System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种白前毛状根遗传转化方法及其应用技术_技高网

一种白前毛状根遗传转化方法及其应用技术

技术编号:41363610 阅读:2 留言:0更新日期:2024-05-20 10:12
本发明专利技术提供了一种白前毛状根遗传转化方法及其应用。具体的,本发明专利技术中将白前外植体置于含发根农杆菌的侵染液中,经过超声、振荡培养,促使白前产生大量毛状根,实现快速扩繁;并且利用发根农杆菌的Ri质粒将外源基因转入到白前基因组中,实现外源基因导入,进而实现在白前中表达目的产物,如次生代谢物生物碱,还可以借助发根作为一种生物反应器,实现目的产物的大量、快速生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物遗传转化领域,尤其涉及一种白前毛状根遗传转化方法及其应用


技术介绍

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息,不必然构成在先技术。

2、柳叶白前cynanchum stauntonii(decne.)schltr.exlevl.属于萝藦科药用植物。主要分布于产于甘肃、安徽、江苏、浙江、湖南、江西、福建、广东、广西和贵州等省区。生长于低海拔的山谷湿地、水旁或水中。全株供药用,有清热解毒,降气下痰之效;民间用其根治肺病、小儿疳积、感冒咳嗽及慢性支气管炎等。目前常用药用部位为白前晒干的根部,与人参等药材类试根部含有丰富的皂苷成分。理论上,利用基因工程、代谢工程及合成生物学手段对柳叶白前皂苷生物合成途径加以改造,不仅可以提高柳叶白前皂苷合成效率,而且能够节约生产成本。但目前受限于遗传转化技术的发展,采用基因工程等手段对柳叶白前的改造并不顺利。

3、毛状根转化体系的建立是借助一种根瘤菌科农杆菌属的革兰氏阴性菌——发根农杆菌(agrobacterium rhizogenes)来实现的。发根农杆菌侵染植物时,其ri质粒上的t-dna片段会插入到植物基因组中,植物的根系受到发根农杆菌侵染后会在伤口处形成具有多个分支的不定根,称为毛状根。毛状根又称发状根,具有多分枝和失去向地性等特点,同时还具有激素自主性、生长周期短、稳定遗传和次生代谢物质积累能力强等优点。因此,毛状根遗传转化体系是研究基因功能以及利用合成生物学构建高效定向生物合成药效单体的重要技术手段,尤其适用于以根入药的中药材。</p>

4、现有技术中有一些利用发根农杆菌建立的中草药遗传转化体系,如丹参、蒲公英、远志、绞股蓝、巴戟天等,但是植物的遗传转化受到基因型、遗传多样性与植物特异性的影响,到目前为止,并未出现一种普适性的毛状根遗传转化方法,尤其针对白前。目前白前培养周期长,而如何建立一种高效、稳定的毛状根遗传转化体系尚不清楚,影响了对白前的研究及开发利用。


技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足,本专利技术提供了一种白前遗传转化的方法,采用发根农杆菌及合适的外植体,促使白前产生大量毛状根,实现快速扩繁;并且利用发根农杆菌的ri质粒将外源基因转入到白前基因组中,实现外源基因导入,进而实现在白前中表达目的产物,如次生代谢物生物碱,还可以借助发根作为一种生物反应器,实现目的产物的大量、快速生产。

2、为实现上述目的,本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案:

3、本专利技术的第一方面,提供一种白前毛状根遗传转化方法,包括以下步骤:

4、将外植体置于含发根农杆菌的侵染液中,并超声、震荡培养;将上步骤获得外植体置于植物培养基中进行共培养、诱导转化;通过筛选培养、扩大培养获白前毛状根;

5、其中,超声条件为:30-50hz、20-40s。

6、本专利技术中所获白前毛状根可以在固体或液体培养基中扩大培养,进而获得完整植株,或者可以直接将所得毛状根放置在营养土中中进行扩繁。

7、在本专利技术的具体实施方式中,所述外植体由幼嫩茎段、不定芽、叶、叶柄或下胚轴产生;

8、优选为幼嫩茎段;

9、更优选的,所述外植体的获得方法为:取培养15-20d白前幼嫩茎段,放置在ms培养基上25-30℃暗培养至茎节腋芽萌出伸长,切下无菌芽于ms培养基继续培养20-28h,获得外植体。

10、在本专利技术的具体实施方式中,所述白前包括柳叶白前或芫花叶白前。

11、在本专利技术的具体实施方式中,所述发根农杆菌包括k599、c58c1、msu440、ar.a4或atcc 15834;

12、优选ar.a4或atcc 15834;

