JPS6387991A - トロパン系アルカロイドの生産方法 - Google Patents

トロパン系アルカロイドの生産方法

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JPS6387991A
JPS6387991A JP61230156A JP23015686A JPS6387991A JP S6387991 A JPS6387991 A JP S6387991A JP 61230156 A JP61230156 A JP 61230156A JP 23015686 A JP23015686 A JP 23015686A JP S6387991 A JPS6387991 A JP S6387991A
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tissue culture
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Hiroshi Ideno
出野 博志
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SEITAI KINOU RIYOU KAGAKUHIN SHINSEIZOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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SEITAI KINOU RIYOU KAGAKUHIN SHINSEIZOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はズボイシア、ダツラ、ハシリドコロ、ヒヨス等
のトロパン系アルカロイドヲ代謝産生ずる植物の組織を
特定の培地を用いて組織培養することによりスコポラミ
ンおよび/又はヒヨスチアミン等のトロパン系アルカロ
イドを製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
スコポラミンは鎮痙剤、鎮痛剤および副交感神経しゃ断
薬として、またヒヨスチアミンは副交感神経しゃ断薬と
して、それぞれ医薬として重用されている。これらの化
合物は、天然の植物体中から抽出して製造されているが
、天然物を原料としているため、その生産が天候に左右
されること、収穫時期が限定されていることなどが問題
となっている。そのためこれらの化合物を植物の組織培
養により生産する研究が内外で数多く行われた。
カルスによる生産では、山田らによるヒヨスのカルスに
よる生産例が知られている(Plant Ce1lRe
ports上、101〜103(1982) )が、ス
コポラミン含硫は20ppraと、天然の植物体中の含
硫と比較して低いものであった。また山田らは、ズボイ
シア(Duboisia Leichhardtii 
F、 Muell)の組織培養により得られる不定根中
に著量のスコポラミンおよびヒヨスチアミンが存在する
ことを見出している(Plant Ce1l Repo
rts  3.186−188(1984) )が、そ
の量はまだ充分とは言えないものであった。
そこで1、ズボイシア不定根の各種培養条件を検討し、
培地のアンモニウムイオンと硝酸イオンの比率を0.2
以上にすることおよび培地の溶存酸素濃度を10ないし
65ppn+とすることにより、トロパン系アルカロイ
ドの生産性を向上させることを見出し、本出願人はそれ
ぞれ特願昭60−143882号および特願昭60−1
43881号として特許出願をしているが、工業的な見
地からはその生産性を更に高めることが望まれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
したがってこのような組織培養によりトロパン系アルカ
ロイドの工業的な生産を目指す場合、さらに生産性を高
めることが重要な課題であった。
このような事情にかんがみ、本発明者らは、ズボイシア
、ダツラ、ハシリドコロおよびヒヨス属等のトロパン系
アルカロイドを産生ずる植物の不定根等のMi織、細胞
を効率よく培養する方法を研究した結果、次のような事
実を見出した。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち該植物のMi織を、特定のアミノ酸を特定の濃
度で含有する培地を用いて組織培養を行うと、得られる
培養細胞あるいは不定根等の培養によって得られる培養
組織中のトロパン系アルカロイドの含硫が向上するか、
あるいは培養細胞、不定根等の培養組織の生育が促進さ
れ、結果としてトロパン系アルカロイドの生産性が向上
