简介
20世纪80年代，研究人员从蛇足石杉（Huperzia serrata）中分离出一种石杉类生物碱石杉碱甲（Huperzine A，HupA）。随后的研究发现，其对乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）具有高效的选择性及可逆性抑制作用，可减弱或逆转认知损害，并改善AD患者的学习记忆和认知行为能力，调控中枢神经递质以及保护受损神经，是缓解AD患者痴呆症状的有效药物之一。然而，石杉碱甲仅存在于自然生长十分缓慢的石杉科（Huperziaceae）、极少数石松科（Lycopodiaceae）植物及其内生真菌中，天然来源非常有限。此外，石杉碱甲的化学合成工艺复杂、成本昂贵、合成产物活性低，至今尚不能工业化量产。目前石杉碱甲来源几乎完全依赖于植物提取，产率极低，无法满足大规模临床使用的需求。近年来石杉科植物组织培养、内生真菌发酵及石杉碱甲生物合成途径成为该化合物来源的研究热点[1]。
石杉碱甲的性状
植物组织培养生产石杉碱甲的研究进展
石杉科植物及其近缘植物，以及石杉科植物内生真菌是石杉碱甲的直接生物来源。迄今已知的可作为石杉碱甲天然来源的植物包括石杉科植物蛇足石杉、马尾杉（Phlegmariurus phlegmaria）、华南马尾杉（P. fordi）、小杉兰（Huperzia selago）和石松科藤石松（Lycopodiastrum casuarinoides）等。然而，这些植物生长均十分缓慢，生命周期长，再生困难且内含的石杉碱甲本底量极低，因此有必要研究如何通过组织培养来尽可能使石杉碱甲的生产规模化。
不同地域生长的不同石杉科种群中有效成分含量差异显著，石杉科植物不同生长发育阶段和不同部位的石杉碱甲含量积累亦有差异。现有研究普遍表明，石杉碱甲在石杉科植物幼苗中的含量最高，其次是成株；在不同部位中的含量为叶片＞茎＞根，11月前后蛇足石杉全草中石杉碱甲积累量达到最高。因此，在进行组织培养时，外植体的选择也可能直接影响组织培养的成功率和目标产物得率。Harvey 证明了不同来源的愈伤组织产次生代谢物能力不同，需选用疏松易碎、快速生长并高效率合成次生代谢物的外植体，并在此基础上进一步筛选具有上述特征的高产细胞系。
现有研究证明，植物在胁迫条件下，产生生物碱相关基因的表达可被刺激或调控；营养胁迫及环境胁迫对培养物的生长发育和次生代谢物积累有重要影响。叶丽等利用H₂O₂对蛇足石杉叶状体进行浸泡处理，培养90 d后诱变后代叶状体的相对生长率和石杉碱甲含量分别达到4499.28 %和26117 μg·g⁻¹ DW，比起始叶状体均提高了2倍多。进一步的研究发现这种处理可造成叶状体可遗传性变异，表明H₂O₂用于诱导蛇足石杉培养物能提高石杉碱甲含量和建立丰富的遗传资源[1]。
参考文献
[1] 雷明,欧夏莲,张羽,等. 石杉碱甲生物合成研究进展 [J]. 广西科学, 2025, 32 (05): 1026-1041. DOI:10.13656/j.cnki.gxkx.20251208.017.