JP3870234B2 - Method for breeding camptothecin-producing plant and method for producing camptothecin - Google Patents

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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抗癌剤カンプトテシン誘導体の原料であるカンプトテシンとその類縁体を効率的に生産するための材料植物の育成方法、及びこの植物を用いたカンプトテシンとその類縁体の生産方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
カンプトテシンは、制癌剤、抗ウイルス剤等の医薬品原料として有用な化合物で、インドールアルカロイドを経て生合成されるキノリンアルカロイドの一種である。
カンプトテシンの製造法としては、圃場で栽培したキジュまたはクサミズキを収穫し、抽出、精製する方法が一般的であるが、キジュ、クサミズキは木本植物であり、急速な繁殖が難しく、また収穫までに長期間の年限を要するという問題点を有する。
また、有機合成による方法も提案されているが、多段階の反応を要するため収率が低く、実用化には至っていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カンプトテシン等の成分含有量が高く、生育が旺盛で、栽培が容易であって、且つ生産性が高いカンプトテシン生産植物の育成方法と、この植物を用いたカンプトテシンとその類縁体の生産方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することを特徴とする、カンプトテシン生産植物の育成方法に関する。
【0005】
また、本発明は、チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することにより得られた雑種植物を増殖、栽培し、生長した植物から抽出することを特徴とする、カンプトテシン及び/又はその類縁体の生産方法に関する。
【0006】
更に、本発明は、チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することにより得られた雑種植物を無菌培養し、その培養細胞から抽出することを特徴とする、カンプトテシン及び/又はその類縁体の生産方法に関する。
【0007】
即ち、本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究の途上、Ophiorrhiza 属植物に着目した。即ち、Ophiorrhiza 属植物は約150種が熱帯及び亜熱帯アジアを中心に分布し、種々のインドールアルカロイドを含有することから、材料植物として適当と考えられた。そこで、我が国に自生するOphiorrhiza pumila、Ophiorrhiza kuroiwai、Ophiorrhiza japonica の3種及びその変種を収集し、RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)分析による分子生物学的系統解析及び成分分析を行ったところ、日本産 Ophiorrhiza 属植物はO.pumila 及びO.kuroiwai グループと、O.japonica 系3種(品種)グループの2つのクラスターを形成し、カンプトテシンの有無と一致した。このことは、カンプトテシン生合成系が共通の祖先から進化したことを示唆すると考えられた(図1)。
一方、自生地調査(石垣島)の結果、形態的にO.kuroiwai に酷似した複数の不稔性個体が発見された。HPLC分析、フローサイト分析、RAPD分析の結果、この不稔性個体はO.kuroiwai とO.pumila の自然交雑種(O.xkuroiwai と仮称する。なお、O.kuroiwai は東京都立大・牧野標本館に収蔵されている正基準標本に与えられた学名であるが、本発明者らの研究により、この標本植物個体も不稔性、即ち雑種個体であることが明らかになった。従って、現時点で稔性個体を示す学名が無い。このため、本明細書中では、不稔性個体をO.xkuroiwai とする。)と考えられた。この個体は、O.pumila に比較して大型で、O.kuroiwai よりもカンプトテシン含有率が高いことから、新規なカンプトテシン生産資源として期待出来るのではないかと考えられた。
本発明者らは、上記知見に基づき更に研究を重ねた結果、形態的に全く異なる2種の植物、チャボイナモリとリュウキュウイナモリの雑種を育成することが可能であることを見出し、栽培が困難であるがカンプトテシン含量が高い植物であるチャボイナモリと、栽培が容易であるがカンプトテシン含量が低い植物であるリュウキュウイナモリを人工交配し、得られた雑種個体の中から成分含量が高い個体を選抜し、増殖、栽培して、カンプトテシンとその類縁体を抽出した。
