利用气升式内环流生物反应器培养青蒿毛状根生产青蒿素

利用自制的气升式内环流生物反应器进行青蒿(Artemisia annua L.)毛状根多层培养生产青蒿素。毛状根培养物在培养过程中均匀分布在生物反应器的筛网间,或以不锈钢网为附着点向四周生长,在25 ℃和12 h/d光照周期下,经20 d分批培养获得生物量干重22.57 g/L,青蒿素产量374.4 mg/L,并对培养过程中蔗糖、磷酸盐、硝酸盐和氨盐消耗的动力学进行了分析。     

青蒿毛状根合成青蒿素的培养条件研究

对影响青蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａａｎｎｕａＬ．）毛状根生长及青蒿素合成的培养条件进行了研究,确定最适的培养条件为：初始ｐＨ５．８～６．０,摇瓶转速１３０～１５０ｒ／ｍｉｎ,摇瓶装液量体积分数为２５％,光照周期为１６ｈ／ｄ,温度为３０℃。在此条件下,经过２５ｄ培养获得青蒿素产量为２２３．３ｍｇ／Ｌ。     

温度对青蒿毛状根生长和青蒿素生物合成的影响

本实验研究了不同温度(15℃～35℃)对青蒿毛状根生长和青蒿素生物合成的影响,发现25℃有利于毛状根生长,30℃促进了青蒿素生物合成。通过温度改变的二步培养技术(培养前20d温度控制在25℃,后10d温度提高到30℃),青蒿素的产量得到明显提高,高于在恒温培养时(25℃或30℃)的结果。     

10升气升环流式生物反应器培养紫草细胞

本文采用自行设计研制的10升气升环流式生物反应器培养紫草细胞,培养周期34d．前14d为细胞生长培养,细胞生长呈正常的S型曲线,细胞增长到原细胞接人量的4倍．后20d为紫草色素生产培养,细胞增长到32倍。整个周期每升培养液可生产紫草色素0．6g,在反应器中,培养液pH值的变化与细胞生长呈正相关,与紫草色素的形成呈负相关,pH值变化规律可用于监测紫草细胞在生物反应器的生长和色素形成．     

利用新型雾化生物反应器培养青蒿不定芽生产青蒿素

利用新型的超声雾化内环流生物反应器进行青蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａａｎｎｕａＬ．）不定芽多层培养生产青蒿素。在新型内环流超声雾化生物反应器中,营养雾沿中心导流筒上升并由其顶端和各开孔处溢出后从环隙落下,２～３ｍｉｎ营养雾充满整个反应器。青蒿不定芽在此反应器中生长健壮,形态正常,无玻璃化现象产生,在培养后期,青蒿不定芽长满整个培养空间,部分不定芽可生根。当雾化周期为３ｍｉｎ／９０ｍｉｎ（雾化时间／间隔时间）,通气量为０．５Ｌ／ｍｉｎ时,经２５ｄ分批培养,青蒿素产量为４６．９ｍｇ／Ｌ,分别为固体培养和摇瓶培养的２．９和３．２倍。     

内循环气升式生物反应器培养甘草细胞

自行设计研制了７Ｌ,９Ｌ及２５Ｌ内循环气升式生物反应器,并应用于甘草细胞的放大培养研究。在接种量为８％（Ｗ／Ｖ）通气率为０．２—０．２５ｖｖｍ的条件下,甘草细胞在反应器中生长迅速。其中在９Ｌ反应器中生长最好,最高生物量达１６．２５ｇ／Ｌ,生长速率达０．９ｇ／Ｌ．ｄ,均高于摇瓶培养。培养过程中ｐＨ值、溶氧状况通过电极自动显示记录,说明设计的气升式生物反应器适合于甘草细胞的大规模培养。     

青蒿毛状根生长、青蒿素合成以及 营养物消耗的动力学

诱导产生的青蒿毛状根培养物置于MS培养基(含30 g/L蔗糖)进行悬浮培养,并对悬浮培养过程中毛状根生长、青蒿素合成、蔗糖、磷酸盐和不同氮源的消耗、pH和电导率的动力学过程进行分析。经30 d培养,生物量干重和青蒿素产量分别达到13.7 g/L和0.23 g/L,碳源和氮源在培养过程中被逐渐利用,而磷酸盐的利用速率最快,培养至15 d所有的磷酸盐均被吸收,pH在培养初期降低,后又逐渐上升,电导率由于毛状根生长对无机离子的吸收而逐渐减低。     

