不同因子对药用植物毛状根产量和次生代谢产物积累影响的研究进展△

孙晶，杨洪一，隋春

(1.东北林业大学 生命科学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.中国医学科学院 药用植物研究所，北京 100193； 3.中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室，北京 100193)

综 述

不同因子对药用植物毛状根产量和次生代谢产物积累影响的研究进展△

孙晶1，2，杨洪一1，隋春2，3*

(1.东北林业大学 生命科学院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.中国医学科学院 药用植物研究所，北京 100193； 3.中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室，北京 100193)

以根为药用部位的药材占中药材种类的30%左右。毛状根培养体系是药用植物生产次生代谢产物的新途径、新方法。影响毛状根生长及其次生代谢物形成的因素有很多，如：物理因素、化学因素、前体物的添加、诱导子等。通过优化毛状根培养条件及培养基配比，可提高毛状根和次生代谢产物产量。本文就药用植物毛状根诱导形成及大规模生产中的根产量和次生代谢产物积累的影响因素与作用机理做一综述，为相关研究和应用提供参考。

毛状根，次生代谢产物，因素

毛状根培养是20世纪80年代发展起来的基因工程和细胞工程相结合的一项技术，通过将发根农杆菌Agrobacteriumrhizogenes中Ri质粒含有的T-DNA整合到植物细胞的DNA上，诱导植物细胞产生毛状根[1]。相对于常规细胞培养和组织培养，毛状根培养系统具有生长快速、无需外源植物激素、合成次生代谢物质能力强而且稳定等优点。通过优化培养条件，毛状根甚至可以合成比原植物中高出数倍的活性物质，或原植物不合成的活性成分[2]。由于毛状根体系在生物量增加和生物有效成分积累方面表现出独特的优越性，使得利用毛状根生产植物次生代谢产物具有很大潜力。因此人们对其应用于药物生产进行了探究和开发。目前，应用毛状根培养技术已成功诱导出南非醉茄WithaniaSomnifera[3]、丹参Salviamiltiorrhiza[4-5]、短小蛇根草Ophiorrhizapumila[6]、人参Panaxginseng[7]、青蒿Artemisiaannua[8]和黄芩Scutellariabaicalensis[9]等26科96种[10]药用植物的毛状根。人参皂苷、黄酮类[11-12]等也已通过毛状根培养体系得以工业化生产应用。

实现药用植物毛状根大规模培养的前提是低成本、高产出。通常需要在一定培养时间内尽可能提高有效药用成分积累量。药用成分积累量包括两方面内容：一是要提高毛状根的产量，二是要增加目标产物含量比率。目前药用广泛的植物代谢产物包括生物碱类、皂苷类、黄酮类、醌类，以及蛋白质和一些重要的生物酶[2,13-14]，其中既有初生代谢产物，又有次生代谢产物。通常毛状根产量的提高与目标产物含量比率的提高存在矛盾。有效权衡多方面影响因素才能达到理想的效果[15]。毛状根诱导条件研究进展有多篇综述报道[3,7,10,13,16]，本文对影响毛状根生长及其次生代谢物积累的各种理化因子以及毛状根大规模生产条件的研究做一综述。

1 物理因素

影响毛状根生长与次生代谢物质积累的物理因素有：光照、pH、溶氧状况、接种量和温度等[17]，药用植物毛状根工业化生产中，有效调控这些物理因素，针对不同植物摸索出具体培养条件，对毛状根生产意义重大，可以有效增加毛状根生物量和次生代谢产物积累量[18]。

