[发明专利]产生新型、高度化学保护性的十字花科植物种质

说明书

                      发明背景

本发明是在美国政府的支持下、使用NIH拨款1PO1 CA44530完成，美国政府在本发明中拥有某些权利。

1．发明领域

本发明涉及产生新型、高度化学防护(chemoprotectant)的十字花科植物种质的方法。具体地说，本发明涉及产生新型、高度化学防护的嫩茎花椰菜种质和花椰菜种质的方法。本发明涉及产生含有显著量化学保护性(chemoprotective)化合物的种质，所述化学保护性化合物调节参与致癌剂代谢的哺乳动物酶。这些化合物诱导2相(Phase 2)酶的活性，而不诱导激活致癌剂的1相(Phase 1)酶的生物学显著活性。更具体地说，所述新型种质含有提高的烷基芥子油苷(alkylglucosinolate)/吲哚芥子油苷(indole glucosinolate)比例。

本发明还提供了在一定条件下萌发十字花科的种子和籽苗的方法，所述条件增加对抗一定范围的人类病原体的抗生素活性并增加所述籽苗的化学防护活性。

2．相关技术的描述

人们已经普遍认识到，饮食对于控制发展中的癌症的风险起很大作用，并且增加水果和蔬菜的消费降低人类中的癌症发生率。目前相信主要的保护机制依赖于植物中化学成分的存在，当将所述化学成分传递给哺乳动物细胞时，提高使致癌剂解毒的2相酶的水平。

2．相酶通过使在其它情况下会损伤DNA的亲电子形式的致癌剂解毒而起作用。提高2相酶水平的化合物被命名为“选择性诱导物”。2相酶的选择性诱导物被称为单功能诱导物。这意味着它们仅诱导2相酶，而不显著诱导1相酶活性。与此相比，同时诱导2相酶和1相酶的化合物被称为双功能诱导物。(见Prochaska和Talalay(1988)Cancer Res.48:4776-4782)。单功能诱导物几乎全是亲电子试剂并属于至少9个不同的化学类别。(见Prestera等(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2963-2969；Khachick等(1999),ANTIOXIDANT FOODSUPPLEMENTS IN HUMAN HEALTH,Packer,L.等(编辑)第203-229页，Academic Press,San Diego)。几乎所有这些诱导物所共同拥有的唯一明显的共同特性是它们与硫羟基反应的能力。

因此，单功能诱导物是降低哺乳动物对致癌剂的毒性效应和肿瘤性转化效应的敏感性的化学保护性试剂。化学保护剂可以来自于植物或者是合成化合物。已经产生了天然出现的诱导物的合成类似物，并且显示这些合成类似物阻断动物中的化学致癌作用。(见Posner等(1994)J.Med.Chem.37:170-176；Zhang等(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:3147-3150；Zhang等(1994)Cancer Res.(Suppl)54:1976s-1981s)。

已经开发出测量植物提取物增加或诱导2相酶活性的潜能的高效方法(Prochaska和Santamaria(1988)Anal.Biochem.169:328-336和Prochaska等(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:2394-2398)。此外，这些方法已经用于分离植物中引起诱导物活性的化合物，以及用于评估这些化合物和它们的合成类似物的抗致癌活性(Zhang等(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:2399-2403和Posner等(1994)J.Med.Chem.17:170-176)。

这些方法已经鉴定十字花科植物为诱导物活性的可能来源。然而，根据变种以及生长和收获条件，各个植株间的诱导物活性水平是高度易变的。

现在知道十字花科植物的大部分诱导物活性是源于异硫氰酸酯以及它们的生物发生前体芥子油苷的存在以及其量。芥子油苷通过黑芥子酶(一种葡糖硫苷葡糖水解酶)转化为异硫氰酸酯。黑芥子酶和芥子油苷一般在细胞中是分离开的。假如细胞受到损伤，导致细胞区室化的破坏，则黑芥子酶与芥子油苷接触并将它们转化成异硫氰酸酯。

虽然芥子油苷本身并不是哺乳动物2相酶的诱导物，但它们通过黑芥子酶活性的转化产物是哺乳动物2相酶的诱导物。因此，在QR活性的鼠肝癌细胞生物测定中，异硫氰酸酯产物正是2相酶的有效单功能诱导物。