生物反应器与药用植物毛状根的大规模培养

利用药用植物毛状根培养生产次生代谢产物具有极大的生产潜力,而开发适合毛状根培养的反应器,又是毛状根生产天然产物工业化的关键。本文系统地介绍了各种用于毛状根培养的生物反应器,对通气搅拌式、气升式、超声雾化式等生物反应器各自的特点及优势进行了详细阐述,进一步讨论了各种反应器对于毛状根生长和次生代谢物积累的影响,并提出药用植物毛状根大规模培养的生物反应器在今后的发展方向。     

新型气升式反应器在发酵培养中的应用研究

本文以Ｌ－苹果酸生产为例,采用新型的分段内循环气升式反应器分批培养产延胡索酸酶的产氨短杆菌ＭＡ－２,并与同等规模机械搅拌反应器中接着的结果相比较。数据表明,采用气升式发酵设备进行培养,该菌体的收率能提高近３％,且发酵周期能缩短一半左右,显著降低培养成本,该类型的反应器具有广阔的应用前景。     

气液双升式反应器动物细胞培养及批式生长动力学模型

初步研究了气液双升式动物细胞反应器微载体培养 Bowes细胞和悬浮培养 M4G3杂交瘤细胞的生长条件 ,在不加入消泡剂和保护剂的情况下 ,批式培养 Bowes细胞的最大密度为 2 .6×1 0 6/ml,批式培养 M4G3细胞的最大密度为 1 .5× 1 0 6/ml。基于细胞生长的密度效应 ,建立了动物细胞生长动力学模型 :　　 μ=0　　 t相似文献   

Technical Factors of Artemisin Biosynthesis in Artemisia annua Hairy Root Culture

The optimum cultural conditions of growth and artemisinin accumulation of hairy roots in Artemisia annua L. were identified as follows: the initial pH 5.8 ~ 6.0; the rate of flask shaking, 130 ~ 150 r/min; the liquid medium volume per flask, 25%; light cycle, 16 h/d; temperature, 30 ℃. Under the above conditions, up to 233.3 mg/L of artemisinin could be obtained after 25 days of culture.     

Artemisinin Production by Adventitious Shoots of Artemisia annua in a Novel Mist Bioreactor

A novel ultrasonic inner-loop bioreactor was used for artemisinin production by adventitious shoots in a multiplate culture of Artemisia annua L. The bioreactor was designed to allow the nutrient mist to uprise along a concentric draught-cylinder until it overflows from the top opening and the side-holes of the central tube downward and out of the annulus, so that the nutrient mist can be fulfilled in the bioreactor within 2 ~ 3 minutes. Under the misting cycles of every 3-minute misting in every 90 minute interval, artemisinin production reached totally 46.9 mg DW/L of culture medium at an airflow rate of 0.5 L/min for 25 d of culture in batches. The product amounted 2.9 and 3.2 folds of those obtained from culturing in solid medium and in shaking flasks respectively.     

青蒿发根生长及青蒿素生物合成动态的研究

从747条发根农杆菌ATCC15834转化的青蒿株系025发根中,筛选出7个生长较快的发根系,这7个系在生长速度和青蒿素含量上均有显著差异,其中发根系HR9青蒿素产率最高,达到每月3325mg/L。青蒿发根的生长量和青蒿素含量极显著高于未转化根和愈伤组织。青蒿发根在分批培养中没有明显的迟滞期,接种后第7天进入指数生长期,第11天生长最快,第20天进入稳定期。青蒿发根中青蒿素含量呈明显的“与生长相关”特性,在指数生长期,青蒿素含量缓慢下降,生长速度减缓后,青蒿素含量上升,发根生长停止后,继续延长培养时间,青蒿素含量也不再提高。在分批培养中,青蒿发根适宜的培养时间为21d。     

真菌诱导子对青蒿发根细胞生长和青蒿素积累的影响

３种真菌诱导子（大菌丽花轮枝孢（Ｖｅｒｔｉｃｉｌｌｉｕｍ ｄａｈｉａｅ Ｋｌｅｂ．）、葡枝根霉（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｓｔｏｌｏｎｉｆｅｒ（Ｅｈｒｅｎｂ．ｅｘＦｒ．）Ｖｕｉｌｌ）和束状刺盘孢（Ｃｏｌｌｅｔｏｒｉｃｈｕｍ ｄｅｍａｔｉｕｍ（Ｐｅｒｓ．）Ｇｒｏｖｅ）处理青蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ ａｎｎｕａＬ．）的发根,均能促进发根中青蒿素的积累,其中以大丽花轮枝孢的诱导效果最好;对细胞生长均没有明显影响,     

