CN101785407A - 通过茉莉酸甲酯处理提高青蒿中青蒿素含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物培养技术领域，具体为一种通过茉莉酸甲酯处理提高青蒿中青蒿素含量的方法。本发明首先将青蒿种子种植于发苗培养基中发苗，然后将青蒿苗移栽于泥炭珍珠岩培养基质中，再将青蒿植株移栽到田间种植，在采收前3-5天用茉莉酸甲酯溶液喷洒青蒿植株，即能使青蒿中青蒿素的含量大幅提高。本发明能有效地提高青蒿中的青蒿素含量，操作简单，不需要利用基因工程的方法提高青蒿素含量所需要的相对较高的前期投入，有效降低青蒿素的生产成本，对满足青蒿素大规模生产具有重要意义。

Description

通过茉莉酸甲酯处理提高青蒿中青蒿素含量的方法

技术领域

本发明属于生物培养技术领域，具体涉及一种提高青蒿中青蒿素含量的方法。

背景技术

青蒿素作为一种有效的抗疟药物已经得到全世界的认同。目前，青蒿素的主要来源是从青蒿植株的地上部分提取。Artemisia annua L.(青蒿)又名黄花蒿，是一年生草本药用植物。由于青蒿中青蒿素的含量非常低(占干重的0.01％-1％)，使得这种药物的大规模商业化生产受到了限制。虽然现在已经能够人工合成青蒿素，但由于难度大，产量低，成本高，不具备商业化生产的可行性。

利用组织培养及细胞工程来生产青蒿素是一种很有吸引力的方法。然而青蒿素在愈伤组织中含量低于干重的0.1％，在芽中最高也只有干重的0.16％，而大多数研究在根中没有检测到青蒿素，因此利用组织培养及细胞工程来生产青蒿素的可行性不高。另外利用基因工程技术获得青蒿素含量较高的青蒿新品种是一种较可行的方法，但目前利用基因工程来提高青蒿素含量还处于尝试阶段。

经对现有技术的文献检索发现，Dahua Chen等在《Plant Science》(《植物科学》，2000年155期179-185页)发表了题为“Expression of a chimeric farnesyl diphosphatesynthase gene in Artemisia annua L.transgenic plants via Agrobacteriumtumefaciens-mediated transformation”(“通过农杆菌介导转化在青蒿植株中表达法尼基焦磷酸合酶基因”)的论文，报道通过在转基因青蒿植株中过量表达FPS(法尼基焦磷酸合酶)使青蒿素的含量在原有基础上提高了2-3倍，但仍只有干重的1％左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高青蒿中青蒿素含量的方法，且无需高昂的前期投入，操作简单，便于规模化生产。

本发明提出的提高青蒿中青蒿素含量的方法，是在青蒿开花前期，在采收前3-5天，用茉莉酸甲酯溶液喷青蒿植株，然后按期采收，即可大幅提高青蒿中青蒿素的含量。

本发明中所述的茉莉酸甲酯溶液，其浓度优选为5μM-50μM。

本发明中，对青蒿植株培养的具体步骤为，首先将青蒿种子种植于发苗培养基中发苗，然后将青蒿苗移栽于泥炭珍珠岩培养基质中，再将青蒿植株移栽到田间种植。

所述的发苗培养基，是通过在MS培养液中另外添加25-35g/L的蔗糖和2-3g/L的植物凝胶而得。其中MS培养液为Murashige and Skoog于1962公布。

所述植物凝胶，是指购自Sigma公司的产品Phytagel。

所述的将青蒿苗移栽，是指：待青蒿苗长至5cm左右(如4-6cm)高时将其移栽于泥炭珍珠岩培养基质中，待青蒿植株生长到15-30cm左右高时将其移栽到田间种植。

所述泥炭珍珠岩培养基质，其中泥炭和珍珠岩的重量比例为1∶0.5-1∶2。

所述的将青蒿苗移栽于泥炭珍珠岩培养基质中后，用普通营养液每周浇灌青蒿苗一次；所述的将青蒿植株移栽到田间种植后，用自来水每周浇灌一次。

所述的普通营养液，其组分的重量百分比为：0.0033％ NH₄NO₃、0.0038％ KNO₃、0.00088％CaCl₂.2H₂O、0.00074％ MgSO₄.7H₂O和0.00034％ KH₂PO₄，余量为水。

本发明的原理在于，用茉莉酸甲酯溶液处理青蒿植株能够在较短时间(例如12-72小时)内提高一些青蒿素合成关键酶基因的表达，打破青蒿素合成途径中的一些限速步骤，从而在短时间内积累大量的青蒿素。所述的一些青蒿素合成关键酶基因，是指3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase，HMGR)基因hmgr、法尼基焦磷酸合成酶(farnesyl diphosphate synthase，FPS)基因fps和紫穗槐二烯合成酶(amorpha-4，11-diene synthase，ADS)基因ads。