することを見出し本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の方法によれば、トロパン系アルカロ
イドを産生ずる植物の組織を含硫アミノ酸類および/又
はオキシアミノ酸類を0.3ないし10mM含存す6培
地を用いて組織培養してトロパン系アルカロイドを生産
することを特徴とするトロパン系アルカロイドの生産方
法が提供される。
〔発明の詳細な説明〕
本発明では組織培養はトロパン系アルカロイドを産生ず
る植物を用いて行われるが、該当する植物として具体的
には、ズボイシア・ミオボロイデス(Duboisia
 myoporoides)+ ズボイシア・ライヒハ
ルデイ(Duboisia 1eichhardtii
)等のズボイシア属植物、ダツラ・ダツラ(Datur
a tatula)+  ダツラ・アルボレア(Dat
ura arborea)+ ダツラ・ストラモニウム
(Datura stramonium)等のダツラ属
植物、スコボリア・ジャポニカ(5copoliaja
panica)等のスコボリア属植物、ヒョシアマス・
ニガー(Hyoscyamus niger)等のヒヨ
ス属植物およびアトローパ・ベラドンナ(Atropa
 belladonna)等のアトローバ属植物などの
ナス科植物を例示することができる。
本発明では前記植物の組織を培養してトロパン系アルカ
ロイドを生産するに当たって、含硫アミノ酸類および/
又はオキシアミノ酸類を0.3ないし10mM含有する
培地が用いられる。以下これについて詳述する。
本発明で使用される培地は含硫アミノ酸類および/又は
オキシアミノ酸類を必須成分として含む培地であって、
該成分以外の他の成分として無機成分および炭素源を必
須成分とし、これに植物ホルモン類、ビタミン類を添加
し、更に必要に応じてアミノ酸類を添加した培地である
本発明に係わる含硫アミノ酸類とはメチオニン類、シス
チン類、システィン類から選ばれるイオウを含むアミノ
酸とその誘導体である。以下これについて詳述する。
本発明に係るメチオニン類は一般式〔I〕NOR’ R”5CHzCHzCHCOR3(1)〔式中、)71
はH又はR−C−(RはH又は低級アルキル基)を示し
、R2はH又は低級アルキル基又はL−アラニル基を示
し、R3はOH,NOx又はOM (Mは金属イオンを
示す)で表わす。〕 で表わされるアミノ酸とその誘導体であって具体的には
メチオニンおよびN−ホルミルメチオニン、N−アセチ
ルメチオニン、N−プロピオニルメチオニン等のN−ア
シルメチオニン、ホモシスティン、2−アミノ−4−エ
チルチオブタン酸、2−アミノ−4−プロピルチオブタ
ン酸等のメチオニン以外の2−アミン−4−アルキルチ
オブタン酸、シスタチオニン、2−アセチルアミノ−4
−エチルチオブタン酸等のN−アシルメチオニン以外の
2−アシルアミノ−4−アルキルチオブタン酸、2−ア
ミノ−4−メチルチオブタン酸アミド等の2−アミノ−
4−アルキルチオブタン酸アミドおよび2−アセチルア
ミノ−4−メチルチオブタン酸アミド等の2−アシルア
ミノ−4−アルキルチオブタン酸アミドを例示できる。
本発明ではこれら化合物のうち該化合物中のカルボキシ
ル基が培地を構成する後述の無機成分と同じ金属イオン
と塩を形成していても良く、本発明ではこの塩も培地成
分として使用できる。
本発明に係わるシスチン類は一般式(If)(式中、R
1とR3は前記一般式CI)の場合と同一〕で表わされ
るアミノ酸とその誘導体であって具体的にはシズチン、
N、N’−ジホルミルシスチン、N、N’−ジアセチル
シスチン、N、N’−ジプロビオニルシスチン等のN、
N’−ジアシルシスチン、ビス(2−アミノ−2−アミ
ノカルボニルエチル)ジスルフィド、ビス(2−アセチ
ルアミノ−2−アミノカルボニルエチル)ジスルフィド
等のビス(2−アシルアミノ−2−アミノカルボニルエ
チル)ジスルフィドを例示することができる。本発明で
はこれら化合物のうち該化合物中のカルボキシル基が培
地を構成する後述の無機成分と同じ金属イオンと塩を形
成していても良く、本発明ではこの塩も培地成分として
使用できる。
本発明に係わるシスティン類は一般式(ml)NHR’ ■ H3CHzCHCOR3(m ) (式中、R1とR3は前記一般式(1)の場合と同一)
で表わされるアミノ酸とその誘導体であって具体的には
システィンおよびN−ホルミルシスティンおよびN−ア
セチルシスティン、N−プロピオニルシスティン等のN
−アシルシスティン、2−アミノ−3−メルカプトブタ
ン酸アミドおよび2−アセチルアミノ−3−メルカプト
ブタン酸アミド等の2−アシルアミノ−3−メルカプト
ブタン酸アミドを例示できる。
本発明ではこれらの化合物のうち該化合物中のカルボキ
