誘導子對藥用植物次生代謝產物積累的作用綜述

摘要：文章概要介紹了誘導子對藥用植物次生代謝產物積累的促進作用、對藥用植物調控次生代謝產物積累的作用途徑以及對藥用植物作用的相關特性等，為誘導子促進藥用植物次生代謝產物的積累提供參考。

關鍵詞：誘導子；次生代謝產物；基因表達；信號分子

中圖分類號：R284

文獻標識碼：A

誘導子是一種特殊的物質，它能夠激發植物組織細胞產生并積累植保素，并同時引發植物的過敏反應[1]。誘導子可作用于植物細胞中的特定基因，能夠專一、快速、有選擇地誘導植物特定基因的表達，從而合成積累大量次生代謝產物。誘導子可分為兩類，一類為非生物誘導子，包括H2O2、水楊酸、茉莉酸甲酯等具有誘導效果的理化因子[2]；另一類為生物誘導子，分為微生物（真菌、細菌、病毒）誘導子和植物細胞誘導子。

在現有的多種誘導子中，真菌誘導子是應用最廣泛的生物誘導子，它來源于真菌中一類特定的化學信號分子，包括表面結構組成成分及其分泌的代謝物質，如真菌的菌絲體、發酵液、菌液提取物及菌絲體經高溫處理得到的多糖、蛋白質、細胞壁降解成分等物質[3]。目前，人們將各類不同真菌誘導子應用在植物上，促進了植物體內黃酮類、萜類、生物堿類、皂苷類及多酚類等多種化合物含量的提高[4-8]以及新的次生代謝產物的合成[9]。

1" 誘導子對藥用植物次生代謝產物積累的促進作用

誘導子對藥用植物活性物質的生成具有顯著的促進作用，特別是在藥用植物中的生物堿類、萜類、半萜類、黃酮類、皂苷類、多糖以及酚類物質的生產上效果尤為突出。近年來，隨著生物科技的不斷進步，研究人員開始探索利用內生真菌誘導子對藥用植物細胞進行誘導，以進一步提高其次生代謝產物的含量。

孫天馳等[10]研究發現，真菌誘導子顯著影響白術懸浮細胞生長與次生代謝，AM478真菌誘導子和AM393真菌誘導子能夠顯著促進白術懸浮細胞生長，AM569真菌誘導子能夠顯著促進白術內酯Ⅲ與蒼術酮積累。朱畇昊等[11]研究發現，在地黃毛狀根培養過程中加入誘導子溶液后，其生物量、總環烯醚萜苷以及毛蕊花糖苷的含量均呈現出一定程度的增長趨勢。張強等[12]在雷公藤懸浮細胞培養前期添加NS-5和NS-17內生真菌誘導子后，發現雷公藤甲素含量明顯提高，在雷公藤懸浮細胞培養至對數期時添加NS-5和NS-17內生真菌誘導子，能顯著提高雷公藤甲素含量，比空白對照含量提高1.8倍～2.4倍。

紫杉醇是一種天然的廣譜抗癌藥物，被認為是對卵巢癌最有效的天然藥物之一。徐志榮和魏賽金[13]研究發現，在紅豆杉細胞懸浮培養體系中加入真菌誘導子的同時加入果糖補料，紫杉醇含量與空白對照相比，增幅可達到170.56%。表1為部分紅豆杉細胞懸浮培養體系添加誘導子對紫杉醇含量影響的試驗結果。

2" 誘導子對藥用植物調控次生代謝產物積累的作用途徑

在藥用植物細胞中，誘導子作為外來信號分子與藥用植物細胞表面受體相結合，調控相關酶活性及基因表達，從而促進藥用植物相關次生代謝產物的合成與積累。

有研究發現，用內生真菌Rhizoctonia DC. ex Fr.誘導子處理蒼術細胞后會促成蒼術細胞中NO信號分子的迸發，并能夠提高蒼術細胞中SA和蒼術素的含量，這證明了NO、SA信號分子確實能夠參與真菌誘導子對蒼術素合成途徑的調控，共同促進蒼術素的生物合成[15]。研究發現，在誘導子促進植物細胞產生活性物質的過程中，誘導子會在基因層面發生顯著變化，藥用植物內生菌通過精準調控某些基因的表達，增強關鍵基因的表達強度，進而觸發植物體內特定的生理生化反應，這些反應直接或間接地影響以及促使植物次生代謝產物的合成[16]。劉穎[17]研究發現，用丹參內生真菌誘導子對丹參愈傷組織進行誘導，丹參愈傷組織中丹參酮ⅡA的產量得到顯著提高，同時還發現促進丹參酮ⅡA合成過程中幾個關鍵基因的表達水平也大幅提高。其具體表現為：GGPPS1基因的表達水平比空白對照組提高了7倍，HMGR1基因的表達水平較空白對照組提高了5倍多，DSX1基因的表達水平較空白對照組更是提高了6倍多。安志龍[18]將MeJA誘導子加入雪膽懸浮細胞中培養后發現，雪膽懸浮細胞中的雪膽甲素含量明顯提高，并且在MeJA誘導子的作用下，雪膽甲素合成的相關基因表達水平均上升。李相吳等[19]研究發現，經尖孢鐮刀菌（F20）、立枯絲核菌（R20）誘導子處理后，參與紫草素合成及其正向調控的基因表達水平均被上調。