また、別に、人工交配により得られた雑種植物を無菌培養し、その培養細胞からカンプトテシンとその類縁体を抽出し、本発明を完成するに到った。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカンプトテシン生産植物の育成方法は、O.kuroiwai を母本にして、これにO.pumilaの花粉を人工授粉することにより、或いは、O.pumila を母本にして、これにO.kuroiwaiの花粉を人工授粉することにより、人工種間雑種の育成が行われる。
即ち、上記2種の植物を人工気象室内で栽培し、母本となる個体の開花前日の蕾から開葯前の雄蕊を花冠ごと除去(除雄)する。除雄後の蕾は1日放置した後、花粉種より採取した花粉を用いて人工交配する。交配から90日後に採種し、適当な培地、例えばバーミキュライト培地に播種すると、高い発芽率(約90%)で発芽する。このようにして得られた人工雑種個体は、自生地において観察された不稔性個体同様、リュウキュウイナモリと区別がつきにくい外部形態を有している。
【0009】
上で得られた雑種個体は不稔となり、通常行われる種子繁殖が不可能であるため、栄養繁殖が必要となる。「挿し木」でも繁殖可能であるが、より安定で効率的な繁殖のためには、組織培養による増殖が望ましい。組織培養による増殖は、例えば次のように行う。
常法により無菌化した雑種植物の頂芽及び腋芽を1/2濃度のMS固形培地(ショ糖濃度1%)に置床し、25℃、4000luxの照明下で培養する。継代及び増殖は、伸長した茎を節毎に切り分け、同一組成の新しい培地に置床することにより行う。このとき、より効率的な増殖を行うために、培地にベンジルアデニン、イソペンテニルアデニン、ゼアチン、ゼアチンリボシド等のサイトカイニンを適量(0.1μM〜10μM)添加しても良い。
【0010】
このような雑種は、遺伝的に不安定なためか、カンプトテシン含量に変異があり、高含量の個体を選抜することにより、高い生産性が達成出来る。また、この雑種植物は粗放的栽培が可能であり、大規模な栽培が可能である。
チャボイナモリとリュウキュウイナモリの2種の植物の交配によって作出されたこの雑種植物は、5000Lux以下の低照度と高湿度下でのみ栽培が可能であるチャボイナモリに比較して、5000Lux以上の照度と低湿度に耐え、チャボイナモリと同程度のカンプトテシン含有率(新鮮重量当り1×10−4%〜1×10−3%、乾物重量比0.01%〜0.1%)を示す。また、チャボイナモリが播種から6ヶ月で、草丈10cm前後にしか生長しないのに対し、雑種植物では草丈50cm以上に生育し、1個体当たりのカンプトテシン生産量が約50倍となる。
また、この雑種植物を用いることにより、現在カンプトテシン抽出材料として用いられているキジュ、クサミズキ等には含有されない、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)やキジュには含有されない、9−メトキシカンプトテシンのようなカンプトテシン類縁化合物を生産することが可能となった。
【0011】
雑種植物からのカンプトテシン等の抽出は、通常、収穫した植物の茎及び葉を風乾したものを乳鉢等で粉砕し、乾物重量10g当り、通常100〜500mlの抽出溶媒(例えば、メタノール、エタノール等)で、抽出を行う。抽出は多量の溶媒を用いて一回で行っても良いが、抽出溶媒を幾つかに分けて抽出を複数回行えば抽出効率が上がるのでより好ましい。抽出時の温度は、通常室温で充分であるが、必要に応じて加温する等は任意である。
また、上記以外の方法としては、収穫した植物の茎や葉を風乾する代りに凍結乾燥したものを抽出に供したり、或いは、乾燥せずに新鮮なままで抽出に供することも可能である。また、茎や葉から抽出する代りに、地下部を水洗して使用したり、或いは水耕栽培等により根を収穫し、抽出材料とすることも可能である。
【0012】
なお、雑種植物を材料に、カルス培養、毛状根培養等の組織培養によりカンプトテシン及びその類縁化合物を生産することも可能である。またこの時、培養液中に放出されたカンプトテシン及びその類縁化合物を回収することも可能である。
【0013】
【実施例】
以下、参考例、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら参考例、実施例により何ら限定されるものではない。
【0014】
参考例1 植物材料の分子生物学的系統分類
(1)植物材料
O.kuroiwai Makino(リュウキュウイナモリ、オキナワイナモリ、ヒロハイナモリ)は、草丈1mに達する亜低木で、琉球植物誌によれば沖縄本島、石垣島、西表島、与那国島、台湾(南部と紅頭嶼)及びフィリピンにかけて分布するとされる。
O.pumila Champ.(チャボイナモリ、ヤエヤマイナモリ)は、草丈5〜15cmの多年生草本で、奄美大島、徳之島、沖縄本島、石垣島、西表島、屋久島、台湾、南中国に分布する。
O. japonica v. japonica Blume(サツマイナモリ、キダチイナモリソウ)は、草丈10〜20cmの多年生草本で、本州では千葉県南部以西の暖地、四国、九州、徳之島、沖永良部島、沖縄本島、台湾、中国と幅広く分布している。
O.japonica f.tashiroi Ohwi(ナガバノシマイナモリ、ナガバイナモリ)は、基本種に比較して、葉が長く、長さ8〜15cm、幅1〜3cmの長楕円状倒披針形〜線状倒披針形で、基本種の渓流型とされる。分布域は、石垣島、西表島及び台湾北部である。
