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长春花遗传转化体系的建立

来源：花匠小妙招时间：2025-05-14 22:21

长春花是一种广泛种植的著名药用和观赏植物，其体内含有130多种具有重要药用价值的萜类吲哚生物碱。例如，阿玛碱（ajmalicine）和蛇根碱（serpentine）是高效降压药，文多灵（vindoline）和长春质碱（catharanthine）具有降低血糖的作用。尤其是长春花本身所含的长春碱（vinblastine），以及由其中的文多灵和长春质碱合成的长春瑞滨（vinorelbine），是治疗肺癌、乳腺癌、睾丸癌和卵巢癌等的首选药物。长春花也由此成为了药用植物研究的代表性植物，受到国际科学界的广泛重视和关注。

然而，长春花中长春碱的含量极低（仅占植物叶片干重的万分之一），而合成长春瑞滨的生物碱文多灵和长春质碱含量也仅占千分之一，导致长春碱或长春瑞滨原料药价格极其昂贵，而化学合成的成本太高而不具备商业价值。因此，如何采用代谢基因工程技术提高长春花中萜类吲哚生物碱含量成为国际药用植物研究领域的重大问题和热点。

由于长春花细胞培养系和发根中无或极少合成文多灵，从而不产生抗癌二萜类生物碱如长春碱，长春碱仅在长春花植株中合成。因此，为了达到提高抗癌生物碱长春碱及其前体文多灵含量从而降低抗癌药物成本的目的，首要问题是必须解决长春花遗传转化再生植株的世界难题。然而，虽然通过全球数十年的努力及欧盟SMARTCELL计划等的支持，该难题仍未被突破。

我们建立了利用长春花下胚轴培育再生植株的方法（Yuan等，2011，African Journal of Biotechnology，10（66）：14786-14795）。该方法获得了中国发明专利授权（专利号：ZL200910195774.3）。进而，以长春花下胚轴为外植体，通过改进遗传转化方法和条件，包括在农杆菌侵染时采用超声波处理外植体（王荃等，2009，上海交通大学学报，28（6）：615-618）、共培养时在培养基中加入100μmol/L乙酰丁香酮、研究最佳的愈伤组织诱导和植株再生培养基及培养条件等，最终建立了根癌农杆菌介导的长春花遗传转化再生植株体系，实现了转基因植株的再生。该研究发表在国际知名生物技术杂志BMC Biotechnology（Wang等，2012，BMC Biotechnology，12：34）上，该技术发明获得了中国发明专利授权（专利号：ZL200910195775.8）。

该研究成果为利用根癌农杆菌介导的遗传转化技术培育高抗癌生物碱转基因长春花植株打下了基础，对大幅度降低长春花类抗癌生物碱生产成本，造福全球数亿癌症患者具有重要意义。