1.1 光照

光照对诱导分化通常是必要的，可激活某些酶的活性以及光诱导的叶绿体或叶绿体代谢产物的存在[15]。光照对毛状根的生长和次级代谢产物积累具有一定的作用效果。杨睿等[19]研究表明，光强为3 500 lx，光周期为18 h·d-1时，雪莲毛状根生长量达到12.4 g·L-1(DW)，是全黑暗时的2.1倍，是全光照时的1.2倍；总黄酮合成量为1 179 mg·L-1，比全黑暗时提高了160%，比全光照时提高了20%。然而，对不同的植物而言，选择吸收的光源和光照强度等是需要摸索的条件，不同的植物存在一定差异。如欧绍云等[17]研究表明，黑暗培养的南美蟛蜞菊毛状根颜色浅白，根较纤细，分枝较多，而光照培养的毛状根颜色呈墨绿色，明显老化，根较粗壮但分枝较少，并且暗培养毛状根的生物量增长倍数约是光照培养的1.3倍，表明暗培养对南美蟛蜞菊毛状根的生长较为有利。Yu等[20]通过研究人参毛状根在暗培养、荧光灯光、金属卤素灯光、红光、蓝光、红加蓝发光二极管灯光等6种光照条件下毛状根生长和人参皂苷积累的情况，表明：人参毛状根液体培养分为两个阶段，第一阶段毛状根在黑暗条件下培养，这有利于人参毛状根产量的增加，第二阶段转入荧光灯下培养，这有利于人参皂苷含量的积累。同时，光照对于提高毛状根生物量和增加次级代谢产物的积累所要求的条件是不相一致的，因此我们应该综合考虑这两方面的因素，找到合适光照条件。

1.2 pH

pH的变化会引起培养基成分状态的改变，多数毛状根生长及次生代谢产物合成适合偏酸[21]性环境，一般培养的最适pH为5.0～6.0。如王淑芳等[22]研究发现，粘毛黄芩毛状根的最适生长pH为5.8，但最适黄酮类化合物的合成是在pH为6.4。许铁峰等[23]研究表明，1/2 MS培养液pH在5.4～5.8最适合粟米草毛状根的生长。人们通过研究pH对多种药用植物毛状根培养的影响，表明pH过高或过低都不利于毛状根中次生代谢产物的积累。李博华等[24]研究了四倍体菘蓝毛状根在不同pH(4.6、5、5.4、5.8、6.2、6.6、7.0、7.4)的1/2 MS液体培养基中培养毛状根，结果表明，当pH为5.8时，毛状根生长量达到最大，当pH大于或小于5.8时，毛状根生长量均不同程度减少。

毛状根培养液中适宜的溶氧量对毛状根的生长和代谢具有显著的影响作用。适宜的溶氧量可以促进毛状根的生长。培养液的溶氧量一般是通过毛状根培养摇瓶的体积和摇瓶中装液量的多少控制，如在一定体积摇瓶中，装液量越少，培养液中溶氧越高。芦韦华等[25]研究发现将新疆紫草毛状根接种在SH培养液中，通过培养容积的逐级放大和培养液体积的增多，毛状根干重及增殖倍数呈上升趋势，采用250～500 mL的锥形瓶内装100～200 mL培养液有利于毛状根的生长增殖。刘春朝等[26]研究表明青蒿毛状根250 mL的三角瓶中摇瓶培养时，装液量等于50 mL时，生物量及青蒿素合成量最优，为其最适溶氧情况。

1.4 温度

温度不仅影响毛状根生长速率，而且对生物合成中的酶活性也起着重要的调节作用，毛状根最适生长温度一般为20～28 ℃。不同药用植物最适生长温度不同，其次代谢产物的积累对温度的依赖性也因不同培养系而异。李红波等[27]研究表明在25 ℃时，黄芩毛状根生长缓慢，仅为4 g，在26～28 ℃时生长迅速，鲜重量不断增加，可达到18.56 g，但当温度升至29 ℃时，毛状根生长接近终点，甚至减少，因此黄芩毛状根生长选择最适温度范围为26～28 ℃。温度过高或过低都会在不同程度上抑制毛状根的生长，其中还发现高温对毛状根的抑制作用更为明显，这也表明温度是影响毛状根生长的一个重要因子。李翠芳[28]等将新疆紫草毛状根分别置于14 ℃、18 ℃、22 ℃、26 ℃和30 ℃下培养，在14 ℃时毛状根生长量最低，26 ℃达到最高，而30 ℃时生长下降；同时他们还研究新疆紫草毛状根40 ℃高温下培养24 h、48 h、72 h和96 h后，然后置于26 ℃培养30 d，毛状根增殖倍数分别减少12.71%、14.07%、16.11%、17.10%，发现高温处理时间越长，毛状根的生长受抑制程度越大。