O.japonica v.amamiana Hatsushima(アマミイナモリ)は奄美大島、沖縄本島に自生し、基本種に比べて草丈が低いとされる。実験に供した個体は、国立科学博物館筑波実験植物園より分与されたもので、沖縄本島国頭長尾橋付近で採集されたものである。
【0015】
(2)植物材料の分子生物学的系統分類
自生地より収集したサツマイナモリ属植物(Ophiorrhiza 属植物)の分子生物学的分類は、新鮮な葉から抽出した全ゲノムDNAを鋳型に、10merランダムプライマー用いたRAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)法により行った。17種類のランダムプライマーによって得られた約300本の電気泳動バンドからUPGMA法により遺伝的類似度を求め、樹形図を作成した。結果を図1に示す。
【0016】
RAPD分析の結果、Ophiorrhiza 属はO.pumila とO.kuroiwai からなるグループと、O.japonica 基本種及びその変種、品種からなるグループの、2つのグループに大別された。カンプトテシンを含有する2種が1つのクラスターを形成したことから、カンプトテシンの生合成経路が、同一の祖先種に由来すると考えられる。O.pumila とO.kuroiwai は、前者は多年生草本、後者は亜低木である他、形態的にも大きく異なるが、後述するとおり、これら2種の種間雑種(O. x kuroiwai と仮称)が存在することは、この2種の植物が、形態的な違い程には生殖的な種分化が進んでいないことを示すものと考えられる。
【0017】
実施例1 人工交配
石垣島で採集したO.kuroiwai を母本に、奄美大島産のO.pumila の花粉を人工授粉することにより、人工種間雑種の育成を試みた。
上記2種の植物を人工気象室内で栽培し、O.kuroiwai の開花前日の蕾より開葯前の雄蕊を花冠ごと除去(除雄)した。除雄後の蕾は1日放置した後O.pumilaより採取した花粉を用いて人工交配した。交配から90日後に採種し、バーミキュライト培地に播種したところ、高い発芽率(約90%)で発芽した。このようにして得られた人工雑種個体は、自生地において観察された不稔性個体同様、リュウキュウイナモリと区別がつきにくい外部形態を有していた。
【0018】
[雑種個体の成分分析]
得られた雑種個体の葉を材料にメタノール抽出し、逆相HPLC分析によりカンプトテシン含有量を測定したところ、新鮮重量あたり1×10−4%〜1×10−3%と、カンプトテシン含有率に10倍の個体差がみられた。高含有率の個体を選抜し、25℃、5000lux(16時間明期、8時間暗期)で1年間栽培を継続したが、カンプトテシン含有率に変化は見られなかった。
一方、チャボイナモリの葉のカンプトテシン含有率は、新鮮重量あたり5×10−4%〜1×10−3%と、2倍程度の個体差しかみられなかった。
【0019】
実施例2 雑種個体の増殖
組織培養による増殖を以下のようして行った。
常法により無菌化した雑種植物の頂芽及び腋芽を1/2濃度のMS固形培地(ショ糖濃度1%)に置床し、25℃、4000luxの照明下で培養した。継代及び増殖は、伸長した茎を節毎に切り分け、同一組成の新しい培地に置床することにより行った。この場合、より効率的な増殖を行うために、培地にベンジルアデニン等のサイトカイニンを適量(0.1μM〜10μM)添加しても良い。
【0020】
実施例3 雑種個体の栽培とカンプトテシン生産
挿し木によって増殖したチャボイナモリ(対照区)及び雑種植物苗を鉢植えとして、6ヶ月間栽培した後、収穫し、新鮮重量及びカンプトテシン含有量を測定した。栽培面積は0.12mであった。
カンプトテシンの抽出は、収穫した植物の茎及び葉を風乾したものを乳鉢で粉砕し、乾物重量10g当り200mlのメタノールで行った。
(この抽出方法は一例であり、凍結乾燥や、新鮮なままでの抽出も可能である。また、地下部を水洗、或いは水耕栽培等により根を収穫し、抽出材料とすることも可能である。)
【0021】
[結果]
チャボイナモリ;新鮮重量295g、カンプトテシン含有量1.5mg
雑 種 植 物;新鮮重量520g、カンプトテシン含有量5.2mg
【0022】
チャボイナモリは、4000Lux、雑種植物は5000Luxの照明下で栽培した。チャボイナモリは、4000Lux以上の照度では葉が部分的に褐変枯死したが、雑種植物では10000Luxの照明下でも正常に生育した。
【0023】
[雑種植物の成分分析]
栽培した雑種植物の成分を高速液体クロマトグラフィー質量分析装置(LC−MS)で分析したところ、カンプトテシン以外に、その類縁化合物であるチャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン、含有率2×10−4%〜2×10−3%)及び9−メトキシカンプトテシン(含有率2×10−5%〜2×10−4%)が含有していることが判った。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することにより、新規なカンプトテシン生産植物を育成する方法と、この方法によって得られた雑種植物を栽培又は組織培養して、カンプトテシンとその類縁体を生産する方法を提供するものであり、本発明によれば、以下の如き効果が得られる。
