摘要：对诱导子的分类、诱导子所致的过敏反应、诱导子的作用机制及其对植物组织和细胞培养中次生代谢产物的影响等方面的最新研究进展进行了综述.

分类号；Q942

Progress in the Application of Elicitors in the Plant Cell Cultures

Zhao HonglianYu Rongmin

（Department of Pharmaceutics, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110015）

Abstract：This paper surveys the progress of studies on elicitors in the application of plant tissue/cell culture. Besides， the classification，hypersensitive reaction (HR) and reaction mechanism of elicitors are also discussed.

Key words：elicitor; secondary metabolism; cell culture▲

自然界丰富的植物资源蕴涵着数量可观的次生代谢产物，其中包括许多珍贵的药用植物.为了开发这些宝贵的资源，除了从植物材料进行提取和进行化学合成以外, 如何利用植物细胞培养技术生产有用的次生代谢产物也是许多生物学家感兴趣的课题.许多研究结果表明, 增加植物细胞培养物中次生代谢产物产量的方法可通过改变培养基成分及其浓度、生长调节剂的选择或基因克隆等手段来实现.此外，利用诱导子进行有目的的次生代谢产物调控及生物合成也已得到越来越多国内外学者的关注，并成为大幅度提高培养物中代谢产物含量的重要方法之一.

诱导子（elicitor）是植物抗病生理过程中诱发植物产生植物抗毒素和引起植物过敏反应（hypersensitive reaction，HR，亦称抗性反应或自身防御反应self-defense reaction）的因子，包括侵染植物的微生物及植物细胞内的分子.诱导子在植物与微生物的相互作用中，能快速、高度专一性地诱导特定基因的表达.近年来，愈来愈多的研究证明诱导子可作为研究植物次生代谢信号识别及其细胞内信息传递的良好实验体系.

作者对诱导子的分类、诱导子所致的过敏反应、诱导子的作用机制及其对植物组织和细胞培养中次生代谢产物的影响等方面的最新研究进展进行了综述.

1诱导子的分类

1.1定义

植物抗毒素（phytoalexins）是指在植物防御系统内能对抗微生物进攻的某些次级代谢产物（根据其功能又称为“后感染防御物质”）.同一化合物在有些情况下可能会连续合成，但在另外一些情况下则只有被刺激时才能产生，或仅在被诱导时其产量才能增加.

从广义上讲，诱导子是能够诱导植物细胞中一种或几种反应，并形成特征性自身防御反应的分子.植物抗毒素的形成仅为几种可能的反应之一.诱导子可根据在细胞内或细胞外形成而分为内源性诱导子和外源性诱导子；或根据其来源分为生物诱导子（biotic elicitors）和非生物诱导子（abiotic elicitors）.

生物诱导子是指植物在防御过程中为对抗微生物感染而产生的物质，主要包括分生孢子（conidia）、降解细胞壁的酶类、有机体的细胞壁碎片、有机体产生的代谢物以及培养物滤液中的成分.初生细胞壁中富含半乳糖醛酸组成的多糖成分，溶解其1％就足以诱导植物抗毒素的合成.但是，其活性一般低于外源性β-庚糖苷.所有不是植物细胞中天然成分但又能触发形成植物抗毒素信号的因子为非生物诱导子.

1.2内源性诱导子

内源性诱导子（endogenous elicitor）主要指来自植物细胞的分子，多为植物细胞壁在微生物作用下的降解产物（如复杂多糖、糖蛋白等）及沉积在细胞壁上的木质素^〔1〕.

多糖类又分为纤维素、半纤维素及果胶类.Bolanos认为多糖降解碎片中的活性分子寡糖素不仅是微生物的组成部分，同时亦存在于植物细胞壁中.柠檬（Citaes limon）果里细胞壁降解产生的不同分子大小的寡糖素亦可作为诱导子使用^〔2〕；橘叶巴戟^〔3〕细胞壁中果胶和果胶酸在防御反应的第一步就可促进几丁质酶和溶菌酶的增加.Huike认为果胶是橘叶巴戟中诱导花青素合成的最有效物质^〔4〕.

1.3外源性诱导子

外源性诱导子亦称真诱导子（genuine elicitor），是指病源微生物在入侵植物时自身被降解的产物及其代谢产物.目前应用最多的是真菌诱导子，根据其结构可分为4类.

1.3.1多糖类

脱乙酰几丁质是真菌细胞壁被几丁质酶酶解的产物^〔5〕，是广泛使用的多糖类诱导子，它可诱导植保素的产生^〔6〕.木质素类^〔7〕及蛋白酶抑制剂^〔8〕，如大雄疫霉（Phytophthora megasperma）是由大雄疫霉细胞壁分离得到的多糖类诱导子，也是最常用的诱导子之一.