藥用植物體內的次生代謝是一個復雜的生理過程，其關鍵酶常受外界環境的影響，并與藥用植物內部信號分子的變化緊密相關，這種關聯在藥用植物的次生代謝中起著至關重要的作用。肉桂酸-4-羥化酶（CA4H）在植物次生代謝產物的生成過程中扮演著關鍵角色，藥用植物次生代謝物質的產生與CA4H的活性變化之間存在密切聯系。田佩雯[20]研究發現，添加內生真菌1-N2誘導子后，白芨無菌苗生長速度明顯加快，其主要活性物質也顯著增加，尤其是CA4H活性呈強規律性，在前期總酚含量增加的過程中起到明顯的催化作用。王夢亮等[21]將內生真菌ZPRa-R-1誘導子的提取物添加到紅景天組織培養體系，發現不僅紅景天苷合成途徑中關鍵酶 PAL、TAL和CA4H的活性升高，其主要成分紅景天苷的合成積累亦被促進。

在植物細胞中，誘導子作為外來信號分子，主要與植物細胞膜發生作用，導致細胞膜結構發生變化，這種作用主要是通過調控細胞膜上離子通道的開閉或與G蛋白偶聯受體的相互作用來實現。嚴寬等[22] 探究MeJA在油樟內生真菌（2J1）粗誘導子對油樟懸浮細胞揮發油（1，8-桉葉油素）合成的影響機制，發現添加外源MeJA可以促使油樟細胞中揮發油的合成，表明MeJA可能屬于細胞信使物質，能夠通過一系列的生化反應提高油樟細胞中的揮發油產量。路亞琦等[23]研究發現，經外源褪黑素（MT）處理后，西蘭花毛狀根中的蘿卜硫苷（GRA）和蘿卜硫素（SF）總產量均有提高，并同時提高信號分子NO、H2O2的含量。SA在植物防御調節系統中起重要作用，研究表明用SA灌溉冷凍甘藍葉片后，能提高甘藍葉片中的酚類和黃酮等次生代謝產物的含量[24]。

3" 誘導子對藥用植物作用的有關特性

3.1" "濃度效應性

誘導子會因其濃度不同而對藥用植物產生不同的促生效果。于垚[25]在不定根反應器中培養人參，在人參的不定根中加入不同濃度的人參黑斑病菌多糖提取液誘導子，發現多糖提取液濃度為4 mg·L-1時效果最佳；在人參黑斑病菌菌絲體處理反應器中培養人參不定根，以不同濃度人參黑斑病菌菌絲體為誘導子，發現菌絲體濃度以200 mg·L-1最優。誘導子作用濃度可分為最適濃度與飽和濃度，作用于植物細胞時主要應用的是最適濃度[26]。梁文霞[27]研究發現，加入濃度為100 mg·L-1的C.globisum誘導子，人參總皂苷含量為空白對照組的1.48倍。邱涵等[28] 研究發現，靈芝誘導子添加量為100 μg·mL-1時，紅豆杉懸浮細胞的紫杉醇總產量顯著高于其他添加量。

3.2" "時間效應性

誘導子對植物作用時間不同會導致植物次生代謝產物的含量有所差異。于垚[25]用人參黑斑病菌誘導子處理人參毛狀根，發現人參毛狀根的皂苷含量隨著誘導子處理時間延長而增加，在處理進行到第8天時達到最高值。WANG Y等[29]研究發現，隨著Gilmaniella sp.真菌誘導子處理時間增加，蒼術中蒼術酮含量隨之增加。青錢柳為我國特有的胡桃科珍稀喬木，具有降糖、降脂、抗癌、抗炎、抗氧化等多種生物活性，劉澤波等[30]利用黑曲霉誘導子促進青錢柳細胞合成三萜類化合物，發現誘導10 h后，青錢柳細胞的三萜含量開始升高，至60 h時達到最高值。

3.3" "作用專一性

誘導子作用在藥用植物的不同組織部位，對植物次生代謝產物含量的影響不同。KIRAN D等[31]使用相同濃度菌絲體粉末誘導相同繼代時間的植物愈傷組織（愈傷組織來源器官不同），結果發現，與空白對照組相比，盡管來自不同組織中的紅厚殼素A的含量均有提高，但提高程度出現很大差異，其中葉愈傷組織中紅厚殼素A的含量比空白對照組顯著提高了751倍，而在莖愈傷組織中，其紅厚殼素A含量的提高幅度雖然也較大，但僅比空白對照組提高了364倍。

同一誘導子對不同植物或者同一植物不同部位的誘導效果不同，同一植物對不同誘導子的響應效果也不同。余龍江等[32]研究發現，真菌F5誘導子能提高紅豆杉TF、TD2、TD8、E2細胞中紫杉醇含量，但TD12細胞在經真菌F5誘導后沒有紫杉醇生成。李建麗[33]用不同誘導子誘導甘草毛狀根，發現在不同誘導子作用下，甘草酸以及甘草次酸含量差別較大（表2）。

4" 總結與展望

利用誘導子促進藥用植物次生代謝產物的積累已成為生產常見措施，目前已利用誘導子的藥用植物主要有人參、蒼術、丹參等常見藥用植物。

藥用植物內生真菌誘導子既具備菌類快速的生長繁殖能力，又對植物組培苗、懸浮細胞等的生活力影響較小，有助于開展各項誘導研究及生產應用。內生真菌誘導子作為生物誘導子，其性質多樣化，有不同的作用方式、作用機制，對不同植物也有不同的響應機制。

誘導子可提高藥用植物次生代謝物含量，能從細胞層面調節植物的相關活動和代謝水平，從而解決藥用植物在實際生產中遇到的各種相關問題，提高藥用植物產量和品質。研究誘導子的作用機制以及誘導子與藥用植物的相互作用機制有利于促進誘導子在實際生產中的應用。

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