(i)カンプトテシン等の成分含有量が高く、生育の旺盛な雑種個体を選抜することにより、高い生産性が達成される。
(ii)従来から用いられているキジュ、クサミズキに含有されないカンプトテシン類縁化合物の生産がみられることから、現在医薬品として用いられているCPT−11のようなカンプトテシン誘導体の新規生産原料として大いに期待出来る。
(iii)雑種植物は栽培容易な草本植物で、また高密度栽培が可能であるため生産性が高く、また、短期間に多量の種子が得られるため、苗の供給も安定しており、更には、毛状根培養のような組織培養技術が確立しているため、自然条件に左右されない、より安定したカンプトテシンの生産が期待出来る。
(iv)低照度(10000Lux以下)での栽培が可能であるため、キジュ、クサミズキの栽培が困難な、例えば林床部や日陰地でのカンプトテシンとその類縁化合物の生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、RAPD法によるサツマイナモリ属植物の分子生物学的類縁関係を示す樹形図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for growing a material plant for efficiently producing camptothecin, which is a raw material of an anticancer drug camptothecin derivative, and its analog, and a method for producing camptothecin and its analog using this plant.
[0002]
[Prior art]
Camptothecin is a compound useful as a raw material for pharmaceuticals such as anticancer agents and antiviral agents, and is a kind of quinoline alkaloid biosynthesized via indole alkaloids.
A common method for producing camptothecin is to harvest, extract, and purify kiju or hornbill grown in the field, but kiju and hornbill are woody plants that are difficult to rapidly reproduce and are not ready for harvest. There is a problem that a long term is required.
In addition, a method by organic synthesis has been proposed, but since a multi-step reaction is required, the yield is low and it has not been put into practical use.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a method for growing a camptothecin-producing plant having a high content of components such as camptothecin, vigorous growth, easy cultivation, and high productivity, and production of camptothecin and its analogs using this plant. It aims to provide a method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for cultivating a camptothecin-producing plant, characterized by artificially mating Chaphinamori (Ophiorrhiza pumila) and Ryukyuunamori (Ophiorrhiza kuroiwai).
[0005]
The present invention also relates to a camptothecin characterized in that a hybrid plant obtained by artificial mating Chaphinamori (Ophiorrhiza pumila) and Ryukyuunamori (Ophiorrhiza kuroiwai) is proliferated, grown and extracted from the grown plant. And / or a method of producing an analog thereof.
