王慧芳++李鳳霞++秦立強(qiáng)

摘 要：茄尼醇是一種具有高科技含量和高附加值的化合物，該文通過(guò)查閱文獻(xiàn)，闡述了茄尼醇、毛狀根以及煙草毛狀根中茄尼醇的研究進(jìn)展，同時(shí)對(duì)煙草毛狀根中茄尼醇的研究提出展望，以期待為研究提高煙草毛狀根中次生代謝物茄尼醇含量和穩(wěn)定性的方法和技術(shù)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：茄尼醇 煙草毛狀根 進(jìn)展與展望

中圖分類號(hào)：S567.239 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（b）-0253-02

1 茄尼醇

茄尼醇（solanesol）是一種天然化合物，主要存在于茄科、?？浦参镏?，煙葉中含量最為顯著，可達(dá)到0.3%～3%[1]。1956年，Rowland等[2]首次從煙薰煙葉中分離得到。茄尼醇化學(xué)名稱為九聚異戊二烯醇，是一個(gè)四倍半烯萜醇，分子式C45H74O，分子量為631.07，茄尼醇粗品在常溫下呈棕黑色糊狀，加熱后呈粘稠性的液狀，有芳香味，純品為白色粉狀固體[3]。目前茄尼醇主要從煙葉中提取并進(jìn)行純化，純度可達(dá)到95%以上。

茄尼醇本身具有較強(qiáng)的抗生物活性如抗氧化能力、消炎殺菌能力、抗輻射能力等，用于治療壞血病、胃潰瘍及十二指腸潰瘍、壞死性牙周炎等，有凝血作用，可用于止血；還可治療亞急性肝壞死、急慢性肝炎等[4]。茄尼醇由于其本身特殊的分子結(jié)構(gòu)，可以用于合成多種醫(yī)藥中間體，在醫(yī)藥領(lǐng)域有著極其重要的作用，例如可以合成治療腫瘤藥物、抗艾滋病病毒藥物、抗?jié)兯幬?、泛醌類化合物如輔酶Q10和維生素K2等[5]，尤其是近些年發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)輔酶Q10的生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，使得茄尼醇的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也迅猛攀升。茄尼醇是一種具有高科技含量和高附加值的應(yīng)用型化合物，相信在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，都會(huì)是市場(chǎng)的熱點(diǎn)。

2 毛狀根

毛狀根（hairy root）又稱發(fā)根、發(fā)狀根，是由Smih和Townsend于1907年發(fā)現(xiàn)并提出此概念，他們發(fā)現(xiàn)用發(fā)根農(nóng)桿菌侵染植物外植體能誘導(dǎo)產(chǎn)生毛狀根；Riker等于1930年再次闡述了該現(xiàn)象；1982年Chilton報(bào)道發(fā)根農(nóng)桿菌侵染植物產(chǎn)生發(fā)狀根的機(jī)理；到現(xiàn)在為止，已獲得了300多種植物的毛狀根體系。毛狀根具有生長(zhǎng)速度快、遺傳性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且能夠合成具有該植物特征的次生代謝產(chǎn)物，利用此特點(diǎn)，可以解決藥用植物野生資源短缺、受自然環(huán)境因素影響大、栽培條件受限、人工栽培年限長(zhǎng)、人力成本大、藥用成分含量低及含量不穩(wěn)定等問(wèn)題，為人工利用生物技術(shù)生產(chǎn)合成有效藥用成分提供了一條新途徑。近些年，通過(guò)國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的不斷研究探索，有一些毛狀根已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)研究階段，例如黃芪的毛狀根培養(yǎng)[6]；紫草、人參、長(zhǎng)春花等植物的毛狀根已能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)[7]。另一方面，通過(guò)對(duì)毛狀根的誘導(dǎo)，可以產(chǎn)生再生植株，為分子育種、培養(yǎng)新的種子資源提供了可能。

到目前為止，利用發(fā)根農(nóng)桿菌誘導(dǎo)產(chǎn)生毛狀根，主要集中在雙子葉植物中，現(xiàn)已誘導(dǎo)的毛狀根多集中在茄科、菊科、十字花科、傘形科、五加科、豆科、蓼科等科，主要是草本植物。單子葉植物誘導(dǎo)產(chǎn)生毛狀根的報(bào)道較少見(jiàn)，僅見(jiàn)周立剛等[8]從鴨趾草科植物露水草中誘導(dǎo)形成毛狀根的報(bào)道。

研究發(fā)根農(nóng)桿菌誘導(dǎo)產(chǎn)生毛狀根的主要目的是利用毛狀根產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物，便于進(jìn)一步用于醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)。而次生代謝物的含量積累又與毛狀根的生長(zhǎng)量密不可分。目前研究發(fā)現(xiàn)，影響毛狀根生長(zhǎng)的因素主要有兩方面，一是物理因素，主要包括溫度、pH值、光照、通風(fēng)量、培養(yǎng)容器及方法等。二是化學(xué)因素和生物技術(shù)，主要包括碳源、外源激素、前體物質(zhì)、誘導(dǎo)子等[7]。

