22. 抗癌药物紫杉醇是从红豆杉树皮中提取出来的生物活性物质,与化学药抗癌原理不同的是,紫杉醇能与细胞内的微管蛋白结合,使微管在细胞内大量积累,这些微管的积累导致细胞停留在G
2期和M期直至死亡。由于红豆杉生长缓慢,资源短缺,生长过程中易发生立枯病、茎腐病、白绢病、疫霉病等病害,使紫杉醇的提取受到了极大限制。科研人员正试图通过多种方法提高紫杉醇的产量。
I.利用组织培养技术
有研究数据表明,通过下图所示的方法来生产紫杉醇,组培细胞中的紫杉醇含量是野生成年红豆杉树皮中含量的12倍。组织培养已成为扩大紫杉醇来源的一条重要途径。
(1)紫杉醇属于红豆杉属植物体产生的
_____________代谢产物。紫杉醇能促进微管聚合并使之稳定,阻碍了
____________的形成,从而阻碍肿瘤细胞的分裂,直至死亡。
(2)外植体常选取红豆杉植物的茎尖,其优点是
____________(写出两点)。图中①过程称为
____________。若再利用上图中愈伤组织进一步获得红豆杉植株的过程中,发现愈伤组织只分裂而不能分化出芽和根,则最可能的原因是
____________。
Ⅱ.利用微生物发酵途径
植物体内普遍存在内生真菌,它们可以产生与宿主相同或相似的生物活性物质。近年来,研究人员从红豆杉树皮中分离到了能产生抗癌药物紫杉醇的内生真菌。这一发现为解决红豆杉资源短缺,寻找紫杉醇供应问题,开辟了一条用微生物发酵生产的新途径。具体过程如下:
(3)菌株的分离与纯化
取红豆杉的老树皮,
_____________后,削去表层从内部切取小块,斜插入半固体培养基中。28℃培养3-7d,挑取向培养基基质生长的菌丝体于固体培养基中,纯化2-3次。培养时,通常会添加一定浓度的青霉素和链霉素,主要作用是
_____________。
(4)菌株的鉴定
①形态学鉴定:将分离的菌株置于固体培养基上,经培养后观察
_____________。
②分子生物学鉴定:提取菌株基因组DNA作为
_____________,扩增ITS序列(存在于真核生物中的一段rDNA转录间隔区,被广泛应用于真菌分类、鉴定),通过
____________检测并回收扩增产物,将纯化后的产物测序,与
_____________比对分析。
发酵培养:将待培养菌株接种至固体培养基,培养4-5d,无菌生理盐水洗下孢子,接种至液体培养基振荡培养。
(5)紫杉醇的提取:发酵结束后,离心收集上清液,所得菌体用4层纱布挤压过滤,滤后纱布拧干并收集拧出液。合并上清液与纱布过滤及拧出液,
____________至原过滤体积1/10后,利用紫杉醇易溶于有机溶剂的特性,采用
_____________的方法进一步分离纯化。