[0006]
Furthermore, the present invention relates to a camptothecin characterized by culturing a hybrid plant obtained by artificial mating of Ophiorrhiza pumila and Ophiorrhiza kuroiwai and extracting from the cultured cells. It relates to a method for producing an analog.
[0007]
That is, the present inventors paid attention to the plant belonging to the genus Ophiorrhiza in the course of earnest research in order to achieve the above object. That is, about 150 species of the genus Ophiorrhiza are distributed mainly in tropical and subtropical Asia and contain various indole alkaloids. Therefore, we collected three species of Ophiorrhiza pumila, Ophiorrhiza kuroiwai, and Ophiorrhiza japonica and their variants natively in Japan, and conducted molecular biological phylogenetic analysis and component analysis by RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) analysis. The genus plants formed two clusters of the O.pumila and O.kuroiwai groups and the three O.japonica group (variety) groups, consistent with the presence or absence of camptothecin. This was thought to suggest that the camptothecin biosynthetic system evolved from a common ancestor (FIG. 1).
On the other hand, as a result of the self-fabrication survey (Ishigakijima), several sterile individuals were found that were morphologically very similar to O.kuroiwai. As a result of HPLC analysis, flow site analysis, and RAPD analysis, this sterile individual is a natural hybrid of O.kuroiwai and O.pumila (tentatively called O.xkuroiwai. Although the scientific name given to the positive reference specimen stored in the study, the present inventors have revealed that this specimen plant individual is also sterile, that is, a hybrid individual. (There is no scientific name for a dwarf individual. Therefore, in this specification, a sterile individual is referred to as O.xkuroiwai.) Since this individual is larger than O.pumila and has a higher camptothecin content than O.kuroiwai, it was thought that this individual could be expected as a new camptothecin-producing resource.
As a result of further research based on the above findings, the present inventors have found that it is possible to grow two kinds of plants that are completely different in form, a hybrid of Chaboynamori and Ryukyuunamori, which is difficult to grow. However, it is possible to artificially cross Chaboinamori, which is a plant with a high camptothecin content, and Ryukyu Inamori, a plant that is easy to cultivate but has a low camptothecin content, and select individuals with high component content from the obtained hybrid individuals. And grown and cultivated to extract camptothecin and its analogs.
Separately, hybrid plants obtained by artificial mating were aseptically cultured, camptothecin and its analogs were extracted from the cultured cells, and the present invention was completed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for cultivating a camptothecin-producing plant according to the present invention can be obtained by artificially pollinating O.pumila pollen with O.kuroiwai as a mother plant, or with O.pumila as a mother plant. By artificial pollination of kuroiwai pollen, hybrids between artificial species are bred.
That is, the above-mentioned two kinds of plants are cultivated in an artificial weather room, and the stamens before the flowering are removed (male) from the buds on the day before the flowering of the mother individual. The pupae after depilation are left for one day and then artificially mated using pollen collected from the pollen species. When seeded 90 days after mating and inoculated on an appropriate medium such as vermiculite medium, germination occurs at a high germination rate (about 90%). The artificial hybrid individuals obtained in this way have an external form that is difficult to distinguish from Ryukyu Winning Mori, like the sterile individuals observed in their own dough.
[0009]
The hybrid individuals obtained above are sterile and vegetative breeding is necessary because the usual seed breeding is impossible. Although “cutting” can be bred, growth by tissue culture is desirable for more stable and efficient breeding. Proliferation by tissue culture is performed, for example, as follows.
The top buds and buds of hybrid plants sterilized by a conventional method are placed on a ½ concentration MS solid medium (sucrose concentration 1%) and cultured under illumination at 25 ° C. and 4000 lux. Passage and growth are performed by cutting the elongated stem into nodes and placing it in a new medium having the same composition. At this time, an appropriate amount (0.1 μM to 10 μM) of cytokinin such as benzyladenine, isopentenyladenine, zeatin, or zeatin riboside may be added to the medium in order to perform more efficient growth.
[0010]
Such hybrids are genetically unstable, so there is a variation in the content of camptothecin, and high productivity can be achieved by selecting individuals with a high content. Moreover, this hybrid plant can be cultivated loosely and can be cultivated on a large scale.
