利用转基因青蒿毛状根生产青蒿素的研究
摘要：青蒿素是继乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之后最有效的抗疟特效药。青蒿素生物合成途径下游另外两个关键酶基因DBR2（蒿醛Delta;11，13双键还原酶 2）和ALDH（醛脱氧酶），其中BDR2属于烯醇还原酶小家族成员，功能为催化青蒿醛Delta;11，13双键生成二氢青蒿醛；aldh能催化二氢青蒿醛转化为二氢青蒿酸。二氢青蒿酸通过单重态氧Ene反应生以及Hock断裂后生成的中间产物在温和条件三线态氧的作用下生成过氧化氢中间产物，之后脱水形成过氧桥和内脂结构，生成青蒿素。我们通过农杆菌转化法对ALDH和DBR2基因过表达，运用GC色谱分析产物含量。
关键词：ALDH； DBR2； 转基因毛状根；青蒿素
一、文献综述
青蒿素是青蒿素是从复合花序植物黄花蒿（Artemisia annua L.，即中药青蒿）叶中提取得到的一种无色针状晶体，它的茎中不含药青蒿，化学名称为（3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR）-八氢-3,6,9-三甲基-3,12-桥氧-12H-吡喃〔4,3-j〕-1,2-苯并二塞-10（3H）-酮。分子式为C15H22O5。
青蒿素是继乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之后最有效的抗疟特效药，尤其是对于脑型疟疾和抗氯喹疟疾，具有速效和低毒的特点，曾被世界卫生组织称做是“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”。抗疟疾作用机理主要在于在治疗疟疾的过程通过青蒿素活化产生自由基，自由基与疟原蛋白结合，作用于疟原虫的膜系结构，使其泡膜、核膜以及质膜均遭到破坏，线粒体肿胀，内外膜脱落，从而对疟原虫的细胞结构及其功能造成破坏。
根据世卫组织的统计数据，自2000年起，撒哈拉以南非洲地区约2.4亿人口受益于青蒿素联合疗法，约150万人因该疗法避免了疟疾导致的死亡。因此，很多非洲民众尊称其为“东方神药”。
但是目前国际抗疟市场上青蒿素类药物所占比例极少，不到1%，原因在于青蒿素原料缺乏。目前青蒿素基本来自于青蒿植株的提取。野生青蒿资源分布零散，青蒿素含量低，仅为干重的（0.4-1.0%），而且产量和品质不稳定，影响生产工艺和成本。其他同科植物中又未发现青蒿素存在。凭目前探明的具有利用甲酯的野生青蒿资源，远远无法满足市场需求。而且作为原料的青蒿需要在花前收获，这将导致野生青蒿种子逐年减少，引发资源枯竭。因此寻找一种高质量的青蒿素生成合成途径极其重要。由于青蒿结构复杂，人工合成难度大，产量低，成本高，不具有可行性。近年人们试图通过组织培养技术来解决青蒿素的生产问题。通过Ri质粒转化的毛状根培养生产植物次级代谢产物引起越来越多科学家的兴趣。毛状根是通过发根农杆菌的感染，在人工条件下诱导长出毛状根。原理是发根农杆菌感染寄主植物时, 被损伤的植物细胞合成特殊的低分子酚类化合物, 在VirA基因产物的介导下,使其它联合基因活化,从而感染成功。
