JP2823702B2 - 脱分化初期細胞系による物質の生産方法 - Google Patents

脱分化初期細胞系による物質の生産方法

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JP2823702B2
JP2823702B2 JP2402423A JP40242390A JP2823702B2 JP 2823702 B2 JP2823702 B2 JP 2823702B2 JP 2402423 A JP2402423 A JP 2402423A JP 40242390 A JP40242390 A JP 40242390A JP 2823702 B2 JP2823702 B2 JP 2823702B2
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一儀 河津
浩 神崎
良則 仲江
康紀 秋山
章博 田井
泰子 中本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱分化初期の細胞塊を
エリシターで刺激することによって有用な物質を製造す
る方法に関する。本発明の方法によれば、4’, 7−ジ
ヒドロキシフラボンや新規物質である2−ヒドロキシピ
サチンを効率よく取得することができる。
【0002】
【従来技術】従来より、植物を用いて化学物質を取得す
る方法が広く用いられている。例えば、生薬成分の抽出
・分離の例に見られるように、植物体自体から直接取得
する方法がある。しかし、この方法では、植物体に元来
微量しか生産されない物質や代謝速度が速くて殆ど検出
ができなかった物質を大量に生産することは困難であ
る。
【0003】また、シコンカルスからのシコニン取得の
例に見られるように、脱分化細胞株を培養増殖し培養細
胞を経て取得する方法がある。しかし、脱分化細胞が安
定増殖する程度に脱分化が進行すると、母植物中に見い
だされた有用物質の生産能は一般に低下してしまう。こ
のため、かかる方法では、所望の物質を効率良く生産す
ることが困難である。
【0004】このような従来法の問題点に対処するため
に、試行錯誤のうえ有用物質を比較的多量に含む植物種
を選択したり、有用物質の抽出方法を改良するなどの検
討がなされてきた。しかし、植物が生産する物質の種類
や量そのものを調節する技術は、未だ開発されるに至っ
ていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、植物細胞か
ら所望の化学物質を時間的・量的に効率良く取得する方
法を提供することを目的とする。また、本発明は、従来
法では取得することが困難であった物質を得る方法を提
供することも目的とする。
【0006】かかる目的は、脱分化初期の細胞塊をエリ
シターで刺激することによって物質を生産する方法を開
発することによって達成された。本発明は特に、アルフ
ァルファの脱分化初期の細胞塊に酵母エキスを添加して
培養し、抽出することによって、4’,7−ジヒドロキ
シフラボンを製造する方法を提供するものである。ま
た、本明細書ではこの他に、エンドウの脱分化初期の細
胞塊にキトサンを添加して培養し、抽出することによっ
て2−ヒドロキシピサチンを製造する方法も開示する。
【0007】本発明は、脱分化初期の細胞塊、即ち外植
片から誘導され安定に増殖しうる以前の数世代の細胞塊
には、もともと外植片に存在していた量以上の二次代謝
産物が蓄積することおよび外植片には見い出しがたい新
しい二次代謝産物が大量に蓄積すること、さらに、エリ
シターに対する感受性が大きく変化して有機化合物を効
率良く生産・蓄積することを発見したことに基づき完成
されたものである。
【0008】本発明で使用する脱分化初期の細胞塊は、
アルファルファやエンドウであればその部位や組織的違
いによってとくに制限されない。例えばアルファルファ
の子葉やエンドウの胚軸などからの脱分化初期の細胞を
使用する。また、脱分化させる細胞は、植物の種子、
根、葉、茎、花など種々の部位から採取することができ
る。
【0009】アルファルファの脱分化初期の細胞は、酵
母エキスを含むエリシターで刺激する。また、エンドウ
の脱分化初期の細胞は、キトサンを含むエリシターで刺
激する。このようなエリシターによる刺激を与えること
によって、細胞はフラボン骨格またはイソフラボン骨格
を有する物質をはじめとする種々の有用な化合物を生産
する。特に、アルファルファに酵母エキスを作用させた
場合には4’, 7−ジヒドロキシフラボンをはじめとす
る化合物が得られ、エンドウにキトサンを作用させた場
合には2−ヒドロキシピサチンをはじめとする化合物が
得られる。 本発明の方法を実施するにあたっては、生物
由来の他の組成物、光、熱、温度、湿度などを、酵母エ
キスまたはキトサンと組み合わせてエリシターとしても
よい。このような組み合わせは、フラボン骨格またはイ
ソフラボン骨格を有する化合物の生産に悪影響を及ぼさ
ない限り適宜用い得る。エリシターの適用方法は、一度
に行なっても、数回に分けて行なっても、あるいは一定
時間持続させてもよい。例えば、生物由来の組成物を含
