植物發根培養導師：虞星炬研究員張衛研究員學生：曲均革SeminarII植物是自然界中最好的化工廠目前超過100，000種化合物被從植物中鑒定，并以每年約4，000種新化合物的速度增加植物次生代謝物質大多具有生物活性，被用作醫藥品、化妝品、食品添加劑等內容綱要什么是發根？發根培養的特點、優點發展歷史發根農桿菌的生物學特性及致病機理發根的誘導及培養研究現狀、存在問題、解決辦法什么是發根？發根（hairyroot）是發根農桿菌（Agrobacteriumrhizogenes)感染整體植株或其某一器官、組織、單個細胞甚至原生質體后，其Ri質粒上的T—DNA片斷整合進植物細胞核基因組中誘導產生的一種特殊表現型（形成多分枝的、生長迅速的不定根）發展歷史1934年，Hildebrand報道了發根農桿菌感染蘋果樹產生發根，自此開始對其致病機理進行研究，并與根癌農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）一起作為基因工程的載體80年代后期，發根培養技術應用在植物次生代謝物生產上發根農桿菌的生物學特性

發根農桿菌（Agrobacteriumrhizogenes）：土壤細菌，能侵染大多數雙子葉植物和少數單子葉植物Ri質粒（rootinducingplasmid）：T－DNA區、Vir區兩個功能區T－DNA區插入到寄主植物基因組中，表達決定發根生長和冠癭堿合成的基因，冠癭堿的檢測是評價植物轉化是否成功的證據之一Vir區不插入寄主植物基因組DNA中，但與T－DNA的轉移有關，其缺失或突變不能使感染的植物出現發根LBRBviroriABGCDEopinecatabolismHairyrootgenesandopinesynthaseT-DNARiRi質粒Ri質粒感染過程發根農桿菌感染植物傷口后，受傷的植物細胞合成特殊的小分子化合物，誘導Ri質粒的Vir區基因群活化；在Vir區基因表達產生的酶作用下T－DNA被切下；T－DNA轉移進細胞并整合到植物基因組DNA中；T－DNA在細胞中轉譯，使宿主植物產生發根發根的鑒定形態學水平：激素自養，根叢生，多分枝，多根毛，無向地性組織水平：GUS活性的測定或NPTII酶的檢測細胞水平：冠癭堿的測定分子水平：SouthernBlot方法影響發根農桿菌轉化的因素

菌株常用菌株：LBA9402，ATCC15834，R1601，TR105，A41027，A42659

植物及外植體

對Ri質粒的敏感性：雙子葉植物>單子葉植物，草本植物>木本植物在感染轉化的受體選擇上，傾向于將葉片、子葉、子葉柄、胚軸作為外植體將菌株、植物、外植體進行不同的組合，會導致發根誘導率的變化理化因子的影響水溶性酚：乙酰丁香酮和羥基乙酰丁香酮、兒茶酚、原兒茶酚、沒食子酸、焦性沒食子酸、二羥基苯甲酸、香草酚和對羥基苯酚，激活Vir區基因表達光照其它感染前高滲處理、誘導培養時添加生長素等影響發根培養及次生代謝物合成的因素培養基基本培養基、碳源、氮源植物激素發根能在無激素培養基上較好生長，但外源激素的加入對其生長、形態和次生代謝物的合成均有影響pH值前體誘導子刺激代謝物的產生和分泌發根生物反應器結構及其培養系統的研究主要集中在：一是盡可能減低機械剪切力對發根的損傷（減少攪拌）；二是提高氣液傳質速率，增加溶氧量研究現狀人參（Panaxginseng）：在無外源激素的條件下，發根生長速度為用激素誘導根的2倍，人參皂甙（Rb和Rg）含量最高可達干重的0.95％長春花（Catharanthus

roseus）：從發根中檢測到細胞培養中一直未能得到的長春堿和長春新堿親本植株能合成的次生代謝物都可用發根培養生產發根培養是利用生物技術生產次生代謝物的新的有效途徑存在的問題及措施有些植物發根難誘導，各轉化系統相對獨立，無模式系統大量篩選菌種，采用合適的外植體，綜合利用各種理化因子有些發根生長不太快，有些難以維持正常的形態，常出現脫分化形成愈傷組織或分化出幼苗、胚狀體等現象，致使生產能力下降、培養失敗采用合適的培養方法，必要時調節營養及激素水平