簡介

20世紀(jì)80年代，研究人員從蛇足石杉（Huperzia serrata）中分離出一種石杉類生物堿石杉?jí)A甲（Huperzine A，HupA）。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）具有高效的選擇性及可逆性抑制作用，可減弱或逆轉(zhuǎn)認(rèn)知損害，并改善AD患者的學(xué)習(xí)記憶和認(rèn)知行為能力，調(diào)控中樞神經(jīng)遞質(zhì)以及保護(hù)受損神經(jīng)，是緩解AD患者癡呆癥狀的有效藥物之一。然而，石杉?jí)A甲僅存在于自然生長十分緩慢的石杉科（Huperziaceae）、極少數(shù)石松科（Lycopodiaceae）植物及其內(nèi)生真菌中，天然來源非常有限。此外，石杉?jí)A甲的化學(xué)合成工藝復(fù)雜、成本昂貴、合成產(chǎn)物活性低，至今尚不能工業(yè)化量產(chǎn)。目前石杉?jí)A甲來源幾乎完全依賴于植物提取，產(chǎn)率極低，無法滿足大規(guī)模臨床使用的需求。近年來石杉科植物組織培養(yǎng)、內(nèi)生真菌發(fā)酵及石杉?jí)A甲生物合成途徑成為該化合物來源的研究熱點(diǎn)[1]。

石杉?jí)A甲的性狀

植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)石杉?jí)A甲的研究進(jìn)展

石杉科植物及其近緣植物，以及石杉科植物內(nèi)生真菌是石杉?jí)A甲的直接生物來源。迄今已知的可作為石杉?jí)A甲天然來源的植物包括石杉科植物蛇足石杉、馬尾杉（Phlegmariurus phlegmaria）、華南馬尾杉（P. fordi）、小杉蘭（Huperzia selago）和石松科藤石松（Lycopodiastrum casuarinoides）等。然而，這些植物生長均十分緩慢，生命周期長，再生困難且內(nèi)含的石杉?jí)A甲本底量極低，因此有必要研究如何通過組織培養(yǎng)來盡可能使石杉?jí)A甲的生產(chǎn)規(guī)模化。

不同地域生長的不同石杉科種群中有效成分含量差異顯著，石杉科植物不同生長發(fā)育階段和不同部位的石杉?jí)A甲含量積累亦有差異?，F(xiàn)有研究普遍表明，石杉?jí)A甲在石杉科植物幼苗中的含量最高，其次是成株；在不同部位中的含量為葉片＞莖＞根，11月前后蛇足石杉全草中石杉?jí)A甲積累量達(dá)到最高。因此，在進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，外植體的選擇也可能直接影響組織培養(yǎng)的成功率和目標(biāo)產(chǎn)物得率。Harvey 證明了不同來源的愈傷組織產(chǎn)次生代謝物能力不同，需選用疏松易碎、快速生長并高效率合成次生代謝物的外植體，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步篩選具有上述特征的高產(chǎn)細(xì)胞系。

現(xiàn)有研究證明，植物在脅迫條件下，產(chǎn)生生物堿相關(guān)基因的表達(dá)可被刺激或調(diào)控；營養(yǎng)脅迫及環(huán)境脅迫對(duì)培養(yǎng)物的生長發(fā)育和次生代謝物積累有重要影響。葉麗等利用H?O?對(duì)蛇足石杉葉狀體進(jìn)行浸泡處理，培養(yǎng)90 d后誘變后代葉狀體的相對(duì)生長率和石杉?jí)A甲含量分別達(dá)到4499.28 %和26117 μg·g?1 DW，比起始葉狀體均提高了2倍多。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)這種處理可造成葉狀體可遺傳性變異，表明H?O?用于誘導(dǎo)蛇足石杉培養(yǎng)物能提高石杉?jí)A甲含量和建立豐富的遺傳資源[1]。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷明,歐夏蓮,張羽,等. 石杉?jí)A甲生物合成研究進(jìn)展 [J]. 廣西科學(xué), 2025, 32 (05): 1026-1041. DOI:10.13656/j.cnki.gxkx.20251208.017.