2 化学因素

不同培养基、碳源、氮源，以及添加外源激素等化学因素都会对毛状根的生长及次生代谢物的生物合成产生一定的影响[29-30]，可通过改变培养基中各种化学物质种类及配比来研究最适于毛状根生长的化学因素，从而增加毛状根的产量和次生代谢产物含量。

2.1 培养基种类

培养基的种类对毛状根生长及次生代谢物质的积累也有很大的影响，不同植物种类有不同的最适培养基。选择适当的培养基可以大幅度提高毛状根生长量。王冲之等[31]分析了1/2 MS、改良White、SJ-1、改良Nisch、B5和B5-I等6种液体培养基对西洋参毛状根生长及皂苷含量的影响，发现SJ-1和B5培养基较好。马玲等[32]研究表明将假酸浆毛状根分别接种于MS、1/2 MS、N6和B5不含激素的液体培养基中培养，MS液体培养基对毛状根的增殖效果最佳，依次为N6﹥1/2 MS﹥B5。芦韦华等[25]研究了新疆紫草毛状根在无铵的液体培养基SH、MG-5、MS、1/2 MS及B5培养基中的生长状况，发现新疆紫草毛状根在低盐无铵SH液体培养基中的增殖倍数较培养在其它培养基中有显著提高。培养基对毛状根生长和次生代谢物的积累又不完全一致，有利于毛状根生物量增加的培养基，并不一定是其次生代谢物积累的最适培养基。因此，对不同植物的培养体系需根据其产量和代谢产物积累两方面综合考虑。高帅等[33]研究发现，金铁锁毛状根在MS、1/2 MS、B5、6-7-V和White等5种培养的生长都很快，其中在B5培养基生长最好，干重增加了15.8倍；在White培养基的生长最慢。而对于总皂苷的积累，在1/2 MS基本培养基中含量最高，其总皂苷含量为0.69%；在B5培养基中，总皂苷的积累最少，为0.24%，所以从毛状根产量和总皂苷产量的积累考虑，1/2 MS液体培养基是毛状根生长的最佳培养基。

2.2 碳源

大部分农村的村庄规划，对村民住宅的规划规定十分粗略，相对简单。很多村庄规划都只是对住宅的建筑朝向进行了大致的规定，但是其他方面如建筑选址、建筑整体规划等并没有明确的规定。因而多数村民的住宅在建造的时候会“沿路而建”，住址建造的时候受地貌，交通的影响较大。同时住宅与住宅之间相隔较远，空置的闲地相对较多。因为往往会出现建筑排列不够规则、居住点相对分散的情况，这也使得土地利用率大大降低，农村土地的严重浪费。同时也会使得在基础设施的建设当中，工程量变大、成本更高、利用率却不足。