This hybrid plant produced by crossing two kinds of plants, Chaboynamori and Ryukyuunamori, has an illuminance of 5000 Lux or higher compared to Chaboinamori, which can only be cultivated under low illuminance of 5000 Lux or less and high humidity. It withstands low humidity and exhibits a camptothecin content (1 × 10 −4 % to 1 × 10 −3 % per fresh weight, 0.01% to 0.1% dry matter weight ratio) similar to that of Chaboynamori. In addition, while Chaboinamori grows only around 10 cm in height after 6 months of sowing, hybrid plants grow to a height of 50 cm or more, and the production amount of camptothecin per individual is about 50 times.
In addition, by using this hybrid plant, it is not contained in kiju, Japanese dogwood, etc. that are currently used as camptothecin extraction materials, but is not contained in chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) or kiju. It has become possible to produce camptothecin analogues such as 9-methoxycamptothecin.
[0011]
Extraction of camptothecin and the like from hybrid plants is usually carried out by pulverizing the harvested plant stems and leaves in a mortar or the like and usually 100 to 500 ml of extraction solvent (for example, methanol, ethanol, etc.) per 10 g of dry matter weight. Then, the extraction is performed. Extraction may be performed once using a large amount of solvent, but it is more preferable to divide the extraction solvent into several parts and perform the extraction a plurality of times because the extraction efficiency increases. The temperature at the time of extraction is usually room temperature, but it may be arbitrarily heated as necessary.
As a method other than the above, freeze-dried stalks and leaves of harvested plants can be used for extraction, or can be used for extraction without being dried. Further, instead of extracting from the stems and leaves, it is possible to use the underground part by washing it with water, or harvest the roots by hydroponics etc., and use it as an extraction material.
[0012]
In addition, it is also possible to produce camptothecin and its related compounds by tissue culture such as callus culture and hairy root culture using hybrid plants as materials. At this time, it is also possible to recover camptothecin and its related compounds released into the culture solution.
[0013]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference examples and examples. However, the present invention is not limited to these reference examples and examples.
[0014]
Reference Example 1 Molecular biological system classification of plant materials (1) Plant materials
O.kuroiwai Makino is a sub-shrub that reaches a height of 1 m. According to the Ryukyu Botanical Magazine, Okinawa Main Island, Ishigaki Island, Iriomote Island, Yonaguni Island, Taiwan (southern and Hongyu Island) and It is supposed to be distributed over the Philippines.
O.pumila Champ. Is a perennial herb of 5 to 15 cm in height and is distributed in Amami Oshima, Tokunoshima, Okinawa Main Island, Ishigaki Island, Iriomote Island, Yakushima Island, Taiwan, and South China.
O. japonica v. Japonica Blume is a perennial herb with a plant height of 10 to 20 cm. In Honshu, it is widely used in the warm west of southern Chiba Prefecture, Shikoku, Kyushu, Tokunoshima, Okinoerabujima, Okinawa Main Island, Taiwan and China. Distributed.
O.japonica f.tashiroi Ohwi (Nagabanosimainamori, Nagabainamori) is longer oval, 8-15cm long and 1-3cm wide oval-shaped needle-shaped line-shaped inversion compared to the basic species It is a needle shape and is considered to be a basic stream type. The distribution area is Ishigakijima, Iriomotejima, and northern Taiwan.
O.japonica v.amamiana Hatsushima grows naturally on Amami Oshima and Okinawa main islands, and is said to have a lower plant height than the basic species. The individuals used for the experiment were distributed from the National Science Museum Tsukuba Experimental Botanical Garden and collected near the Kunigami Nagao Bridge on the main island of Okinawa.
[0015]
(2) Molecular biological phylogenetic classification of plant materials The molecular biological classification of sweet potato genus plants (Ophiorrhiza genus plants) collected from their own dough is for 10-mer random primers using whole genomic DNA extracted from fresh leaves as a template. The RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) method was used. Genetic similarity was determined by UPGMA from about 300 electrophoresis bands obtained with 17 kinds of random primers, and a tree diagram was created. The results are shown in FIG.