シル基が培地を構成する後述の無機成分と同じ金属イオ
ンと塩を形成していても良く、本発明ではこの塩も培地
成分として使用できる。
本発明の組織培養では、培地の必須成分として前記した
6硫アミノ酸類の他に前述の如くオキシアミノ酸類を単
独使用あるいは6硫アミノ酸類と併用使用することがで
きる。この場合のオキシアミノ酸類として具体的には、
一般式(IV)NHR’ R’−CH(OH)CHCOR3(TV)(式中、R1
とR3は前記一般式(1)の場合と同一あり、R4はH
又はCH3を示す。) で表わされるアミノ酸およびその誘導体であって、具体
的にはセリン(R’、R3、R’=H) 、)レオニン
(R’、 R3= H,R’=CH3) 、N−ホルミ
ルセリン、N−アセチルセリン、N−プロピオニルセリ
ン等のN−アシルセリン、2−アミノ−3−ヒドロキシ
プロパン酸アミド、2−アセチルアミノ−3−ヒドロキ
シプロパン酸アミド等の2−アシルアミノ−3−ヒドロ
キシプロパン酸アミド、N−ホルミルトレオニン、N−
アシルトレオニン、N−プロピオニルトレオニン等のN
−アシルトレオニン、2−アミツブクン酸アミド、2−
アセチルアミノブタン酸アミド等の2−アシルアミノブ
タン酸アミドを例示できる。本発明では、これら化合物
のうち該化合物中のカルボキシル基が培地を構成する後
述の無機成分と同じ金属イオンと塩を形成していてもよ
く、本発明ではこの塩も培地成分として使用できる。
本発明では培地に含まれる前記した6硫アミノ酸類およ
び/又はオキシアミノ酸類の使用割合としては0.3〜
10mMの範囲であり、該範囲の中でも0.5〜3mM
の範囲が特に好ましい。6硫アミノ酸類とオキシアミノ
酸類を併用使用する場合には、両成分の合計量が前記範
囲にあるようにして培養が行われる。培地中の6硫アミ
ノ酸類および/又はオキシアミノ酸類の含有量がこの範
囲外にある場合には、このような培地を用いて組織培養
を行ってもトロパン系アルカロイドの生成量はそれ程向
上しないので、本発明では該成分の含有量を前記範囲に
した培地を用いて組織培養が行われる。
本発明で使用される培地において、前記した6硫アミノ
酸類とオキシアミノ酸類以外の他の培地成分については
、無機成分としては、窒素、リン、カリウム、ナトリウ
ム、カルシウム、マグネシウム、イオウ、鉄、マンガン
、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素、ヨウ素、コバルト
等の元素を含む無機塩を挙げることができ、具体的には
硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、塩
化アンモニウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、リン
酸l水素カリウム、リン酸2水素カリウム、硫酸マグネ
シウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸第1
鉄、硫酸第2鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、モリブデン酸
ナトリウム、二酸化モリブデン、ヨウ化カリウム、硫酸
亜鉛、ホウ酸、塩化コバルト等の化合物を例示できる。
該培地の炭素源としては、ショ糖等の炭水化物とその誘
導体、脂肪酸等の有機酸およびエタノール等の1級アル
コールなどを例示できる。
該培地の植物ホルモン類としては、例えば、ナフタレン
酸a(N^^)、インドール酢酸(IAA) 、p−ク
ロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸
(2,4−D)、インドール酪酸(IBM)およびこれ
らの誘導体等のオーキシン類およびベンジルアデニン(
BA)、カイネチン、ゼアチン等のサイトカイニン類を
例示できる。本発明ではサイトカイニン類は通常は培地
に添加しないことが望ましいが、必要に応じて添加する
場合にはサイトカイニン類は濃度が通常10−’M(0
,02mg/ A )以下の低濃度で使用することが好
ましい。
該培地のビタミン類としては、ビオチン、チアミン(ビ
タミンB、)、ピリドキシン(ビタミンB6)、ピリド
キサール、ピリドキサミン、パントテン酸カルシウム、
アスコルビン酸(ビタミンC)、イノシトール、ニコチ
ン酸、ニコチン酸アミドおよびリボプラビン(ビタミン
B2)などを例示できる。
該培地のアミノ酸類としては、例えばグリシン、アラニ
ン、グルタミン酸、フェニルアラニンおよびリジンなど
を例示できる。
本発明の前記培地は、通常は、前記無機成分を約0.1
μMないし約100mM、前記炭素源を約1g/lない
し約100 g / f、前記植物ホルモン類を約0.
