喜樹(shù)及其相關(guān)生物技術(shù)

喜樹(shù)及其相關(guān)的生物技術(shù)生物與制藥工程學(xué)院中國(guó)死亡率排行榜首八大疾病根據(jù)最新的調(diào)查結(jié)果，顯示如下：

1、腦血管病22.63%2、惡性腫瘤22.17%3、心臟病16.77%4、呼吸系統(tǒng)疾病14.09%5、損傷、中毒6.18%6、消化系統(tǒng)疾病3.10%7、內(nèi)分泌,營(yíng)養(yǎng)代謝系統(tǒng)2.66%8、泌尿、生殖系病1.49%其中在我國(guó)城市前五位死亡原因依次是：惡性腫瘤、腦血管病、心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病、損傷和中毒；農(nóng)村依次是：腦血管病、惡性腫瘤、呼吸系統(tǒng)疾病、心臟病、損傷和中毒。

正是由于這一次的抗癌活性的測(cè)試計(jì)劃，喜樹(shù)以不同于景觀樹(shù)的角色進(jìn)入了我們的視野。一、關(guān)于喜樹(shù)二、關(guān)于喜樹(shù)堿三、與喜樹(shù)相關(guān)的生物技術(shù)四、展望目錄一、關(guān)于喜樹(shù)

喜樹(shù)原名旱蓮，始記載于《植物名實(shí)圖考》木類，現(xiàn)在的別名有水桐樹(shù)、天梓樹(shù)、野芭蕉、旱蓮木、水漠子、南京梧桐、水栗子、水冬瓜、秋青樹(shù)、圓木、土八角、千丈樹(shù)等。為山茱萸目，藍(lán)果樹(shù)科喜樹(shù)屬落葉喬木。

喜樹(shù)是一種暖地速生樹(shù)種。花期7月，果熟期11月，喜光，不耐嚴(yán)寒干燥。需土層深厚，濕潤(rùn)而肥沃的土壤，在干旱瘠薄地種植，生長(zhǎng)痩長(zhǎng)，發(fā)育不良。深根性，萌芽率強(qiáng)。較耐水濕，在酸性、中性、微堿性土壤均能生長(zhǎng)，在石灰?guī)r風(fēng)化土及沖積土生長(zhǎng)良好。

喜樹(shù)亦可作庭蔭樹(shù)、行道樹(shù)，主干通直，樹(shù)冠寬展，本種生長(zhǎng)迅速，為優(yōu)良的庭園樹(shù)和行道樹(shù)，可作為綠化城市和庭園的優(yōu)良樹(shù)種。且其為我國(guó)特有。分布于長(zhǎng)江以南、海拔1000m以下的林邊和溪邊。是【國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物】：（國(guó)務(wù)院1999年8月4日批準(zhǔn)）

藍(lán)果樹(shù)科植物喜樹(shù)的果實(shí)或根及根皮均是中藥材。喜樹(shù)根喜樹(shù)果采收和儲(chǔ)藏：果實(shí)于10-11月成熟時(shí)采收，曬干。根及根皮全年可采，但以秋季采剝?yōu)楹?，除去外層粗皮，曬干或烘干。喜?shù)果

果實(shí)披針形，長(zhǎng)2～2.5cm，寬5～7mm，先端尖，有柱頭殘基；基部變狹，可見(jiàn)著生在花盤上的橢圓形凹點(diǎn)痕，兩邊有翅。表面棕色至棕黑色，微有光澤，有縱皺紋，有時(shí)可見(jiàn)數(shù)條角棱和黑色斑點(diǎn)。質(zhì)韌，不易折斷，斷面纖維性，內(nèi)有種子1粒，干縮成細(xì)條狀。味苦。【化學(xué)成分】：含喜樹(shù)堿、喜樹(shù)次堿、10-羥基喜樹(shù)堿、10-甲氧基喜樹(shù)堿、白樺脂酸、長(zhǎng)春甙內(nèi)酰胺等?！拘晕丁浚盒院?，味苦、澀；有毒?！竟δ苤髦巍浚嚎拱⒔Y(jié)，破血化瘀用于多種腫瘤，如胃癌、腸癌、絨毛膜上皮癌、淋巴肉瘤等。二、喜樹(shù)堿

其來(lái)自于珙桐科植物喜樹(shù)的果實(shí)、葉。喜樹(shù)堿(Camptothecin，CPT)，是一種細(xì)胞毒性喹啉類生物堿，能抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(TOPOI)。

