植物細胞培養物中的植物細胞可用於生產次級代謝物和重組蛋白。生產所需的化合物可能會出現問題,因為細胞生長緩慢,產量可能很低,有時植物細胞不會產生所需的化合物。可以通過多種方法提高產量,其中優化生長條件以促進生長和次生代謝物生物合成是多種策略之一。
眾所周知,光質量對植物的生長和次生代謝物的積累有影響。植物通過光感受器接收環境信息,這使植物能夠改變其形態和生物化學以適應普遍的條件。參與控制形態和代謝的最重要因素之一是 bZIP 蛋白 HY5 的活性,其水平由 E3 泛素連接酶 COP1 的降解控制。光感受器分為三個主要組。
一組藍色/UV-A 光感受器由隱花色素和向光素組成。光敏色素是紅色和遠紅色波段的光致變色光感受器。UVR8 光感受器專門用於感應 UV-B 波段。激活的光感受器單獨或感應地降低 COP1 的活性。植物細胞包含與完整植物相同的遺傳信息。
不同光譜對植物細胞團色素積累、脂質含量和次生代謝物積累的影響。此外,獲得的結果可用於設計新的人造光源,以提高在人造光下生長的園藝植物的生長和營養價值。本研究使用了從懸鉤子(覆盆子、雲莓、北極荊棘)和越桔(越橘、越橘、蔓越莓)的漿果建立的 VTT 癒傷組織培養物。細胞培養物在激素平衡的固體培養基中生長。
在這項研究中,提供了四種不同光譜的LED 光源,波長范圍在 400-800 nm 之間。所有漿果癒傷組織培養物在不同光源下連續生長 28-31 天。從接受不同光處理的每個細胞培養物中分析質量色素、脂質組成、總酚濃度和花青素。合併樣品並冷凍乾燥和研磨。大量色素用丙酮萃取,並用 UPLC-DAD 進行分析。用石油醚提取脂質,然後進行甘油脂的酯交換和游離脂肪酸的甲矽烷基化。用GC-MS分析脂質提取物。酚類化合物用甲醇提取,提取物用Folin-Ciocalteu試劑處理,然後用分光光度計分析。花青素用酸化甲醇提取,部分提取物水解以鑑定花青素中的花青素部分。提取物和水解提取物用 UPLC-DAD 分析。使用 SPME GC-MS 對來自每個光處理樣品的揮發性化合物進行分析。
所得結果用於比較不同光處理下分析物的濃度差異。分析物濃度與不同波段之間的相關性可以從結果中確定。隱花色素和光敏色素的激活減少了某些作為 LOX 途徑前體的脂質,這表明該途徑的活性增加。激活光感受器的相同波段減少了大量色素的積累,而遠紅波段增加了大量色素的濃度。在某些情況下,觀察到光譜的微小差異顯著減少了大量色素積累。
植物細胞培養物主要產生花青素,其花青素部分與完整植物相同。隱花色素和光敏色素的激活增加了花青素的積累。在某些光譜中,花青素的產量可以顯著增加。光譜的影響對總酚含量沒有直接影響。在獲得最高總酚類物質濃度的光照條件下觀察到物種和線性差異。
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