碳源作为能量物质是培养基中不可缺少的主要成分，毛状根培养基中不同的碳源和浓度对毛状根的生长和次生代谢产物积累有不同程度的影响。不同药用植物种类对碳源的要求不同。田思迪等[34]发现在蔗糖作为碳源的培养基中，金铁锁毛状根生物量最大，颜色呈浅白色；以葡萄糖、果糖为碳源的培养基中，金铁锁毛状根生长速度下降，出现褐变现象；而以乳糖、麦芽糖、淀粉为碳源的培养基中，毛状根生长严重受到抑制。结果表明，金铁锁毛状根利用蔗糖为碳源的能力较强；其研究还发现蔗糖浓度对毛状根生长及皂苷积累存在影响，当蔗糖浓度为30 g·L-1，皂苷产量最高。蔗糖作为培养基中的重要碳源，以往的研究主要集中在培养基中的蔗糖浓度对毛状根生长及其次生代谢物积，发现其浓度大小与细胞或器官的生长形态及次生代谢物质的累积密切相关[35]。马玲等[32]研究表明，在MS液体培养基中分别加入浓度不同的蔗糖毛状根的增殖量呈现的是先逐渐增加，而后增殖倍数开始逐渐减少的状态，当浓度达到30 g·L-1时，毛状根的增殖量平均最多达到23.43倍。宁凝等[36]等研究表明，蔗糖浓度为3%时，对黄秋葵毛状根的促进作用最强，增殖倍数最高。

2.3 氮源

目前关于氮源含量、种类及其配比对毛状根的生长及次生代谢物质积累的影响已有较多的研究，部分结果表明在毛状根培养中铵盐与硝酸盐是最重要的氮源之一，铵态氮(NH4+)对毛状根主根的生长有促进，并且能够使主根茁壮变粗，但浓度变大超出承受范围时反而会抑制根的生长；硝态氮(NO3-)对新根的生长有促进作用，高浓度的NO3-会导致新根过多，从而使毛状根变为细软状态，因此，对于铵态氮和硝态氮的配比应是毛状根培养基影响因素之一[37]。刘军等[38]研究表明，液体培养基中NH4+：NO3-的浓度比为1：2时金铁锁毛状根的生物量和皂苷积累量为最佳。氮源的种类和浓度对根系建成和发育有很大影响，除了硝酸盐和铵盐外，牛肉浸膏、水解乳蛋白、蛋白胨等氮源也对其有重要影响。李博华等[24]研究表明，四倍体菘蓝毛状根在含1.0 g·L-1水解酪蛋白或水解乳蛋白作为氮源的培养基中生长最好，毛状根分枝多产量高，而在以1.0 g·L-1酵母、蛋白胨、牛肉浸膏为氮源的培养基中，毛状根生长慢、分枝少且形态粗短。

2.4 磷源

磷源是毛状根生长发育及其次生代谢调节的必需元素之一。无机磷作为毛状根培养基重要磷源，发现其浓度大小与毛状根的生长形态及次生代谢物质的累积密切相关，无机磷不仅影响毛状根的生长速度，还影响毛状根的次生代谢。欧少云等[17]研究表明，在不含无机磷的培养基中培养的南美蟛蜞菊毛状根细长，分枝少，生长势弱，而在无机磷浓度为常规MS培养基用量的2～3倍时，毛状根生长较好，增长率最高。刘军等[38]研究表明，金铁锁毛状根在低磷浓度时毛状根生长缓慢，在高磷浓度时毛状根会出现褐化并且次生代谢能力下降，皂苷含量低，综合考虑金铁锁毛状根生长速度和次级代谢能力，选择浓度为6.25 mmol·L-1的无机磷为最优。

另外，添加矿质元素和有机物质也可提高毛状根产量和次生代谢产物含量。沈双[39]等研究发现减少丹参毛状根培养基中MgSO4·7H2O的含量，可以促进毛状根的生长和丹参酮ⅡA的释放。吕春茂等[40]发现盐酸硫氨素、L-半胱氨酸、甲硫氨酸、L-亮氨酸和L-α-丙氨酸可促进烟草毛状根的生长和辅酶Q10的合成，而酵母膏不利于烟草毛状根的生长和辅酶Q10的合成。

