植物與植物之間的相互競爭和協同進化、植物對昆蟲的危害、草食性動物的采食及病原微生物的侵襲等過程的防御中起著重要作用。

植物特別是藥用植物中含有豐富的次生代謝產物，有的代謝產物對人體疾病具有顯著的療效，因此植物的次生代謝產物受到了非常高的重視。一般情況下，植物次生代謝產物是從種植或自然分布的植物體中提取得到，而對于某種次生代謝產物的大量需求往往會導致某種植物的利用采摘過度，如紫杉醇的利用導致紅豆杉的瀕危就是一個很好的例子。

因此，人們開始采用植物組織培養的方法來進行特定植物的培養來進行次生代謝產物的生產。但傳統植物組織培養的方法具有低通量和高人工消耗的缺點，反應器的應用是一個比較好的解決方案。傳統的反應器培養只是針對植物細胞的培養，而植物次生代謝途徑是高度分支的途徑，這些途徑在植物體內或細胞中并不全部開放，而是定位于某一器官、組織、細胞或細胞器中并受到獨立的調控。它們是細胞生命活動或植物生長發育正常運行的非必需的小分子化合物，其產生和分布通常有種屬、器官、組織以及生長發育時期的特異性，因此特定植物組織器官的培養對次生代謝產物的獲得是必須的。

植物次生代謝產物積累到一定的濃度后往往會抑制其進一步的產生，因此及時的移去生長環境中產生的代謝產物，使其控制在一定的濃度范圍內對次生代謝產物的持續生成具有非常重要的作用。實際生產過程中需要一種大批量持續獲得培養植物器官和組織的途徑，進一步可以通過調控外在的環境等因子來使得植物產生并提高產量，并通過一定的方法控制次生代謝產物的濃度。本發明即提供了此種方法并公開了實現上述方法的裝置。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的缺點和不足，提供一種通過植物組織培養方法大批量、持續的獲得次生代謝產物的方法。

本發明的另一目的在于提供一種實現上述通過組織培養方法獲得次生代謝產物的方法的裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現：通過植物組織培養方法對植物進行組織器官水平的培養獲得批量的植物材料，而后通過創造合適的培養條件、逆境脅迫環境或添加誘導因子使植物材料產生所需的大量次生代謝產物，而后通過對植物體及培養液來進行提取從而獲得所需要的次生代謝產物。

本發明的通過植物組織培養方法獲得次生代謝產物的方法更具體的包括下述步驟：

（1）植物體批量獲得，也即植物體批量擴繁：將植物體處理后接種入本發明所述的裝置中進行培養參數設定后，進行規?；囵B，根據需要進行下一步的操作；

（2）植物次生代謝產物的產生及誘導：將獲得的植物體在一定的培養條件下產生或進行誘導以獲得需要的次生代謝產物；

（3）植物次生代謝產物的收集和提?。焊鶕紊x產物存在的部位，以及次生代謝產物的特性進行次生代謝產物的收集提取操作以獲得所需；

所述（1）中植物體的處理方法為一般植物組織培養方法中將滅菌后或無菌狀態的外植體接種至固體培養瓶或培養反應器裝置中。根據不同的植物及培養目的接種不同的外植體類型。所述培養用反應器裝置是利用間歇浸沒原理設計的植物生物反應器變型。

所述植物生物反應器裝置的培養因素主要有：

培養基：根據植物種類的不同進行不同培養基的確定及激素種類及濃度的選擇，包含現有的培養基類型及通過改良后的培養基類型；

培養基pH：用于培養擴繁的pH為植物適宜生長的范圍為5.0~7.0，優選5.5~6.5；

浸沒頻率：根據植物種類不同調整不同的浸沒頻率，1min/24h~24h/24h，優選3min/18h~30min/3h；

接種密度：1個/L~300個/L，優選10個/L~200個/L。可以利用可拆卸的多層培養網架來進行植物體的多層培養，來提高培養密度，并且可以提高空間利用效率。