Effects of Fungal Elicitors on Cell Growth and Artemisinin Accumulation in Hairy Root Cultures of Artemisia annua

The artemisinin accumulation in the hairy root cultures of Artemisia annua L. was enhanced via a treatment of three fungal elicitors separately ( Verticillium dahliae Kleb., Rhizopus stolonifer (Ehrenb. ex Fr. ) Vuill and Colletotrichum dematium (Pers.) Grove). Among these three elicitors, V. dahliae had the highest inducing efficiency, but none of them manifests any noticeable effects on the cell growth of the hairy root cultures. The artemisinin content of the hairy root cultures treated with V. dahliae elicitor was 1.12 mg/g DW, which was 45% higher than the control (0.77 mg/g DW). The results showed that elicitation was dependent on the elicitor concentration, the incubation period and the physiological stage at which the hairy root cultures were treated. In addition, the authors found that for V. dahliae, the optimum concentration was 0.4 mg carbohydrate per millilitre medium, the strongest response of A. annua hairy root cultures to the elicitation was at the late exponential growth stage, and the highest artemisinin content of the hairy root cultures was on the 4th day post treatment.     

Ri质粒转化的青蒿发根培养及青蒿素的生物合成

用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)转化药用植物青蒿(Artemisia annua L．)并建立了发根体外培养系统。Southern杂交、NPT Ⅱ酶的检测证明Ri质粒的T—DNA转移并整合到植物的核基因组上。在发根培养系统中,检测了青蒿的重要次生代谢物一青蒿素的含量,检测了不同理化因子对发根生长及青蒿素含量的影响。结果表明：光照(日光灯,12h光周期,20001x)有利于次生产物青蒿素的积累。培养基的pH值为5．4。蔗糖浓度为3％不仅促进发根的生长,而且促进青蒿素的积累。低浓度萘乙酸(NAA)对发根生长具有促进作用,但抑制青蒿素的合成。赤霉素GA,对发根的生长及次生产物的合成都具有促进作用,其最适浓度为4．8mg／L。     

促进黄花蒿发根青蒿素合成的内生真菌诱导子的制备

应用酸解法对黄花蒿(ArtemisiaannuaL.)内生胶孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides)菌丝体进行提取,在黄花蒿发根培养系统中比较了各制备提取物的青蒿素诱导活性。活性提取物经过SephadexG25层析后,部分纯化的内生菌寡糖提取物(MW<2500)可显著促进发根青蒿素的合成,培养23d的发根经诱导子(0.4mg/mL)处理4d后,青蒿素产量可达13.51mg/L,比同期对照产量提高51.63%,诱导作用与诱导子浓度、作用时间相关。内生菌寡糖诱导子的制备和使用,在青蒿素生物技术生产研究中为首次应用。     

黄花蒿培养细胞中青蒿素合成代谢的体外调节

黄花蒿培养细胞通过两步培养积累青蒿素．第１步在含有０．２～０．４ｍｇ／Ｌ６－苄基氨基嘌呤（６－ＢＡ）和３～４ｍｇ／Ｌ吲哚乙酸（ＩＡＡ）的Ｎ６培养基中进行细胞的增殖培养,第２步将培养好的细胞转入含０．２～０．４ｍｇ／Ｌ６－ＢＡ和０．２～０．４ｍｇ／ＬＩＡＡ的改良Ｎ６培养基中进行青蒿素的合成．青蒿素的合成量为１９０μｇ／ｇ干细胞左右．当在第２步培养中加入青蒿素合成前体青蒿酸,青蒿素合成量比仅靠激素诱导提高了３倍多．青蒿素的合成途径是植物固醇合成途径的分支途径,当在青蒿素合成过程即第２步培养中加入固醇生物合成抑制剂双氯苯咪唑和氯化氯胆碱处理,可使代谢向合成青蒿素的方向移动,青蒿素合成量明显提高．经２００ｍｇ／Ｌ氯化氯胆碱处理２ｄ,黄花蒿细胞合成青蒿素量为３７２μｇ／ｇ干细胞;经２０ｍｇ／Ｌ双氯苯咪唑处理４ｄ,黄花蒿细胞合成青蒿素量为１５４０μｇ／ｇ干细胞,比靠激素诱导提高了８倍多,与诱导脱分化细胞的黄花蒿叶中所含的青蒿素（３０００μｇ／ｇ干细胞）处于同一个数量级．以上结果表明：在通过植物激素调节可以合成青蒿素的黄花蒿培养细胞中,缺乏青蒿素合成前体是青蒿素合成量低的重要原因．因此,在青蒿素合成的过程中通过体外调节,