本发明建立了通过茉莉酸甲酯处理提高青蒿素含量的方法，能有效地提高青蒿中青蒿素的含量，处理过的青蒿中青蒿素的含量比对照提高了1倍以上。本发明的方法不需要利用基因工程方法提高青蒿素含量所需要的相对较高的前期投入，操作简单，便于规模化生产，对降低青蒿素的生产成本具有重要意义。

附图说明

图1为用不同浓度的茉莉酸甲酯处理青蒿植株后青蒿素含量的变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

将青蒿种子(来源于重庆酉阳青蒿素含量较高的青蒿品种)种植于发苗培养基上发苗，发苗培养基的配方为MS培养液，其中添加25-35g/L的蔗糖和2-3g/L的植物凝胶。待青蒿苗长至5cm左右移栽于泥炭珍珠岩培养基质(泥炭和珍珠岩的重量比例为1∶0.5-1∶2)中，用普通营养液每星期浇灌一次。其中普通营养液组分按重量百分比计为：0.0033％ NH₄NO₃、0.0038％ KNO₃、0.00088％ CaCl₂.2H₂O、0.00074％ MgSO₄.7H₂O和0.00034％ KH₂PO₄，余量为水。待植株生长到15-30cm左右时，将植株移栽到田间种植(株间距为80cm)，用自来水每周浇灌一次。待植株生长到开花前期，用茉莉酸甲酯溶液处理青蒿植株，同时用水处理的青蒿植株作为对照。处理后第3天和第5天，收获整株青蒿的叶片，用高效液相色谱测定青蒿素含量，每个处理6次重复。

在上述相同的条件下，分别用5μM、10μM和50μM的茉莉酸甲酯溶液处理青蒿植株，3个实施例的结果如图1所示。用水处理3天和5天后，对照植株中青蒿素含量分别占干重的0.60％和0.62％，用茉莉酸甲酯处理过的植株中青蒿素含量有了显著的提高。用5μM的茉莉酸甲酯处理3天和5天后，青蒿中青蒿素的含量分别达到干重的1.44％和1.24％；用10μM的茉莉酸甲酯处理后，青蒿素含量分别达到干重的2.0％和1.48％；50μM的茉莉酸甲酯处理后，青蒿素含量分别达到干重的1.41％和1.22％。

应用本发明的方法，在收获青蒿前3-5天用茉莉酸甲酯溶液喷洒青蒿植株，可以显著提高青蒿素的含量，并且不影响青蒿植株的生物量，从而显著地提高了青蒿素的产量。由于本方法所采用的茉莉酸甲酯浓度低，因此具有投资少、效果显著、方便易行的特点，对于降低青蒿素的生产成本、满足青蒿素的大规模生产具有重要意义。

Claims (4)

1.一种提高青蒿中青蒿素含量的方法，其特征在于具体步骤为，在青蒿开花前期，在采收前3-5天，用茉莉酸甲酯溶液喷青蒿植株，然后按期采收。

2.根据权利要求1所述的提高青蒿中青蒿素含量的方法，其特征在于，所述的茉莉酸甲酯溶液，其浓度为5μM-50μM。

3.根据权利要求1所述的提高青蒿中青蒿素含量的方法，其特征在于，所述的青蒿植株的培植步骤如下：

首先将青蒿种子种植于发苗培养基中发苗，然后将青蒿苗移栽于泥炭珍珠岩培养基质中，再将青蒿植株移栽到田间种植；

所述的发苗培养基，是通过在MS培养液中另外添加25-35g/L的蔗糖和2-3g/L的植物凝胶而得；

所述的将青蒿苗移栽，是指：待青蒿苗长至4～6cm高时将其移栽于泥炭珍珠岩培养基质中；待青蒿植株生长到15～30cm高时将其移栽到田间种植。

所述泥炭珍珠岩培养基质，其中泥炭和珍珠岩的重量比例为1∶0.5-1∶2。

4.根据权利要求3所述的提高青蒿中青蒿素含量的方法，其特征在于，所述的将青蒿苗移栽于泥炭珍珠岩培养基质中后，用普通营养液每周浇灌青蒿苗一次；所述的将青蒿植株移栽到田间种植后，用自来水每周浇灌一次；

所述的普通营养液，其组分的重量百分比为：0.0033％ NH₄NO₃、0.0038％ KNO₃、0.00088％CaCl₂.2H₂O、0.00074％ MgSO₄.7H₂O和0.00034％ KH₂PO₄，余量为水。

Images