01μMないし約100μM、前記ビタミン類を約Q、
ln+g//ないし約150a+g//!および前記ア
ミノ類類をOないし約100mg/ 12含ませて使用
されることが望ましい。
本発明のズボイシア属植物の組織培養に用いられる前記
培地として具体的には、従来から知られている植物のM
i織培養に用いられている培地、例えば、ムラシゲ・ス
クーグ(’62)  CMurashige &Sko
og )の培地、リンスマイヤー・スクーグ(RM−1
965)  CLinsmaier & Skoog 
)の培地、ホワイト(’63)  (White )の
培地、ガンボルグ(Gamborg )の8−5培地、
三井のト9培地、ニッチ・ニッチ(Nitsch N1
tsch )の培地等に前記した炭素源および植物ホル
モンを添加し、更に必要に応じて前記したビタミン類、
アミノ酸類を添加して調製される培地を例示できるが、
本発明ではこの中でも特にエッチ・ニッチ、リンスマイ
ヤー・スクーグ又はムラシゲ・スクーグの培地を用いて
調製される培地が好ましい。なお、上記した従来公知の
培地の組成に関しては、例えば、行内、中島、古谷著の
「新植物組織培養J P386〜P391、朝倉書店、
1979年に記載されている。
本発明で使用できる前記培地は液体培地又は寒天やゼラ
チン等を通常0.5〜1%含有させた固型培地であるが
本発明では液体培地を用いることが好ましい。
本発明の組織培養ではトロパン系アルカロイドを代謝産
生ずる植物の組織片は、前記培地を用いて組織培養され
てトロパン系アルカロイドを含有する培養細胞ないし培
養組織が得られる。
本発明では該培養組織としては不定根が特に好ましい。
本発明の組織培養に用いられる前記植物の組織として具
体的には、該植物の根、葉、茎、種子、花芽などの他に
も本発明に係わる組織培養あるいは他の従来のU織培養
方法によって得られる該植物の培養細胞ないし培養組織
を例示できる。本発明では、これらの中では植物組織を
前もって組織培養して得られる不定根を使用してこれを
本発明に係わる培地を用いて組織培養することが特に好
ましく、この場合には原料の不定根が本発明の培地を用
いて増殖培養されてトロパン系アルカロイドを多量含有
する不定根が得られる。
本発明では通常前記した組織片あるいは細胞からカルス
が誘導され、酸カルスを継代培養して得られる培養細胞
ないしは培養組織は本発明の前記培地を用いて増殖培養
されてトロパン系アルカロイドを多量含有する培養物、
特に不定根を得るというような組織培養の方法を用いる
ことが好ましい。
本発明では不定根を用いる場合に、植物の組織片を例え
ば毛根病菌(例えばAgrobacteriumrhi
zogenes)で感染させ、これによって出現する毛
根を用いることもできる(例えば本出願人に係わる特願
昭61−89975号で提案した方法を用いることもで
きる)。
本発明の方法によって得られるトロパン系アルカロイド
として具体的には、スコポラミン、ヒヨスチアミン及び
これらの化合物のアセチル化合物を例示できるが、この
中ではスコポラミンとヒヨスチアミンが好ましい。
本発明ではトロパン系アルカロイドを含有する培養細胞
から該アルカロイドを分離する方法としては、例えば薬
局法等に記載されている、トロパン系アルカロイドを含
有する植物からこれら化合物を単離精製する場合に用い
られてきた通常の方法を採用することができる。
〔発明の効果〕
本発明の組織培養によるトロパン系アルカロイドの生産
方法を採用すれば、従来法に比べてトロパン系アルカロ
イドを、中でも特にスコポラミンおよび/又はヒヨスチ
アミンを大量に効率よく生産することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の方法を実施例によって更に具体的に説明
する。
実施例1.2.4.5 当社薬草図にて栽培したDuboisia mypor
oidesR,Brの葉を洗浄し、10%アンチホルミ
ン液に10分間浸漬し、次いで滅菌水で3回洗浄した後
、約1国に切断し、ナフタレン酢酸およびベンジルアデ
ニンをそれぞれ10−’Mおよび10−’Mとなるよう
に添加したリンスマイヤー・スクーグの寒天培地に置床
し、25℃で30日間培養する。カルス形成と同時に発
生した不定根を切り出し、インドール酪酸を10−’M
になるように添加したエッチ・ニッチの液体培地に移植
し、2年間箱代培養した。このようにして得た不定根1
0+wg (乾燥重量)をインドール酪酸を10−’M
になるように添加したエッチ・エッチの液体培地20r
nlを含む100−容の三角フラスコに移植して培養開
始後10日目にL−メチオニン濃度が各々0.3mM、
0.5mM、1 、0mM及び2.0mMとなるように
L−メチオニンを先の液体培地に添加して、さらに11
日間振とう培養した。得られた不定根を乾燥後、塩基性
のクロロホルム−メタノール液5〇−で抽出した。これ