[0016]
As a result of RAPD analysis, the genus Ophiorrhiza was roughly divided into two groups: a group consisting of O.pumila and O.kuroiwai, and a group consisting of O.japonica basic species and their variants and varieties. Since two species containing camptothecin formed one cluster, the biosynthetic pathway of camptothecin is considered to be derived from the same ancestor species. O.pumila and O.kuroiwai are perennial herbs, the latter are sub-shrubs, and the morphologically different, but as described later, these two species of hybrids (tentative name: O. x kuroiwai) The presence of these two plants is considered to indicate that reproductive speciation has not progressed as much as the morphological difference.
[0017]
Example 1 An artificial interspecific hybrid was bred by artificially pollinating O.pumila from Amami Oshima with O.kuroiwai collected at Ishigakijima as an artificial cross.
The above two kinds of plants were cultivated in an artificial weather room, and the stamens before the flowering were removed from the buds on the day before flowering of O.kuroiwai together with the corolla. The pupae after depilation were artificially mated using pollen collected from O.pumila after being left for one day. After 90 days from the mating, the seeds were collected and sown in vermiculite medium. As a result, germination occurred at a high germination rate (about 90%). The artificial hybrid individuals obtained in this way had an external form that was difficult to distinguish from Ryukyu Winning Mori, as was the sterile individual observed in its own dough.
[0018]
[Component analysis of hybrid individuals]
When the leaves of the obtained hybrid individuals were extracted with methanol and the camptothecin content was measured by reverse-phase HPLC analysis, it was 1 × 10 −4 % to 1 × 10 −3 % per fresh weight, and the camptothecin content was 10%. Double individual differences were observed. Individuals with a high content were selected and cultivation was continued at 25 ° C. and 5000 lux (16 hours light period, 8 hours dark period) for one year, but no change was observed in the camptothecin content.
On the other hand, the content of camptothecin in the leaves of Chaboynamori was 5 × 10 −4 % to 1 × 10 −3 % per fresh weight, and about 2 times as many individuals were not observed.
[0019]
Example 2 Proliferation of hybrid individuals by growth tissue culture was performed as follows.
The top buds and buds of hybrid plants sterilized by a conventional method were placed on a ½ concentration MS solid medium (sucrose concentration 1%) and cultured under illumination at 25 ° C. and 4000 lux. Passage and growth were performed by cutting the elongated stems into nodes and placing them in a new medium having the same composition. In this case, in order to perform more efficient growth, an appropriate amount (0.1 μM to 10 μM) of cytokinin such as benzyladenine may be added to the medium.
[0020]
Example 3 Cultivation of hybrid individuals and camptothecin production Chaboynamori (control group) and hybrid plant seedlings grown by cuttings were cultivated for 6 months, harvested, and fresh weight and camptothecin content were measured. The cultivation area was 0.12 m 2 .
Camptothecin was extracted by air-drying the harvested plant stems and leaves in a mortar and using 200 ml of methanol per 10 g of dry matter weight.
(This extraction method is an example, and freeze-drying or extraction with freshness is possible. In addition, roots can be harvested by washing the water in the underground or by hydroponics, etc., and used as an extraction material. is there.)
[0021]
[result]
Chaboynamori; fresh weight 295g, camptothecin content 1.5mg
Hybrid plant; fresh weight 520g, camptothecin content 5.2mg
[0022]
Chaboynamori was cultivated under the light of 4000 Lux and hybrid plants under the light of 5000 Lux. Chaboinamori partially browned and died at illuminance of 4000 Lux or higher, but it grew normally in hybrid plants even under illumination of 10,000 Lux.
[0023]
[Component analysis of hybrid plants]
When the components of the cultivated hybrid plant were analyzed with a high performance liquid chromatography mass spectrometer (LC-MS), in addition to camptothecin, its related compound chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin, contained 2 × 10 −4 % to 2 × 10 −3 %) and 9-methoxycamptothecin (content 2 × 10 −5 % to 2 × 10 −4 %) were found to be contained.
[0024]
【The invention's effect】
The present invention relates to a method for growing a novel camptothecin-producing plant by artificial mating of Ophiorrhiza pumila and Ophiorrhiza kuroiwai, and to cultivate or tissue-culture a hybrid plant obtained by this method. Thus, the present invention provides a method for producing camptothecin and its analogs. According to the present invention, the following effects can be obtained.
(I) High productivity is achieved by selecting a hybrid individual having a high content of components such as camptothecin and growing vigorously.
