[发明专利]利用硅胶吸附醌类物质降低植物细胞褐化风险的方法

说明书

技术领域

本发明属于植物细胞的生物学领域，具体涉及一种利用硅胶吸附醌类物质降低植物细胞褐化风险的方法。

背景技术

植物次生代谢物大多具有细胞生理调节能力，是重要的药物或者药物前体，比如红豆杉中的抗癌药物紫杉醇等。但由于红豆杉资源稀少，属于国家保护植物，禁止砍伐天然林木。在天然或者人工种植的红豆杉植株中，紫杉醇含量非常低，在万分之一以下，因此分离红豆杉细胞，在人工条件下进行细胞培养，可精确调控细胞微环境，便于胁迫诱导，紫杉醇生产能力远高于红豆杉种植，已经成为一种高效、环境友好、可持续的紫杉醇商业化生产方式。

但和其他植物细胞培养一样，红豆杉细胞在培养过程中经常发生褐化。褐化是植物细胞在特定环境下，激活酚类物质合成，并进一步将其氧化为具有细胞毒性的红褐色的醌类物质，从而杀灭已感染的自身细胞和外来微生物的一种保护机制。但在细胞培养过程中，轻微的褐化会引起细胞代谢活力、生长速度和紫杉醇等药用成分生产能力的下降，频繁而严重的褐化甚至造成细胞坏死，导致红豆杉细胞培养失败。红豆杉细胞酚类物质含量高，在人工培养过程中更容易发生褐化，特别是在低密度接种、培养初期以及培养条件和培养基组成发生调整改变时。因此如何抑制或者避免褐化，提高细胞培养的稳定性和保证其生产的高效性，成为红豆杉细胞培养生产紫杉醇成功的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于针对褐化引起的植物细胞(尤其是红豆杉细胞)培养体系不稳定和生产能力下降问题，提供一种利用硅胶吸附醌类物质降低植物细胞褐化风险的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种利用硅胶吸附醌类物质降低植物细胞褐化风险的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，制备特定形状的硅胶吸附材料，灭菌、备用；

步骤2，在细胞培养过程中使所述硅胶吸附材料和植物细胞培养物充分接触，硅胶吸附材料吸附醌类物质后转变为红褐色；

步骤3，当吸附达到饱和(硅胶吸附材料的红褐色不再加深)或者培养结束后，取出硅胶吸附材料。

优选地，所述植物细胞为红豆杉细胞。这是由于红豆杉细胞酚类物质含量高，在人工培养过程中更容易发生褐化。所述硅胶材料吸附醌类物质的条件为在整个培养过程中保持硅胶吸附材料和红豆杉培养体系的充分接触，使得醌类物质从红豆杉细胞培养液转移吸附到硅胶材料上。硅胶材料由于吸附大量的醌类物质而变成红褐色。醌类物质从发酵液到硅胶材料的转移吸附降低了红豆杉细胞微环境中醌类物质的含量，避免了红豆杉细胞代谢能力以及细胞活力的下降，保证了红豆杉细胞的正常生长和生产。

优选地，步骤1中，所述硅胶吸附材料为医用或者食品级硅胶。以避免具有细胞毒性杂质的混入。

优选地，所述硅胶吸附材料的特定形状为棒状、管状、颗粒状、多孔海绵状或细胞培养所用的发酵罐罐体形状。特定形状的选择依据在于：提高吸附效率，并方便和培养物分离。

优选地，步骤3中，所述硅胶吸附材料能够与植物细胞培养物分离。吸附饱和后的硅胶吸附材料可以和植物(红豆杉)培养主体方便地分离，便于回收。对于颗粒状硅胶吸附材料，可以通过过滤、离心的方式利用硅胶材料和植物(红豆杉)细胞间大小或者密度的差别进行分离。对于棒状、管状、多孔海绵状以及直接用硅胶材料制作细胞培养培养所用的发酵罐罐体形式的硅胶吸附材料，可以采用直接取出硅胶吸附材料或者倾倒出细胞培养物的方式方便分离硅胶吸附材料和植物(红豆杉)培养物。

优选地，所述方法还包括如下步骤：采用醇类溶剂洗脱再生所述步骤3的硅胶吸附材料。洗脱后硅胶吸附材料红褐化消失，恢复到原来的颜色，实现硅胶吸附材料再生。

优选地，所述醇类溶剂为乙醇。将吸附饱和后的硅胶吸附材料浸泡在乙醇中半小时以上，所吸附的醌类物质脱附溶解到乙醇中，乙醇呈现红褐色，而硅胶吸附材料恢复到原来的颜色。如果吸附的醌类物质过多，可以采用反复多次乙醇洗脱的方式再生硅胶材料。

优选地，所述方法可与银离子诱导法联合使用，用以提高紫杉醇产量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明所述方法实施成本低。和添加抗氧化剂相比较，硅胶材料价格更低，且可以再生和重复利用。

(2)本发明所用材料更安全。所用硅胶材料为医用或者食品级硅胶，不含细胞毒性物质，细胞相容性好，既不会影响红豆杉细胞正常生长和生产，也不会给最终的紫杉醇药品中带入有害杂质。