に40@lのIN硫酸を加えてアルカロイド層を硫酸層
に移した。さらに、アンモニア水2mZおよびクロロホ
ルム40Tn!を加えてアルカロイドをクロロホルム層
に移し、これを減圧濃縮し、ガスクロマトグラフでアル
カロイド量を分析した。この場合のアルカロイドの生産
量を表1に示した。なお、ガスクロマトグラフの分析は
以下の条件で行った。
カラム: 5ilicone 0V−17(1%) o
nChromosorb W (Mesh  80〜1
0100)3φ×111ガラスカラム キャリャガス二Nt カラム温度 :200℃ 実施例3 実施例1において、2年間箱代培養して得られた不定根
10mgをし一メチオニン濃度が1.0mMとなるよう
にL−メチオニンを添加し、又インドール酪酸を10−
 ’ Mとなるように添加したニッチ・エッチの液体培
地20−を含むLoornl容の三角フラスコに移植し
て3週間振とう培養して得られた不定根を乾燥後、実施
例1と同様に処理してアルカロイドを分析した結果を表
1に示した。
比較例1 実施例1においてL−メチオニンを添加しない培地を用
いた以外は該実施例と同様に行った結果を表1に示した
比較例2 実施例1においてL−メチオニン濃度を0.2mMとし
た以外は該実施例と同様に行った結果を表1に示した。
実施例6.7 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−シスチンを0
.5mM、1.0mM用いた以外は該実施例と同様に行
った結果を表1に示した。
比較例3.4 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−シスチンを0
.1mM、0.2n+Mとした以外は該実施例と同様に
行った結果を表1に示した。
実施例8.9.10 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−システィンを
0.3mM、0.5mM、3mM用いた以外は該実施例
と同様に行った結果を表1に示した。
比較例5 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−システィンを
0.1mM用いた以外は該実施例と同様に行った結果を
表1に示した。
実施例11.12 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−セリンを0 
、5mM及び3.0mM用いた以外は該実施例と同様に
行った結果を表1に示した。
比較例6 実施例3でL−メチオニンの代わりにL−セリンを0.
1mM用いた以外は該実施例と同様に行った結果を表1
に示した。
比較例7〜12 実施例1においてL−メチオニンの代わりに表1に示し
たアミノ酸を1.0mM添加した培地を用いて該実施例
と同様に行った結果を表1に示した。
実施例13 ズボイシア(Duboisia myoporoide
s R,Br)の葉を10%アンチホルミンで処理した
のち、ベンジルアデニン10−’M含むリンスマイヤー
・スクーグ(LS)の寒天培地に置床した。1ケ月後発
生した苗条を同じ培地で40日日間化培養して得られる
まだ本化していないズボイシア苗条の茎を1〜2cI1
1程度に切断し、24時間振とう培養したAgroba
cterium rhizogenes HRI−1の
懸濁液(107個/at)に浸漬後、植物ホルモンを含
まないLS寒天培地に置床した。3週間後筒条の茎の切
断部位から不定根が発生した。これをアンピシリン0.
1mg /−含むLS液体培地で2日間処理し菌を含ま
ない自己増殖性のズボイシア感染不定根を得た。
このズボイシア感染不定根をLS液体培地で1年間継代
培養した。この不定根10mg (乾燥重量)をL−メ
チオニンを1mMになるように添加したLS液体培地2
0−を含む10〇−溶三角フラスコに移植し、2週間振
等培養した。得られた不定根150+++g (乾燥重
量)を乾燥し、実施例1と同じ方法で抽出し、アルカロ
イド量を分析した。この場合のアルカロイドの生産量を
表2に示した。
実施例14 実施例13でL−メチオニンの代わりにし一セリンを用
いて培地のし一セリン濃度が3mMとなるようにした以
外は該実施例と同様にして行った結果を表2に示した。
比較例13 実施例13においてL−メチオニンを添加しなかった以
外は該実施例と同様にして行った結果を表2に示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)トロパン系アルカロイドを産生する植物の組織を
    含硫アミノ酸類および/又はオキシアミノ酸類を0.3
    ないし10mM含有する培地を用いて組織培養してトロ
    パン系アルカロイドを生産することを特徴とするトロパ
    ン系アルカロイドの生産方法。
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