む溶液中に1日1〜2回浸漬する方法をとることができ
る。
【0010】脱分化初期の細胞塊自体およびエリシター
で刺激することによって生産された有用物質は、当業者
に周知の分離・精製技術によって単離することができ
る。有用物質は細胞内に蓄積される場合と、周囲に放出
される場合があるが、いずれの場合であっても細胞また
は周囲の媒体をアセトンやエーテルなどの有機溶媒で抽
出し、クロマトグラフィーなどによって精製することに
よって目的物質を得ることができる。
【0011】本発明は、従来法にはない様々な利点を有
している。
【0012】まず、特定の物質を効率良く取得するに
は、脱分化開始後特定の日数が経過した細胞塊自体を直
接抽出するか、あるいは、この状態の細胞塊にエリシタ
ーによる刺激を与えると、特定の物質が多量に細胞内に
蓄積したり、細胞外に放出したりする。このため、所望
の物質の濃度が最も高くなる条件で本発明の操作を行え
ば、多量の物質を効率良く得ることができる。
【0013】例えば、アルファルファの脱分化初期の細
胞に対して、部分精製酵母エキスによる刺激を与える
と、脱分化開始後の日数によって細胞外に放出される物
質の量が図1に示すように変化する(実施例1)。例え
ば、tR=4.6の物質は、脱分化開始後5日目の細胞
に刺激を与えると放出量が約4倍になり、脱分化後7日
目の細胞に刺激を与えると放出量が約1.5倍になる。
かかる刺激による放出量の増加は、脱分化後10日目の
細胞が放出するtR=8.0(4',7ージヒドロキシフ
ラボン)およびtR=14.8(フォルモノネチン)の
場合にも確認された。このように、エリシターの刺激に
より放出量が増加する場合をあらかじめ確認しておき、
その条件で所望の物質を生産・分離すれば取得効率を高
めることができる。なお、実施例1に示すアルファルフ
ァの系は数種のフェノール性物質を顕著に誘導すること
から、新しいエリシターの分離・精製を進めるための有
効な手段となりうる。
【0014】エリシターによる刺激は、物質の放出量を
増加させるだけでなく、場合によっては放出のパターン
を変えてしまうこともある。例えば、図1に示すtR=
8.0の物質の放出量は、未処理の場合は脱分化開始後
5日目の細胞で最大になるが、エリシターによる刺激を
与えた場合は脱分化開始後5日目で最小になるという逆
転現象が生ずる。細胞内物質蓄積量の変化を示した図2
によれば、エリシターによる刺激を与えた場合、脱分化
開始後5日目の細胞にtR=8.0が著しく蓄積されて
いることが伺える。従って、この条件で本発明を適用し
て、細胞から抽出すれば、極めて効率良くtR=8.0
の物質を取得することができる。
【0015】本発明には、このような量的な効率のみな
らず、時間的な効率も高いという特徴がある。すなわ
ち、脱分化細胞株を培養増殖させ培養細胞としてから物
質を取得していた従来法に比べると、脱分化初期の細胞
を使用する本発明は時間が大幅に短縮されている。従っ
て、本発明は所望の物質を迅速に取得したい場合に極め
て有用である。
【0016】さらに、本発明によれば、既知物質のみな
らず、新規誘導体を取得することも可能である。例え
ば、エンドウの細胞をキトサン水溶液で刺激した場合に
は、新規物質である2ーヒドロキシピサチン(tR=1
0.0)が細胞内に多量に蓄積される。従って、本発明
によれば、生理活性を有する新規物質の発見や、有用な
物質を合成するための新しい原料の提供が可能になると
期待される。
【0017】また、従来法では植物から取得することが
困難であるとされていた中間体を、本発明によば効率良
く取得することができる点にも大きな特徴がある。例え
ば、植物体内において、物質Aが酵素αの働きにより中
間体Bになり、さらにそれが酵素βによって物質Cに変
化する反応系を仮定する。このとき、物質Aから中間体
Bへの反応速度よりも、中間体Bから物質Cへの反応速
度の方が速いとすると、中間体Bを取得するのは極めて
困難になる。そこで、本発明によって酵素βの活性を弱
めるエリシターを作用させれば、植物細胞内に中間体B
が蓄積しこれを取得することが可能になる。また、母植
物中に存在する物質A、B、Cの合成に関与する酵素の
発現様式は脱分化の進行に伴って大きく変化し、物質B
から物質Cへの転換酵素が活性を発現しないため、新た
に蓄積する物質Bを大量に効率良く取得できる。従っ
て、本発明によれば従来は取得することが困難であった
不安定な物質や存在時間の短い物質を得ることが可能に
なり、その応用範囲は極めて広い期待される。
【0018】以上述べたように、本発明は、植物が生産
する天然有機化合物(例えば、アルカロイド、テルペ
ン、フェノール性化合物、色素成分)をはじめとする様
々な物質を効率良く取得して、医薬、農薬、食品、香料
などの幅広い分野に利用することが可能である。
【0019】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するもの
ではない。
【0020】実施例1 酵母エキス(ナカライ)200gに脱イオン水1リット
ルとメタノール4リットルを添加して撹拌し、室温に2
4時間放置した。上澄を除去し、残留した沈殿物に再び