13、或,所述发根农杆菌中包括目的质粒。

14、在本专利技术的具体实施方式中,所述侵染液中农杆菌od600=0.4-0.8。

15、在本专利技术的具体实施方式中,所述目的质粒包括功能基因;所述功能基因包括具有药用价值的基因、抗病基因、抗虫基因或标记基因;

16、进一步,所述药用价值的基因包括胡萝卜素合成基因、花青素合成基因、抗菌肽合成基因;所述抗病基因包括pcmyb10与pomyb7、momyb1;所述抗虫基因包括nbmyb42、nbmyb107、nbmyb163和nbmyb423;所述皂苷相关生物合成基因包括cyp51g、cyp94d108、ugt73cr1、ugt80a40和ugt80a41;所述标记基因包括ruby系统、氯霉素乙酰转移酶基因cat、荧光素酶基因luc、β-葡萄糖苷酸酶基因gus、分泌型碱性磷酸酶基因seap、绿色荧光蛋白基因gfp。

17、本专利技术中,所述药用价值尤其指次生代谢物,如次生物碱、生物萜;其中生物碱包括吲哚生物碱、苄基异喹啉生物碱、莨菪烷类生物碱,如抗肿瘤功能的长春碱、喜树碱及用于抗心脏功能失调的阿玛灵、罂粟碱、抗小檗碱、山莨菪碱、樟柳碱、莨菪碱和东莨菪碱;药用萜类化合物人参皂苷、紫杉醇、青蒿素、丹参酮等。

18、本专利技术的具体实施方式中,目的质粒为35s::ruby(he et al horticres.2020sep 19;7:152.doi:10.1038/s41438-020-00390-1.ecollection 2020.),即目的基因为ruby。其质粒图谱见图11,addgene号:160908。

19、甜菜红素是一类可以由酪氨酸为底物经三种酶(cyp76ad1、doda、gt)催化合成的植物天然产物。甜菜、火龙果和其他植物中见到的鲜红色就是甜菜红素积累的结果。ruby是一种利用“2a”肽融合甜菜红素生物合成的三个关键基因cyp76ad1、doda和葡糖基转移酶的新型报告系统。在本专利技术的具体实施方式中,所述混摇的条件为:震荡转速为80~100r/min,震荡10~30min,温度为25-30℃。

20、在本专利技术的具体实施方式中,所述共培养的方法具体为:用无菌滤纸去除外植体表面水分和过量发根农杆菌菌液,用灭菌的镊子夹取外植体至植物培养基上,置于22-27℃暗培养箱中,共培养3-7d;

21、优选的,所述培养条件为25℃暗培养3-5d。

22、在本专利技术的具体实施方式中,所述植物培养基为1/2ms固体培养或液体培养基。

23、在本专利技术的具体实施方式中,所述筛选培养的条件为:将共培养之后的外植体转移至筛选培养基,光周期培养15-18d;

24、其中,所述光周期为光培养16h、暗培养8h;

25、所述筛选培养基为1/2ms固体培养基添加380-420μg/ml头孢噻肟钠;优选400μg/ml。

26、本专利技术的第二方面,提供第一方面所述的方法在大规模培养白前或以白前作为生物反应器生产药物或次生代谢物中的应用;

27、更具体的,所述应用包括以下任意一种或多种:

28、(1)白前毛状根药用成分提取保存;...

【技术保护点】

1.一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述外植体由幼嫩茎段、不定芽、叶、叶柄或下胚轴产生;

3.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述白前包括柳叶白前或芫花叶白前。

4.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述发根农杆菌包括K599、C58C1、MSU440、Ar.A4或ATCC 15834;

5.如权利要求4所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述侵染液中农杆菌OD600=0.4-0.8。

6.如权利要求4所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述目的质粒包括功能基因、抗病基因、抗虫基因或标记基因;

7.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述混摇的条件为:震荡转速为80~100r/min,震荡10~30min,温度为25-30℃。

8.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述共培养的方法具体为:用无菌滤纸去除外植体表面水分和过量发根农杆菌菌液,用灭菌的镊子夹取外植体至植物培养基上,置于22-27℃暗培养箱中,共培养3-7d;

9.如权利要求8所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,

10.如权利要求1-9任一项所述的方法在大规模培养白前或以白前作为生物反应器生产药物或次生代谢物中的应用;

...

【技术特征摘要】

1.一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述外植体由幼嫩茎段、不定芽、叶、叶柄或下胚轴产生;

3.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述白前包括柳叶白前或芫花叶白前。

4.如权利要求1所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述发根农杆菌包括k599、c58c1、msu440、ar.a4或atcc 15834;

5.如权利要求4所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于,所述侵染液中农杆菌od600=0.4-0.8。

6.如权利要求4所述的一种白前毛状根遗传转化方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘大会张婧怡苗玉焕刘方杰
申请(专利权)人:湖北中医药大学
类型:发明
国别省市:

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