禾谷镰刀菌激发子：解锁欧洲红豆杉细胞培养高产紫杉醇与 10 - DABIII 的新钥匙？

为解决紫杉醇生产面临的资源与产量问题，伊朗德黑兰大学研究人员探究禾谷镰刀菌激发子对T. baccata悬浮细胞影响。结果发现其可提升紫杉醇和 10 - DABIII 产量。该研究为紫杉醇生产提供新思路，值得科研人员一读。

　　

紫杉醇（paclitaxel），商品名为泰素（Taxol?），是一种从红豆杉属植物中提取的天然抗癌药物，在临床治疗中发挥着重要作用。红豆杉属植物是紫杉醇的唯一来源，然而，由于其在植物中的含量极低，仅占干重的约 0.01 - 0.03%，为了获取这种珍贵的药物，大量的红豆杉树遭到砍伐，这不仅对生态环境造成了严重破坏，还导致了物种资源的减少。此外，气候变化也进一步加剧了生态系统的退化，使得获取紫杉醇的传统方式面临着巨大挑战。

为了解决这些问题，科学家们开始探索新的途径来生产紫杉醇。植物细胞培养技术成为了一个有前景的选择，它可以在实验室环境中稳定地生产紫杉醇，避免了对野生植物的过度依赖，同时也减少了对环境的影响。在植物细胞培养过程中，添加激发子（elicitor）是提高紫杉醇产量的一种有效策略。激发子可以诱导植物细胞产生应激反应，从而促进次生代谢产物（如紫杉醇）的合成。然而，不同的激发子对紫杉醇产量的影响差异很大，其效果受到多种因素的制约，包括激发子的种类、浓度、接种时间以及处理持续时间等。到目前为止，还没有研究揭示禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）来源的激发子对欧洲红豆杉（Taxus baccata L.）悬浮细胞培养中 10 - 去乙酰巴卡亭 III（10 - DABIII）和紫杉醇产量的影响。

为了填补这一研究空白，来自伊朗德黑兰大学的研究人员在《BMC Plant Biology》期刊上发表了题为 “Fungal elicitors from Fusarium graminearum enhance taxanes production in Taxus baccata L. suspension cell cultures” 的论文。他们通过一系列实验，深入研究了禾谷镰刀菌来源的激发子对欧洲红豆杉悬浮细胞培养的影响，并取得了重要成果。

在这项研究中，研究人员用到了细胞培养技术、高效液相色谱（HPLC）分析技术、酶活性测定技术和统计分析技术。细胞培养技术用于培养欧洲红豆杉的悬浮细胞以及禾谷镰刀菌；高效液相色谱分析技术用来检测细胞中紫杉醇和 10 - DABIII 的含量；酶活性测定技术则是测定苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性；统计分析技术帮助研究人员分析实验数据，判断实验结果的显著性。

研究人员首先进行了欧洲红豆杉的细胞培养实验。他们从德黑兰大学植物园采集了欧洲红豆杉的新鲜嫩枝，经过一系列严格的表面消毒处理后，将其培养在特定的培养基上诱导愈伤组织形成。接着，将愈伤组织转移到液体培养基中，建立了悬浮细胞培养体系。在这个过程中，研究人员绘制了细胞的生长曲线，发现欧洲红豆杉细胞在悬浮培养的前 7 天生物量显著增加，之后进入静止期，10 天后开始出现衰老迹象。

随后，研究人员开始研究禾谷镰刀菌激发子对欧洲红豆杉细胞的影响。他们制备了禾谷镰刀菌的高压灭菌细胞提取物（ACE）和高压灭菌培养滤液（ACF）作为激发子，并将不同浓度（2.5%、5% 和 10% v/v）的激发子添加到欧洲红豆杉悬浮细胞培养体系中。

在细胞生长和活力方面，研究发现，与对照组相比，添加激发子后细胞活力显著下降。培养滤液和细胞提取物处理 21 天后，细胞活力分别降低了约 31% 和 23%，而对照组仅降低了 18%。在细胞生长方面，培养滤液在 7 天后抑制了细胞生长，而细胞提取物在初期则促进了细胞生长。不过到第 21 天，添加 ACE 的培养物与对照组的生物量没有显著差异，而添加 ACF 的培养物生物量比对照组低 18%。

对于 PAL 活性的研究，研究人员发现，在第 7 天和第 14 天，所有处理组的 PAL 活性都显著提高。其中，10% ACF 处理在第 7 天的活性最高，比对照组增加了 1.57 倍。但到第 14 天，所有处理组和对照组的 PAL 活性都有所下降。到第 21 天，2.5% ACE 和 ACF 处理的细胞中，PAL 活性分别比各自对照组低 1.03 倍和 1.08 倍。这表明激发子能诱导苯丙烷途径，但 PAL 活性在培养过程中呈现动态变化。

在紫杉醇和 10 - DABIII 产量方面，研究结果显示，不同浓度的激发子对二者的产量影响不同。ACF 在浓度达到 10%（v/v）时，紫杉醇产量呈上升趋势，在第 21 天，10%（v/v）ACF 处理的细胞中紫杉醇产量达到峰值，为 9.438 μg/g 干重。而 ACE 处理则使 10 - DABIII 产量在所有浓度下都显著增加，其中 5% ACE 处理在第 21 天的增幅最大，比对照组增加了 7.38 倍。

综合研究结果，研究人员得出结论：禾谷镰刀菌来源的激发子能够显著提高欧洲红豆杉悬浮细胞培养中紫杉醇和 10 - DABIII 的产量。激发子对细胞活力、PAL 酶活性和紫杉烷产量的影响呈现浓度依赖性，这表明植物与真菌之间的相互作用非常复杂。这些发现为生物技术在制药和农业领域的应用提供了宝贵的见解，有助于更深入地理解激发子介导的紫杉醇生物合成的改善机制，为欧洲红豆杉细胞培养中高效、可持续地生产紫杉醇和 10 - DABIII 奠定了基础。

这项研究成果意义重大。它不仅为解决紫杉醇的生产难题提供了新的思路和方法，有助于缓解因紫杉醇需求增加而对红豆杉属植物造成的压力，保护生态环境；而且为进一步研究植物与真菌的相互作用机制提供了重要参考，为开发更多高效的生物激发子、优化植物细胞培养技术提供了理论支持。在未来，有望通过深入研究，不断优化激发子的使用条件，提高紫杉醇的产量，为癌症治疗提供更充足的药物来源，造福更多患者。