脱イオン水1リットルとメタノール4リットルを添加し
て撹拌し、室温に24時間放置した。上澄を除去し残留
した沈殿物に脱イオン水1リットルを添加し、陰イオン
交換樹脂(Diaion SA20A)に通し、溶出液をナス型フラ
スコに入れて蒸留器で乾固した(4.2g)。これに脱
イオン水を添加して500mlにして、部分精製酵母エキ
スを得た。
【0021】無菌的に生育させたアルファルファ子葉を
無菌的に切り出して、2,4ーDを含むMS培地で脱分
化させた。脱分化開始後0日目、3日目、5日目、7日
目および10日目にそれぞれ細胞を取り出し、一部を部
分精製酵母エキスからなるエリシター溶液に浸漬して1
8℃で48時間暗所にて回転培養した。また、残りの細
胞を、対照のためにエリシター溶液に浸漬せず18℃で
48時間暗所にて回転培養した。回転培養後、試料を濾
過して細胞塊と濾液に分離した。
【0022】濾液を酢酸エチルで抽出し、HPLCで分
析した[展開液:メタノールー水(7:3)、流速:
0.5ml/分、検出波長:254nm]。tR=4.6、6.
3、8.0、14.8および16.4の成分について、2
54nmのピーク面積と脱分化の日数との関係を図1に示
した。
【0023】また、細胞塊をアセトンで抽出して、同様
にHPLCで分析した。tR=8.0、11.6および1
4.8の成分について、その量と脱分化の日数との関係
を図2に示した。tR=8.0とtR=14.8の成分は
機器分析の結果、既知物質である4',7ージヒドロキシ
フラボンとフォルモノネチンと同定された。
【0024】実施例2 部分精製した酵母エキスの代わりに未精製の酵母エキス
を用いて実施例1と同一の操作を行った。細胞塊をアセ
トンで抽出し、HPLCで分析した結果を図3に示し
た。
【0025】参考例 無菌的に生育させたエンドウ実生の茎から植物片を切り
出して、植物ホルモン組成NAA10.7μM、6BA
4.4μMのMS培地上において26℃暗所で脱分化さ
せた。脱分化開始後0日目、2日目、4日目、6日目お
よび8日目にそれぞれ細胞を取り出し、一部をキトサン
水溶液(4mg/ml)に浸漬して25℃で24時間暗
所にて回転培養した。また、残りの細胞を、対照のため
にキトサン水溶液に浸漬せずに25℃で24時間暗所に
て回転培養した。
【0026】回転培養後、試料を濾過して得た細胞塊を
アセトンで抽出し、HPLCで分析した。tR=10.
0と20.0の成分について、検出波長285nmのピー
ク面積と脱分化の日数との関係を図4に示した。また、
検出波長を254nm、285nmおよび310nmとして同
様の分析を行ったところ、tR=20.0はtR=10.
0とほぼ同じ比率でピーク面積が変化していることが確
認された。
【0027】tR=10.0の成分は標品との比較によ
り(+)ピサチンと同定され、また、tR=20.0の
成分は下記の1H NMRデータより文献未記載の新規物
質2ーヒドロキシピサチンと同定された。1 H NMR:2.33、3.83、3.95、4.13、
5.21、5.26、5.88、5.91、6.38、6.4
4、6.77,6.97
【0028】
【発明の効果】本発明の脱分化初期細胞系による物質の
生産方法によれば、植物細胞から所望の化学物質を時間
的・量的に効率良く生産することができる。また、従来
は取得困難とされていた物質も効率良く得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱分化からの日数と細胞から放出される物質量
との関係を示したものである。
【図2】脱分化からの日数と細胞塊内に蓄積される物質
量との関係を示したものである。
【図3】脱分化からの日数と細胞塊内に蓄積される物質
量との関係を示したものである。
【図4】脱分化からの日数と細胞から放出される物質量
との関係を示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田井 章博 香川県高松市壇紙町796−1 (72)発明者 中本 泰子 広島県広島市安芸区船越4−5−3 (56)参考文献 Biosci.,Vol.37C,N o.7−8,(1982),p.724−726 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 17/06 C12N 5/04 BIOSIS(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルファルファの脱分化初期の細胞塊に酵
    母エキスを添加して培養し、抽出することによって、
    4’,7−ジヒドロキシフラボンを製造する方法。
JP2402423A 1990-12-14 1990-12-14 脱分化初期細胞系による物質の生産方法 Expired - Lifetime JP2823702B2 (ja)

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Biosci.,Vol.37C,No.7−8,(1982),p.724−726

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