2.5 外源激素

NAA、IAA、IBA、GA、KT、ZT等是植物组织培养中的关键因子，不仅影响细胞生长，还影响细胞次生代谢产物的合成[37]。尽管植物的毛状根具有激素自主性，能在无激素的培养基上正常生长，但适当的加入激素仍能促进毛状根中次生代谢产物的合成[41]。杨世海等[42]研究了5种激素6-BA、NAA、IBA、KT、ZT对罗勒毛状根生长及多糖和总黄酮合成的影响，结果表明经过外源激素KT、ZT处理的毛状根生长旺盛，而经IBA、NAA、6-BA处理的毛状根生长缓慢，对毛状根的生长有轻微的抑制作用。并且5种激素对总黄酮的积累有明显的促进作用，其中经KT处理的毛状根总黄酮量可达原植物的3.2倍，是未加激素处理毛状根的2倍。综合生物量和次生代谢产物合成两方面，确定KT为罗勒毛状根培养最适外源激素。杨睿等[19]研究表明GA3对水母雪莲毛状根侧根的产生有强烈促进作用，GA3浓度为0.5 mg·L-1时，毛状根生长量达到9.1 g·L-1(DW)，是基本培养条件下的1.2倍；总黄酮合成量达到936 mg·L-1，是基本培养条件下的1.5倍。0.5 mg·L-1GA3和0.5 mg·L-1IBA组合对毛状根生长和总黄酮合成最有利，生长量为12.6 g·L-1(DW)，比基本培养条件时提高了70%；总黄酮合成量为1 287 mg·L-1，比基本培养条件下提高了一倍。宁凝等[36]研究表明，添加0.5 mg·L-16-BA培养的黄秋葵毛状根增殖倍数比不添加任何外源激素培养的毛状根增殖倍数低，添加0.5 mg·L-1NAA或IAA培养的毛状根增殖倍数比不添加任何外源激素培养的状根增殖倍数高，尤其是添加0.5 mg·L-1IAA培养的毛状根增殖倍数更为显著。外源激素对毛状根的生长和次级代谢产物积累并不同步。徐大卫等[41]研究表明，2，4-D、6-BA、NAA、KT均能不同程度地影响圆叶牵牛毛状根的生长及其咖啡酸、咖啡酸乙酯的积累，其中2，4-D明显抑制圆叶牵牛毛状根的生长，NAA、KT对圆叶牵牛毛状根的生长及其咖啡酸和咖啡酸乙酯均有促进作用，最适宜培养浓度分别为0.5 mg·L-1和1.0～1.5 mg·L-1。ABA是植物重要的胁迫响应信号，植物会在胁迫响应敏感部位合成大量ABA，有研究显示，ABA能够诱导植物萜类成分的积累。盛东峰等[43]研究表明，随着ABA处理时间的延长，丹参毛状根的生长被抑制，但其丹参酮类的含量和终产量增加，ABA能够促进毛状根丹参酮类的积累。

3 前体物质的应用

在植物组织和细胞培养中，添加前体物质是提高培养物中次级代谢产物含量有效的手段[30]。前体物质作为细胞次生代谢合成中的起始或中间产物，可以促进目标产物的生物合成。Sykowska-Baranek等[44]研究了在红豆杉毛状根中添加L-苯丙氨酸、P-氨基苯甲酸、茉莉酸甲醋、使紫杉醇、10-DAB Ⅲ含量大幅增加，证明前体物质对次生代谢起到一定影响。马琳等[45]研究表明，不同浓度的丙酮酸钠对人参毛状根的生长起到明显的促进作用，其中最佳浓度为5 mmol·L-1，而L-苯丙氨酸对毛状根的生长的促进作用并不明显，不同浓度的P-氨基苯甲酸对人参毛状根的生长起到了抑制作用。冯慧娜等[15]研究表明，烟酸和异亮氨酸能促进雷公藤毛状根的生长及干重的增加，但是烟酸、异亮氨酸和天冬氨酸对其内酯醇的产生，以及异亮氨酸和天冬氨酸的产生则具有不同程度的抑制作用，因此，需要综合考虑前体物质种类和用量。

4 诱导子

诱导子(又称激发子)是指能诱发植物产生保卫素并能产生防御反应的物质[46-48]。现在研究发现在植物与微生物的相互作用中，诱导子能快速地、高度专一地和选择性地诱导特异基因的表达[49-50]。人们根据诱导子来源不同可分为生物诱导子(biotic elicitor)与非生物诱导子(abiotic elicitor)。

