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雷公藤系卫矛科雷公藤属多年生攀缘性藤本,其中含有多种生物活性成分如雷公藤内酯醇及生物碱,具有良好的药用价值,同时也是杀虫的活性成分,在我国有悠久的应用历史。本研究以雷公藤不定根为材料,探究了大孔吸附树脂类型和添加量以及H培养基中大量元素浓度对雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的影响,较为系统地从接种大小、培养时间、接种密度和通气速率等方面对雷公藤不定根10 L气升式生物反应器培养体系进行了条件优化和筛选,探讨了雷公藤不定根继续放大的可行性和必要性。主要研究成果如下:1.不同型号大孔吸附树脂及其添加量对雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的影响:对XAD-2、XAD-7、HP-20、ADS-8和ADS-F8等5种型号大孔吸附树脂试验发现,XAD-7型大孔吸附树脂对雷公藤不定根中3种次生代谢产物有较高的吸附效率,不仅提高了3种次生代谢产物的含量,对雷公藤不定根的生长也有一定的促进作用。在添加量为5%时收获的雷公藤不定根增长量为1.61 g DW,是对照的1.16倍,培养液中内酯醇、吉碱和次碱的含量分别为对照2.57倍、35.77倍和3.31倍,最后收获的3种次生代谢产物总产量分别达到0.57 mg/flask、1.08 mg/flask和130.47μg/flask,分别为对照的2.04倍、8.60倍和1.66倍。2.H培养基大量元素浓度及硝铵比优化:研究H培养基中N元素、Ca元素、Mg元素、P元素和K元素等5种大量元素浓度及培养基中硝态氮和铵态氮之比对雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的影响时发现,N元素、P元素和K元素浓度为H培养基标准浓度2倍、Ca元素浓度为2.5倍、Mg元素浓度为1.5倍、硝铵比为9:1时最适宜雷公藤不定根的生长。H培养基原有硝铵比(7:3)对3种次生代谢产物的积累都最为有利,其中3.5倍N元素和Ca元素浓度、1.5倍P元素和K元素浓度、2.5倍Mg元素浓度有利于雷公藤内酯醇的积累;1.5倍N元素浓度、3倍Ca元素浓度、2倍P元素和K元素浓度、3.5倍Mg元素浓度有利于吉碱的积累;3倍N元素和Mg元素浓度、3.5倍Ca元素浓度、1.5倍P元素和K元素浓度有利于次碱的积累。3.10 L气升式生物反应器对雷公藤不定根培养条件的优化:对10 L生物反应器培养雷公藤不定根时的接种大小、接种密度、通气速率和培养时间等条件进行优化时发现:雷公藤不定根团块接种大小为4-5 cm、接种密度为120 g FW/bioreactor、通气速率为1.0 vvm、培养时间为30d时较适合雷公藤不定根的生长和次生代谢产物的积累,此时收获的不定根干重达36.21 g,内酯醇、吉碱和次碱的总产量分别为24.19 mg、46.56 mg和6.28 mg。雷公藤不定根培养在中试放大的过程中,10 L生物反应器收获的干重为6.04 g/L,不足250 mL三角瓶生物量生产能力的一半,但雷公藤内酯醇和吉碱的总产量仅分别较250 mL三角瓶培养降低9.84%和4.55%,而雷公藤次碱的总产量则较250 mL三角瓶提高28.05%。由此可见使用生物反应器进行大规模培养雷公藤不定根的方法是可行的,大规模工厂化培养雷公藤不定根可以不受季节和地点的限制快速增殖雷公藤不定根,生产次生代谢产物,是改善雷公藤生长和繁殖效率低下的有效途径,这为通过工厂化培养雷公藤不定根生产其次生代谢产物奠定了基础。