毛状根培养
所属分类：
各类植物名称
药用植物
毛状根毛状根培养是20 世纪80 年代发展起来的
基因工程和
细胞工程相结合的一项技术，通过将
发根农杆菌( Agrobacterium rhizogenes) 中Ri 质粒含有的T-DNA 整合到植物细胞的
DNA 上，诱导植物细胞产生毛状根。毛状根属于
激素自养型，具有有效成分含量高、生理生化和遗传性稳定、易于进行操作控制等特点，可在离体培养条件下表现出次生代谢产物的合成能力，还能够合成许多悬浮
细胞培养所不能合成的物质，某些产物的产量甚至高于正常植物及
悬浮细胞培养。可见，毛状根培养系统无论在生物量的增加，药用有效成分的积累还是生产稳定性方面，都显示了其独特的优越性，使得利用毛状根培养生产植物次生代谢产物具有极大的生产潜力。到目前为止，国内外现已成功地培养出天仙子、
黄芪、紫草、红花、
青蒿、
决明等药用植物的毛状根，
人参皂甙、
黄连素等已通过毛状根培养得以工业化生产。而如何实现药用植物毛状根的大规模培养，以及提高毛状根中有效
次生代谢物的积累能力，成为众研究者关注的焦点。
毛状根(Agrobacterium rhizogenes)是一种
革兰氏阴性菌，能侵染大多数的
双子叶植物、少数
单子叶植物及个别的裸子植物，诱发被感染植物的受伤部位长出毛状根。发根农杆菌之所以具有这种致根性，是因为它具有能诱导毛状根产生的Ri质粒。
Ri质粒是发根农杆菌
染色体外的一个约250kb的大质粒，带有冠瘿合成
酶基因。在Ri质粒上，存在与转化有关的两个主要功能区，即
T-DNA (转移区)和Vir (致病区)。Vir区基因并不发生转移，但它对T-DNA的转移非常重要。当发根农杆菌感染植物时Ri质粒上的T-DNA可以转化并插入到植物细胞基因组中，其整合和表达的结果导致了大量毛状根的产生。处理
菌株后可提高Vir区的表达并明显提高
药用植物外植体的转化率。
毛状根发根农杆菌Ri质粒有几种不同的类型，分别是
农杆碱型、
甘露碱型和黄瓜碱型。其中含有农杆碱型Ri质粒的菌株通常具有更广泛的宿主范围和更强的致根特性。经发根农杆菌侵染植物形成的毛状根适离体培养能够再生植株，而且许多植物的毛状根在离体培养条件下表现出次生代谢产物的合成能力，产物产量较正常植物及悬浮培养细胞的要高。因此Ri质粒可应用于有价值的
次生代谢产物的生产。
与植物细胞培养相比，毛状根培养具有生长速度快、激素自养、分化程度较高以及遗传性状相对稳定等优点。由于近三分之一传统药材的药用部位是根，所以这一培养系统在传统药材生产中具有更重要的意义。
毛状根常用于实验的发根农杆菌（ Agrobacterium rhizogenes ）有：ATCC15834、ATCC39207、G58P GV3296、A4、NCPPB2659、Rl500、Rl601、LBA9402、TRl05等菌株，这些菌株中含有侵入性
致根质粒（root inducing plasmid）Ri质粒。
（以黄芪为例简述毛状根的诱导方法）：①黄芪无菌苗培养：黄芪种子表面消毒后接种于MS培养25 ℃下暗培养，待苗长至4cm左右时取其不带芽的下胚轴作为共培养的材料。
②发根农杆菌的培养与保存：农杆菌可在平板培养基上于4℃下保存数月，而在-70 ℃的低温冰箱中可长期保存。农杆菌快速生长过程中．常常会出现质粒丢失，基因突变。要使转化最为有效就要利用对数生长期的农杆菌来转化。发根农杆菌15834的质粒上带有抗cefotaximes选择标记基因，将农杆菌培养于YEB培养基上， 25 C下培养，每周转接一次，感染前两天转接一次。
毛状根③针刺接种感染与共培养：把黄芪下胚轴切段后，用解剖针蘸取培养好的发根农杆菌，在黄芪下胚轴上扎眼，之后黄芪切段接种于含500mg/L cefotaxime的MS培养基上培养。25℃黑暗下诱导毛状根。长出的毛状根经多次转接去除
农杆菌之后转入MS中培养可速生长，转化的
毛状根生长大大快于未转化的根培养物。
红豆杉毛状根诱导出的毛状根是否确为
转基因产物还需鉴定。毛状根可以从形态水平上给于鉴定，它不依赖激素快速生长，根多丛生，多分枝，多根毛，无
向地性。这些表型的特征与未转化的根不同，可区分开。可以通过毛状根中
GUS活性的测定或
NPTII酶的检测从组织水平来证明Ri质粒中的T－DNA是否转移整合到植物细胞的核因组上。
冠瘿碱的测定可作为细胞水平的毛状根鉴定方法，因为冠瘿碱合成酶基因在发根农杆菌中并不能表达，它只能在植物细胞中表达。冠瘿碱的存在可作为植物细胞转化的指标。冠瘿碱的测定可用高压纸
电泳方法，用碱性
硝酸银溶液染色，
硫代硫酸钠溶液固定。
1.《药用植物学与生药学》人民卫生出版社 主编 郑汉臣，蔡少青 2003年第四版
2.www.baidu.com
3.《中华本草》
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