1.3.2糖蛋白类

作为微生物细胞壁组成成分之一的糖蛋白类，可诱导引发防御反应，此点已在植物细胞培养中得到证实，如在Lucene悬浮培养细胞中加入来源于植物病原性真菌的α和β-糖蛋白可产生具抗菌作用的次生代谢产物^〔9〕.

1.3.3蛋白质类

包括一些酶类及具蛋白性质的物质如绿色木霉（Trichoderma viride）中的纤维素酶作为诱导子在Grapnine的悬浮培养中可引起HR反应^〔10〕，另一来源于隐地疫霉（Phytophthora cryptogea）的具有蛋白质性质的诱导子亦能诱导HR反应并大量积累植保素cryptogeion.

1.3.4不饱和脂肪酸类

不饱和脂肪酸类作为一种诱导抗性反应的诱导子，对其研究不是很充分，但已发现多聚不饱和脂肪酸（花生四烯酸）及其部分酯类可诱导马铃薯植保素risnitin和lubimin的产生^〔11〕.

2诱导子的作用机制

虽然诱导子在植物中的具体作用机制尚未形成一套详尽的理论体系，但目前对该领域的研究却非常活跃.相信诱导子的详尽作用机制会随着植物组织和细胞培养技术的不断进步而最终得以阐明.

在系统研究来源于苯丙烷代谢作用的植物抗毒素〔如呋喃香豆素、黄酮体、1,2-二苯乙烯（stilbenes）、紫檀烷、木质素等〕的过程中，人们发现了很多有关的生化和分子证据.如在研究园欧芹悬浮细胞培养时光诱导对黄酮体合成的作用时发现一个基本事实，即非生物诱导子（外部培养条件）协同诱导可增加特征酶群活性.

一般来说，在特征酶诱导活性和次级代谢产物累积之间具有直接相关性，相应酶活可能增加.但目前人们也证实了非活性状态酶的活化，如菜豆细胞中查尔酮异构酶（chalcone-isomerase,CHI）.同时，尚发现了苯丙氨酸解氨酶（PAL）的产物和其它苯丙烷代谢酶类也作为调节剂相互作用.如在鹰嘴豆悬浮细胞培养中，酵母提取物的加入可最大限度的诱导PAL的活性，导致异黄酮、7-羟基-4′-甲氧基异黄酮、biochanin A以及两种相互独立的微粒体细胞色素P₄₅₀氧化酶（2′和3′-氧化酶）的累积，进而引起紫檀烷、美迪紫檀素（medicarpin）和高丽槐素（maackiaine）含量的增加；异黄酮氧化还原酶（isoflavone-oxidoreductase, IFR）的活性增加了15倍.此外，某些诱导子（如Ascochyta rabiei）可显著提高初级代谢酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性.

研究证明，培养过程中化合物诱导所致的基因活化并不是开始就有的.除了豆科植物具有合成喹喏里西啶类生物碱的特征基因以外，人们尚发现了羽扁豆碱（lupanine）转录基因的存在.最明显的例子是仅在真菌进攻时才产生的几丁质降解酶（chitinase）的形成.一般来说，加入诱导子后培养物停止生长，氮的吸收亦停止并开始合成特异性mRNAs.当在长春花悬浮培养细胞中加入经过灭菌的瓜果腐霉（Pythium aphanidermatum）诱导子后，培养细胞能快速响应色氨酸脱羧酶（TDC）的诱导，产生色胺，并导致strictosidine合成酶（SS）的活化.这两种酶都是早于短暂出现的mRNAs而形成的.在菜豆细胞中，加入诱导子后，开始出现的PAL和查尔酮合成酶（chalcone-synthase, CHS）转录时间约持续5min之久；在落花生中，CHI和1,2-二苯乙烯合成酶基因的转录要在诱导3～4h后独立进行最大限度的转录.在菜豆属植物细胞培养中，仅仅一种多基因CHI家族中的同功酶（isoenzymes）基因被转录^〔12〕.

在植物抗病生理过程中生物诱导子除引起植物在其局部浸染部位做出迅速的过敏反应，即一种或几种生理生化反应外，还诱导植物产生植保素，植物得以免遭病原微生物的侵染和破坏.对诱导子所引起的生理生化反应（或防御反应），Dixon^〔13〕作了如下概括：

（1）膜脂超氧化和膜结构功能的改变. 其结果是使膜的通透性增加和流动性改变并出现细胞浸润现象.这一性质在植物细胞培养中得以应用，如加入脱乙酰几丁质就可以使植物细胞膜的通透性得以改变，且其胶化亦使植物细胞膜的流动性降低.通常所说的氧化作用突跃是迅速释放H₂O₂，Chen^〔14〕认为H₂O₂及活性氧在烟草抗性系统中起重要作用.

（2）形成和积累抗微生物的低分子量植保素. 如Morris等在培养Lotus cornicula