1966年由M.E.Wall和M.C.Wani通過(guò)有系統(tǒng)的篩選天然物質(zhì)，也是繼紫杉醇之后的另一種天然植物來(lái)源的最重要的抗癌藥物，其療效顯著、毒副作用小，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。

分子式:C20H16N2O4

相對(duì)分子質(zhì)量：348.34理化性質(zhì)：淺黃色針狀結(jié)晶(甲醇-乙腈)，分解點(diǎn)：264℃～267℃，[α]25D+31.3。(氯仿-甲醇)。在紫外光下表現(xiàn)強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光，和酸不能生成穩(wěn)定的鹽。藥理作用：抗腫瘤，免疫抑制，抗病毒，抗早孕，改變皮膚表皮的角化過(guò)程。臨床應(yīng)用：用于惡性腫瘤，銀屑病，治疣，急慢性白血病以及血吸蟲(chóng)病引起的肝脾腫大等。喜樹(shù)堿喜樹(shù)堿的衍生物10-羥基喜樹(shù)堿的抗癌活性超過(guò)喜樹(shù)堿，對(duì)肝癌和頭頸部癌也有明顯療效，而且副作用較少。它主要作用于S期，對(duì)G1期、G2期、M期細(xì)胞有輕微的殺傷力，對(duì)G0期細(xì)胞無(wú)作用。通過(guò)抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I（TopoI）而阻礙DNA復(fù)制，使DNA鏈不可逆破壞，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。三、與喜樹(shù)相關(guān)的生物技術(shù)

在我國(guó)，喜樹(shù)的野生資源已經(jīng)處于瀕危狀態(tài)，在某些地方已經(jīng)絕跡，現(xiàn)存的少量野生資源也存在滅絕的危險(xiǎn)?，F(xiàn)今全世界喜樹(shù)堿的生產(chǎn)能力僅為600kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需要，而且喜樹(shù)堿仍不能化學(xué)合成，所以喜樹(shù)資源仍是喜樹(shù)堿及其類似物的唯一來(lái)源。因此，喜樹(shù)資源的嚴(yán)重不足已經(jīng)引起供求之間的嚴(yán)重矛盾。目前，人們利用一些生物技術(shù)，在擴(kuò)大喜樹(shù)資源研究方面已經(jīng)有了一些成果。被砍的喜樹(shù)喜樹(shù)的多倍體誘導(dǎo)研究研究人員：王躍華，胡水君，張海強(qiáng)，韓海洋，尹國(guó)勝材料：喜樹(shù)枝條和種子采于成都大學(xué)校園內(nèi)栽種的喜樹(shù)。選取生長(zhǎng)健康、無(wú)病蟲(chóng)害的喜樹(shù)枝條和種子為供試外植體。方法：不同濃度的秋水仙素溶液處理喜樹(shù)頂芽及種子。結(jié)果與分析：得到最適于用來(lái)處理喜樹(shù)枝條與種子的秋水仙素溶液濃度及處理時(shí)間：根據(jù)經(jīng)處理過(guò)的枝條與種子的存活率和誘導(dǎo)率。如：從成活率看，Al、A2的成活率最高，成活率為100％，A6的成活率最低為0％；從誘導(dǎo)率的角度看，A1、A6的誘導(dǎo)率最低為o％，A5的誘導(dǎo)率最高為100％．得到經(jīng)過(guò)多倍體誘導(dǎo)的枝條或各種形式的嵌合體植株。未經(jīng)秋水仙素溶液處理的頂芽已經(jīng)完全展開(kāi)，顏色鮮綠，葉片伸直，葉緣正常，生長(zhǎng)速度快；經(jīng)秋水仙素溶液處理過(guò)的頂芽，部分頂芽不展開(kāi)，外表變?yōu)楹谏?，呈現(xiàn)死亡的狀態(tài)，部分頂芽已展開(kāi)的葉片產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，葉片較肥厚，葉緣不規(guī)則，生長(zhǎng)速度慢。

對(duì)葉片進(jìn)行切片觀察，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)秋水仙素溶液處理過(guò)的葉片葉脈增多，撅取葉片下表皮在顯微鏡下觀察，可見(jiàn)單位面積內(nèi)的氣孔數(shù)目減少，但每個(gè)氣孔的直徑增大。