毛狀根的擴(kuò)大培養(yǎng)和規(guī)?；a(chǎn)，目前主要利用生物反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行，多種植物已可以利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)產(chǎn)品，但由于技術(shù)水平、工藝和成本等原因，僅少數(shù)植物產(chǎn)品，如人參皂苷、紫草寧、紫衫醇等，在美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用[7]。

3 煙草毛狀根中茄尼醇研究進(jìn)展

目前，關(guān)于煙草毛狀根中茄尼醇的研究較少，國(guó)內(nèi)較全面的有王英娟等[9]的相關(guān)報(bào)道。王英娟等研究發(fā)現(xiàn)，MS液體培養(yǎng)基培養(yǎng)出的煙草毛狀根含量更高，但仍比廢棄煙葉中的茄尼醇含量低43.2%。煙草毛狀根中茄尼醇的研究主要圍繞茄尼醇含量展開(kāi)研究工作，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾方面：

一是篩選更適合誘導(dǎo)煙草毛狀根的農(nóng)桿菌菌株和培養(yǎng)基。

二是篩選并培養(yǎng)更適合茄尼醇含量積累的煙草品種，作為外植體，以便進(jìn)一步誘導(dǎo)產(chǎn)生毛狀根。

三是研究適合煙草毛狀根誘導(dǎo)和培養(yǎng)的方法；目前常用的方法有葉盤(pán)轉(zhuǎn)化法、莖稈（或葉柄）涂抹法、原生質(zhì)體共培養(yǎng)法等[3]。

四是研究更適合煙草毛狀根次生代謝物茄尼醇積累的條件因子。影響次生代謝物積累的條件因子主要有化學(xué)條件因子、物理?xiàng)l件因子和生物技術(shù)條件因子[10]?；瘜W(xué)條件因子包括激素的有無(wú)和激素的種類，培養(yǎng)基成分的影響等；物理?xiàng)l件因子包括光照的強(qiáng)度、時(shí)間，單色光的種類、溫度與濕度等；生物技術(shù)常用的有反義技術(shù)、兩步培養(yǎng)法、前體化合物飼養(yǎng)以及誘導(dǎo)子的添加等。其中，誘導(dǎo)子的種類、濃度、添加時(shí)間以及混合誘導(dǎo)子的應(yīng)用等都可以影響次生代謝物的積累。

五是篩選茄尼醇含量積累更高的煙草毛狀根根系，并進(jìn)一步培養(yǎng)出人工種子和再生植株，進(jìn)而培育出茄尼醇含量更高的煙草新品種。

煙草毛狀根中茄尼醇的研究中存在的問(wèn)題主要是茄尼醇含量偏低和茄尼醇含量的穩(wěn)定性問(wèn)題，由于毛狀根誘導(dǎo)與培養(yǎng)過(guò)程中存在較為復(fù)雜的影響因子，致使不同的毛狀根根系間茄尼醇含量的不穩(wěn)定性增加。

4 煙草毛狀根中茄尼醇研究展望

諸多條件因子的復(fù)雜影響導(dǎo)致了煙草毛狀根中茄尼醇含量的最大積累較為困難，但是通過(guò)改變各種物理、化學(xué)條件因子，通過(guò)先進(jìn)生物技術(shù)的不斷應(yīng)用和改進(jìn)，提高煙草毛狀根中茄尼醇的含量和穩(wěn)定性是可以實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)和不斷改進(jìn)生物反應(yīng)器，煙草毛狀根的擴(kuò)大化生產(chǎn)和工廠規(guī)模化生產(chǎn)也可期待，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)煙草種植為茄尼醇來(lái)源的途徑。因此，研究提高煙草毛狀根中次生代謝物茄尼醇含量和穩(wěn)定性的方法和技術(shù)，對(duì)茄尼醇在醫(yī)療保健、醫(yī)藥化工、美容、食品等方面的應(yīng)用具有及其重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳愛(ài)國(guó)，申國(guó)明，梁曉芳，等.茄尼醇的研究進(jìn)展與展望[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2007，28（6）：44-45.

[2] Rowland R L..Flue-cured tobacco I. Isolation of solanesol，an unsatuned alcohol[J].J Am Chem Soc，1956，78（18）：4680-4683.

[3] Morton R A. The chemistry and biochemistry of polyprenyl alcohols such as solanesol and dolichol[J].Biochem J， 1972， 128（1）：11.

[4] 沈振濤，許激揚(yáng)，江春艷.分離純化茄尼醇的新工藝[J].華西藥學(xué)雜志，2008，23（2）：170-171.

[5] 王自社，劉文乾，等.茄尼醇的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（32）：12539-12540.

[6] 鄭智仁，彭估松，劉滌.黃蔑毛狀根的大量培養(yǎng)[J].植物生理學(xué)通訊，1997，33（4）：133.

[7] 劉莉莉，李昌禹.毛狀根發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].北方園藝，2014（24）：178-182.

[8] 周立剛.植物毛狀根的培養(yǎng)及其化學(xué)進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，1998（3）：91.

[9] 王英娟.煙草毛狀根誘導(dǎo)及其茄尼醇含量初探[J].植物學(xué)通，2006，23（4）：334-340.

[10] 張廣求.提高毛狀根中次生代謝產(chǎn)物含量的方法與技術(shù)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，28（6）：121-124.