4.1 生物诱导子

生物诱导子是指来源于微生物或者动植物细胞的化合物，主要包括病原菌(真菌、细菌、病毒与酵母)和植物细胞壁的分离物，目前应用最广、研究最多的是真菌类诱导子[18]。沈双等[51]研究表明，50 μg·mL-1的红花链格孢菌诱导子可以促使丹参毛状根中获得最高的二氢丹参酮Ⅰ和丹参酮Ⅱ的产量，分别是对照的3.16和1.25倍，然而丹参毛状根中最高的隐丹参酮和丹参酮Ⅱ的产量由250 μg·mL-1的瓜枝孢菌诱导子诱导获得，分别是对照产量的5.24和1.43倍。结果也表明这两种真菌诱导子不仅可以提高丹参酮类成分的含量，同时也能促进毛状根的生长。不同真菌诱导子之间存在协同效应，按一定比例混合使用可提高毛状根产量和次生代谢物积累。张璞等[52]将黑曲霉、米曲霉诱导子及其混合诱导子添加到M-9培养基中来培养新疆紫草毛状根，培养10 d时以2.5∶ 50的比例添加混合诱导子，总萘醌含量是对照的2.28倍；混合诱导子对毛状根增殖有促进作用，可大幅提高新疆紫草毛状根萘醌含量。

4.2 非生物诱导子

非生物诱导子是指那些不能由生物体提供的起诱导作用的理化因子，主要包括茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)及重金属与稀土元素盐类等[49]。非生物诱导子对植物次生代谢产物积累具有促进作用已有相关报道。杨世海[42]等研究表明，MeJA总体上对罗勒毛状根生长起到抑制作用，浓度越高，抑制作用越明显，但MeJA对毛状根中总黄酮合成具有明显的促进作用，其浓度为50 μmol·L-1作用最强，总黄酮量是原植物的3.1倍，是未加激素处理的2倍。同时，他们还研究了水杨酸(SA)对罗勒毛状根的影响，研究发现SA对毛状根生长的影响作用不显著，但对总黄酮的积累有明显促进作用，浓度为20 μmol·L-1SA可使总黄酮达到83.561 μg·mg-1，是原植物的2.9倍，是未加激素处理毛状根总黄酮量的1.9倍。沈双等[51]研究表明，ABA和PEG在不同处理浓度下均显著抑制了丹参毛状根的生长，而对于毛状根中4种丹参酮类成分的积累却有不同程度的促进作用，ABA和PEG促进丹参毛状根丹参酮积累的最佳浓度分别为200 μmol·L-1和2%。靳浩淼等[53]研究表明，水杨酸对西洋参毛状根的最佳添加浓度为0.6 mg·L-1，作用时间为144 h。茉莉酸甲酯的最佳添加浓度10 μmol·L-1，作用时间为192～240 h。几种非生物诱导子按一定比例混合对植物次生代谢的增加有明显的协同作用。徐立新等[54]通过向人参毛状根培养基中添加诱导子茉莉酸甲酯和水杨酸，发现2种诱导子在适当的浓度下，对人参皂苷含量的增加具有明显的协同作用，当MeJA和SA浓度均为1 μmol·L-1时，其对总皂苷和单体皂苷的积累比二者单独作用要大。