(Ii) Since production of camptothecin-related compounds that are not contained in conventionally used kiju and hornbill is observed, it can be greatly expected as a new raw material for producing camptothecin derivatives such as CPT-11 currently used as pharmaceuticals.
(Iii) The hybrid plant is a herbaceous plant that can be easily cultivated and has high productivity because it can be cultivated at a high density. Also, since a large amount of seeds can be obtained in a short period of time, the supply of seedlings is stable. Since a tissue culture technique such as hairy root culture has been established, more stable production of camptothecin can be expected regardless of natural conditions.
(Iv) Since it is possible to cultivate under low illuminance (10000 Lux or less), it is possible to produce camptothecin and its related compounds, for example, in forest floors or in shaded areas where cultivation of kiju and cedarwood is difficult.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a dendrogram showing the molecular biological affinity of a sweet potato genus plant by the RAPD method.

Claims (6)

チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配し、
カンプトテシンの成分含有量が高く、生育の旺盛な雑種個体を選抜する、
ことを特徴とする、親植物であるチャボイナモリよりもカンプトテシンの高い生産性を有する、カンプトテシン生産植物の育成方法。
Artificial mating of Ophiorrhiza pumila and Ophiorrhiza kuroiwai,
Select hybrid individuals with high camptothecin content and vigorous growth,
A method for cultivating a camptothecin-producing plant having a higher productivity of camptothecin than a parent plant, Chaboynamori.
チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配し、
カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの成分含有量が高く、生育の旺盛な雑種個体を選抜し、
親植物であるチャボイナモリよりもカンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの高い生産性を有する、得られた雑種個体を増殖、栽培し、
生長した植物から抽出することを特徴とする、カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの生産方法。
Artificial mating of Ophiorrhiza pumila and Ophiorrhiza kuroiwai,
Select a hybrid individual having a high component content of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin and growing vigorously,
Propagating and cultivating the resulting hybrid individuals having higher productivity of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin than the parent plant Chavoinamori ,
A method for producing camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin, characterized by extracting from a grown plant.
チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することにより得られた雑種植物の中から、カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの成分含量が高く、生育の旺盛な雑種個体を選別し、増殖、栽培し、
生長した、親植物であるチャボイナモリよりもカンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの高い生産性を有する植物から抽出することを特徴とする、カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの生産方法。
Among hybrid plants obtained by artificial crossing of Chaphinamori (Ophiorrhiza pumila) and Ryukyuunamori (Ophiorrhiza kuroiwai), camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-Methoxycamptothecin is high in component content and is selected for growing, growing and cultivating hybrid individuals.
It is characterized in that it is extracted from a plant having higher productivity of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin than the parent plant Chaboynamori. A method for producing camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin.
チャボイナモリ(Ophiorrhiza pumila)とリュウキュウイナモリ(Ophiorrhiza kuroiwai)を人工交配することにより得られた、カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの成分含量が高く、増殖の旺盛な雑種個体を無菌培養し、
得られた、親植物であるチャボイナモリよりもカンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの高い生産性を有する培養細胞から抽出することを特徴とする、カンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの生産方法。
Of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin obtained by artificial mating of Chaphinamori (Ophiorrhiza pumila) and Ryukyuunamori (Ophiorrhiza kuroiwai) Sterile culture of hybrid individuals with high component content and vigorous growth,
Extraction from the obtained cultured cells having higher productivity of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin than the parent plant Chaboynamori A method for producing camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin, which is characterized.
サイトカイニンを添加した培地で培養する請求項4に記載の生産方法。  The production method according to claim 4, wherein the culture is performed in a medium to which cytokinin is added. 人工交配することにより得られた雑種個体の中からカンプトテシン、チャボサイド(10−グルコピラノシルオキシ−9−メトキシカンプトテシン)及び/又は9−メトキシカンプトテシンの成分含量の高い個体を選別し、無菌培養する請求項4又は5に記載の生産方法。  Individuals with high component content of camptothecin, chaboside (10-glucopyranosyloxy-9-methoxycamptothecin) and / or 9-methoxycamptothecin are selected from hybrid individuals obtained by artificial mating, and aseptic culture The production method according to claim 4 or 5.
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