從上表可以看出，經(jīng)過(guò)秋水仙素處理的喜樹(shù)種子萌發(fā)后形成的植物具有明顯的多倍體特征，而對(duì)于多倍體，由染色體上基因調(diào)控的有效化學(xué)成分含量往往比正常二倍體高。轉(zhuǎn)基因提高喜樹(shù)愈傷組織中喜樹(shù)堿含量發(fā)明人：孫小芬，皮妍，蔣科技，唐克軒專利申請(qǐng)公布號(hào)：CN101831456A技術(shù)領(lǐng)域：生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高喜樹(shù)愈傷組織中喜樹(shù)堿含量的方法，特別是一種采用轉(zhuǎn)化丙二稀氧化物環(huán)化酶基因（alleneoxidecyclase,aoe）提高喜樹(shù)愈傷組織中喜樹(shù)堿含量的方法。步驟：把a(bǔ)oc基因可操作性地連于表達(dá)調(diào)控序列，形成含aoc基因的植物表達(dá)載體；將含aoc基因的植物表達(dá)載體轉(zhuǎn)化根癌農(nóng)桿菌，獲得用于轉(zhuǎn)化喜樹(shù)的含aoc基因植物表達(dá)載體的根癌農(nóng)桿菌菌株；采用基因克隆的方法獲得喜樹(shù)關(guān)鍵酶基因aoc；利用所構(gòu)建的根癌農(nóng)桿菌菌株轉(zhuǎn)化喜樹(shù)細(xì)胞，獲得經(jīng)PCR檢測(cè)的轉(zhuǎn)基因愈傷組織；半定量RT-PCR測(cè)定喜樹(shù)愈傷組織中aoe基因的表達(dá)；對(duì)獲得的轉(zhuǎn)基因愈傷組織中喜樹(shù)堿含量進(jìn)行HPLC測(cè)定，篩選喜樹(shù)堿含量顯著提高的轉(zhuǎn)基因喜樹(shù)愈傷組織。Cu2+誘導(dǎo)刺激對(duì)喜樹(shù)懸浮培養(yǎng)細(xì)胞喜樹(shù)堿生物合成的影響研究人員：董妍玲，潘學(xué)武材料：喜樹(shù)懸浮細(xì)胞系為筆者潘學(xué)武的研究小組從喜樹(shù)誘導(dǎo)培養(yǎng)而來(lái)的一個(gè)普通細(xì)胞系。方法：在懸浮細(xì)胞系培養(yǎng)建立與優(yōu)化后，用不同的劑量的Cu2+或不同的時(shí)間加入Cu2+為變量分別進(jìn)行處理（其中Cu2+以過(guò)濾除菌的硫酸銅溶液的形式在細(xì)胞接種后加入）細(xì)胞培養(yǎng)到第21天時(shí)收獲，測(cè)定生長(zhǎng)速率和喜樹(shù)堿含量。結(jié)果與分析：不同劑量的Cu2+對(duì)喜樹(shù)懸浮培養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)及其喜樹(shù)堿含量和產(chǎn)量的影響極大。0．5μmoL／L的最終Cu2+濃度在第8天加入時(shí)可使細(xì)胞干重達(dá)到最大值，同時(shí)也誘導(dǎo)喜樹(shù)堿的積累，而40．0μmol／L的最終Cu2+濃度在第18天加入時(shí)可獲得喜樹(shù)堿的最大產(chǎn)量。高濃度的Cu2+主要作為誘導(dǎo)子而起作用，而且在培養(yǎng)的中后期，即次生代謝產(chǎn)物開(kāi)始大量合成的時(shí)期加入最有效。通過(guò)不同細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí)間段的重復(fù)刺激，即早期添加Cu2+主要作為營(yíng)養(yǎng)因子，中后期添加Cu2+主要作為誘導(dǎo)子，這樣既可以顯著地促進(jìn)喜樹(shù)堿的積累，又可以不影響細(xì)胞的生長(zhǎng)。能影響喜樹(shù)堿含量的物質(zhì)還有：黑曲霉真菌誘導(dǎo)子、殼聚糖誘導(dǎo)子、一種雙關(guān)鍵酶基因共轉(zhuǎn)化、真菌誘導(dǎo)子和抗褐變劑等。促進(jìn)羥喜樹(shù)堿合成的多種生物技術(shù)喜樹(shù)堿生物合成途徑及其代謝調(diào)控、相關(guān)酶等的研究進(jìn)展不同化學(xué)因子對(duì)喜樹(shù)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生長(zhǎng)效應(yīng)的研究

這些化學(xué)因子有：NAA單因子、6-BA單因子、KT單因子、2，4-D單因子、NAA與KT組合、NAA與6-BA組合等。四、展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，癌癥已經(jīng)成了人類健康的一大隱患，嚴(yán)重威脅著人類的