5 生物反应器在毛状根上的应用

生物反应器培养植物细胞具有工作体积大、单位体积生产能力高、物理和化学条件控制方便、不受时间和地点限制、随时随地规模化生产等许多优点[55]，使用生物反应器培养药用植物毛状根已经得到广泛推广，我国已开始对长春花、三七、紫草、红豆杉等珍贵药用植物毛状根的大规模培养进行了探索[56]。到目前为止，毛状根已在搅拌式、气升式、喷淋床、雾化式等各种形式的生物反应器中进行培养研究。不同植物的毛状根根据其性状和培养条件的不同而应选择不同的生物反应器，以有利于毛状根生物量和次生代谢产物的积累。邱德友等[57]利用10 L的球状气升式反应器进行了丹参毛状根培养的初级放大试验，发现球状气升式反应器培养50 d时丹参毛状根的增殖倍数为241.71倍。李翠芳等[58]采用超声提取法对新疆紫草固体培养毛状根、液体培养毛状根以及2～3年生根中的总糖和多糖进行了提取测定。结果表明，毛状根中水溶性总糖含量为25.573%，是野生根总糖含量的3.4倍；固体培养的毛状根多糖含量最高，达4.289%，是液体培养毛状根的3.37倍，是野生根的4倍。

6 展望

农杆菌介导产生的植物毛状根培养体系已成为生物技术生产和提高药用植物次生代谢产物的一种有效途径[59-60]。毛状根生长速率和其代谢产物合成能力受物理和化学等因素的影响，添加有机物和诱导子也能提高毛状根中次生代谢产物含量。已有报道龙胆、黄花蒿和丹参[61-62]等药用植物成功诱导产生毛状根，优化培养条件，获得环烯醚萜类、青蒿素等次级代谢产物；但是在毛状根培养中，摸索出能够能同时满足提高毛状根产量和次生代谢含量的培养条件还比较困难，因此创新出一套对毛状根生物量和次级代谢产物积累均有效的培养筛选模式，对毛状根生产具有重要意义。

目前通过毛状根来生产天然活性物质还处于发展阶段，并且大多处于实验室中，要实现用毛状根大规模工业化生产天然活性物质还有很多问题要解决[18]。一方面由于毛状根在生长过程中培养液中物质的转移，毛状根生长时易成团，限制了营养和氧气的进入，致使目前的生物反应器还难以满足毛状根大规模培养[58]；另一方面毛状根发酵水平很低，生产的成本高，也无法满足工业化生产的需求。为了提高生物产量，开发新型生物反应器和建立新的培养方法也是实现工业化的重要步骤。

此外，对毛状根次生代谢途径和调控机理的研究，将有利于从根本上提高毛状根次生代谢产物的产量[18]。我们还应该着重考虑将反应器培养技术与工程技术、智能专控技术结合起来，提高生物反应器的使用效率，从而实现大规模培养工业化生产，这将为毛状根培养用于生产药用植物次生代谢产物的工业化发展奠定基础。

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ResearchProgressonVariousInfluencesinHairyRootYieldandSecondaryMetabolitesAccumulationofMedicinalPlant

SUN Jing1，2，YANG Hongyi2，SUI Chun2，3*

(1.CollegeofLifeScience，NortheastForestryUniversity，Haerbin150040，China； 2.InstituteofMedicinalPlantDevelopment，ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege，Beijing100193，China； 3.KeyLaboratoryofBioactiveSubstancesandResourcesUtilizationofChineseHerbalMedicine，MinistryofEducation，Beijing100193，China)

There are about 30% of medicinal plants with roots as effective parts.Hairy roots cultures are new approach for the production of secondary metabolites Many factors affect the growth of hairy roots and its secondary metabolites output，such as physical，chemical factors，precursors and fungal elicitors，etc.The high yield of hairy roots and metabolites could be obtained according to optimization of culture conditions and medium content.In this paper，we reviewed the factors and its relative mechanism involving in the inductive formation of hairy root，large-scale root yield，and productions of secondary metabolites，thus provides valuable references for further related research and application.

Hairy root；Secondary metabolite；Factors

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.11.017

2014-03-19)

四川省“十二五”农作物及畜禽育种攻关项目(2011NZ0098-12-11)；国家自然科学基金项目(81072994)；北京市自然科学基金项目(5102033)

*

隋春，副研究员，研究方向：药用植物基因资源和次生代谢调控；Tel：(010)57833363，E-mail：csui@implad.ac.cn