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全新天然植化素生產系統

——??現有天然植化素生產系統的瓶頸??——


全新天然植化素生產系統

無論是紅酒、咖啡或茶葉,我們都知道不一樣年份或產地的農產品質量會有極大的差異,其實藥用植物也是一樣的。這是因為植物的植化素組成與含量、植物的產量,先天上非常容易受到生長環境條件影響,例如:氣溫、雨量、光照、土壤養分、病蟲害…等。

茄子视频下载但質量穩定的植物樣品對于研究人員進行天然植化素分析、測試時非常重要。選定的天然植化素若要進入臨床試驗或商品化階段時,工業級的生產規模與穩定的生產質量是絕對的關鍵。而植物質量、產量的批次間不穩定,是天然植化素研究與發展進展十分緩慢的主要原因。

下表為常見的天然植化素生產方式:


野外采集


全新天然植化素生產系統



野生植物提取是獲得許多植物化學物質的典型策略。因為在極端環境中生長多年并且可能積累更多稀有和高生物活性的植物化學物質,所以野生品種的植物具有比人工栽種品種含有更多且更高含量的稀有植化素,從而更具有藥物潛質。然而,許多稀有和高價值植物的野生種群正受到全球變暖和人類活動的影響和破壞。

茄子视频下载在中國約1200種藥材中,野生品種近70%,總產量占60%。在傳統上,產地是評價中藥材藥效質量的重要參考。因環境氣候條件,許多藥材在特定的區域生長才能質優而高產,俗稱“道地藥材”。

然而,隨著近年來市場對中草藥需求的不斷加大,野生中草藥資源遭到嚴重破壞。據統計,中國已有近3000種植物處于瀕危狀態,其中具藥用價值的瀕危物種占60%-70%,被列入中國珍稀瀕危保護植物記錄的藥用植物已超過168種,有些物種已經滅絕。

因此,野外采集的方法很難永恒的保證提供充足量的優質植物。


人工種植


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茄子视频下载對于一些需求量大的藥材,人工栽種逐漸成為穩定且重要的供應方法,目前可成功人工種植的中藥材約200多種。然而由于環境、地域、技術、生長周期等因素限制,大部分藥材仍未能實現人工種植。此外,人工種植的條件需求(如:異地裁種、人工施肥、生長期縮短)會嚴重影響到藥材質量及產量,使得很多藥材失去野生藥材的成分與藥效。

此外,人工種植十分容易受到外在氣候的影響,因此不同批次間的藥用植物,其植化素的組成與含量可能會有巨大差異。而農藥、重金屬、病菌污染更是中草藥最常見且為人詬病的缺點。


植物工廠


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茄子视频下载不同于傳統溫室栽培,植物工廠是在封閉甚至無塵的工廠化室內環境中,以人工控制光照強度與時間、溫度、濕度和二氧化碳濃度,使用立體層架,并用人工培養液取代傳統土地的栽培方式,生產出低生菌數、無農藥、無重金屬、質量穩定的藥用植物。

茄子视频下载但相較于土耕法,植物工廠生產出來的植物保質期短、易腐壞。加上設備、電力成本高,植物工廠目前僅合適生長周期短、采收周期多、生產過程單純、易量化的高經濟作物。

茄子视频下载而藥用植物中的某些珍稀成分必須在特定的條件下才能生產,比如人參中的稀有人參皂苷需要多年生長才能積累,雪蓮中的營養成分也需要在極寒和缺氧的環境中才能產生。因此目前適用植物工廠栽種的藥用植物數量仍然不多。


愈傷組織培養


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即使樹枝斷掉,過不久傷口處又能長出新的樹枝與樹葉,這是因為傷口處的成熟老化組織會經過“脫分化”的過程,轉變成不完全分化、不成熟的愈傷組織(callus);該細胞功能類似干細胞,能重新分化、生成新的植物組織修復傷口,或在特定環境下能長成新的植株。

茄子视频下载將愈傷組織細胞在液體培養液中進行懸浮培養,不但能加速細胞生長,且易擴增細胞產量。此法已應用于基因克隆植物與一些藥用植物植化素的生產,例如紫杉醇與長春新堿。

但愈傷細胞就像傷口愈合后結痂脫落一樣,隨著培養次數的增加,愈傷組織的細胞活性逐漸降低,慢慢衰老死亡。同時,由于愈傷組織是由多種組織細胞經過脫分化過程后得到的細胞團,其細胞組成是異源性的,這種特性導致培養愈傷組織時會有很大的變異性,例如細胞團聚集。這些因素造成愈傷組織生長緩慢且植化素產量低,限制了以愈傷細胞懸浮培養系統進行商業級植化素大量生產的發展性。


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毛狀根培養

發根農桿菌(Agrobacterium rhizogenes)感染植物后,能夠誘導植物細胞產生毛狀根。毛狀根屬于激素自養型,具有有效成分含量高、生理生化和遺傳性穩定、易于進行操作控制等特點,可在離體培養條件下表現出次生代謝產物的合成能力,還能夠合成許多懸浮細胞培養所不能合成的物質,某些產物的產量甚至高于正常植物及懸浮細胞培養。

毛狀根培養系統無論在生物量的增加,藥用有效成分的積累還是生產穩定性方面,都顯示了其獨特的優越性,使得利用毛狀根培養生產植物次生代謝產物具有極大的生產潛力。到目前為止,國內外現已成功地培養出天仙子、黃芪、紫草、紅花、青蒿、決明等藥用植物的毛狀根,人參皂甙、黃連素等已通過毛狀根培養已應用于生產。

茄子视频下载然而,僅有植化素主要合成器官是源植物的根,才適用毛狀根系統。而如何實現藥用植物毛狀根的大規模培養,以及提高毛狀根中有效次生代謝物的積累能力,并找到合適的生物反應器是當下商業級培養所面臨的問題。









——??全新的天然植化素生產系統??——


植物干細胞(CMC)的成功分離,給天然植化素提供了一個全新的生產系統。由于植物干細胞具有以下特性:

1. 穩定的生產力:

茄子视频下载植物干細胞(CMC)因為細胞內含有大量端粒酶,染色體端粒得以保護,可以讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗,從而植物干細胞(CMC)擁有永恒的生命力,即使是進行長期繼代培養,植物干細胞(CMC)也不會老化和發生基因突變;例如:植慧研究院2005年分離出的野山參干細胞培養至今,10多年來依然沒有發現任何變異)。因此,在適合的培養環境下,植物干細胞(CMC)能夠作為一個長期穩定的平臺去生產供應天然植化素。


2.很高的植化素生成能力:

茄子视频下载由于植物干細胞(CMC)擁有更完整的基因信息及基因表達模式,在實驗室里可以通過不同的環境培養,可獲得不同的植物有效成分組分搭配或者更高含量,甚至是能夠發現更多新的對人類有益的新有效成分。


茄子视频下载從而能夠突破過往所有植化素生產方式的限制,在Biomass增殖、次生代謝產物生產等領域遠遠優于現有的技術,可以很好地將植物干細胞(CMC)應用于目標有效成分的商業化大規模生產。不僅如此,利用植物干細胞(CMC)技術,我們可以將大自然中最為稀有、有效的組分進行純天然的放大生產。完全打破時間和空間的局限,將之前“卡在實驗室”的諸多研發成果付諸大量生產,從而為市場提供最為安全、有效、天然的各類組分。



同時,植慧研究院打造的全新植物干細胞(CMC)天然植化素生產系統還擁有以下4大優勢


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——? CMC 細胞在天然植化素生產的應用發展性越來越受到重視? ——


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