Pflanzenzellkulturen haben wertvolle Naturprodukte in Form von Pharmazeutika, Geschmacks- und Duftstoffen sowie landwirtschaftlichen, kosmetischen, bioherbiziden und Feinchemikalien hervorgebracht, wobei jährlich etwa 2000 neue Pflanzenchemikalien hinzugefügt werden. Der weltweite Markt für aus Pflanzen gewonnene Medikamente hatte im Jahr 18 einen geschätzten Wert von 2005 Milliarden US-Dollar, mit einer erwarteten jährlichen Wachstumsrate von 6.6 % auf 26 Milliarden US-Dollar bis 2011.
Der ostindische Sandelholzbaum, Santalum Album, ist ein holziger und tropischer Waldbaum, der zur Familie gehört Santalaceae. Die Art ist weltweit bekannt für ihr sehr teures Kernholz und ätherisches Öl, das aus ausgewachsenen Exemplaren von Bäumen gewonnen wird. Ungedeckter Bedarf für die Verwendung in der Parfümerie (Duft) und als Lebensmittelzusatzstoff (Aroma) hat zu einem Rückgang der natürlichen Sandelholzpopulationen aufgrund von illegalem Handel, Ernte und Raubbau geführt. Der geschätzte globale Jahresbedarf beträgt ca. 10,000 Tonnen Holz (entspricht 200 Tonnen Öl), was einen Handel von etwa 125 Millionen US-Dollar erfordert, von denen nur 10 % aus natürlichen Ressourcen gedeckt werden. Ein natürlicher Feind in Form der mycoplasmalen „Stachelkrankheit“ hat die Art auf die Rote Liste der bedrohten Arten der IUCN gesetzt.
Sandelholz hat auch umfangreiche Anwendungen in traditionellen medizinischen Systemen wie Ayurveda und gewinnt in modernen pharmakologischen Untersuchungen als mögliche Quelle von Antikrebs-, Anti-Helicobacter pylori- und antiviralen Biomolekülen zunehmend an Bedeutung. Das Chaos, das durch die epidemische Spike-Krankheit und die hemiparasitische und langsam wachsende Natur des Baums verursacht wurde, erforderte jedoch bereits 1963 Forschungen zur Entwicklung biotechnologischer Mittel zur In-vitro-Produktion AoB PLANTS beschreibt ein bioreaktorbasiertes Produktionssystem als biotechnologisches Mittel zur Vermehrung dieser bedrohten Art.
Kultur somatischer Embryonen von ostindischen Sandelholzbäumen in Lufthebe-Bioreaktoren zur Produktion von Santalolen, Phenolen und Arabinogalactan-Proteinen. (2013) AoB PLANTS 5: plt025 doi: 10.1093/aobpla/plt025
Der ostindische Sandelholzbaum, Santalum Album, liefert eines der teuersten Kernhölzer und kostbares ätherisches Öl. Es überrascht nicht, dass diese vom Aussterben bedrohte Waldart aufgrund der ungedeckten globalen Nachfrage, des illegalen Handels und der illegalen Ernte, der Überernte und einer epidemischen Mykoplasmen-Spike-Krankheit stark betroffen ist. In-vitro-Mikropropagationsbemühungen haben zu definierten In-vitro-Stadien wie somatischen Embryonen geführt, die für die Massenproduktion in Bioreaktoren zugänglich sind. Wir berichten über die Produktion somatischer Embryonen in einem 10-L-Bioreaktor vom Air-Lift-Typ und vergleichen das Wachstum und die biochemischen Parameter mit denen eines 2-L-Bioreaktors vom Air-Lift-Typ. Für den 10-l-Bioreaktor mit Biomasse (475.7 ± 18 g Frischgewicht; P < 0.01), gleichzeitig Santalole (5.2 ± 0.15 mg L−1; P < 0.05), Phenole (31 ± 1.6 mg L−1) und Arabinogalactan-Proteine (AGPs) (39 ± 3.1 mg L−1; P < 0.05) werden in 28 Tagen produziert. Darüber hinaus identifizierten und quantifizierten wir mehrere Santalole und Phenole mittels Hochleistungs-Dünnschichtchromatographie bzw. Umkehrphasen-Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie-Analysen. Die Ergebnisse zeigen, dass Air-Lift-Bioreaktoren mit einer Kapazität von 10 l in der Lage sind, somatische Embryokulturen zu unterstützen, während das extrazelluläre Medium Möglichkeiten für die Produktion von industriellen Rohstoffen wie Santalolen, Phenolen und AGPs bietet. Dies wird sich für weitere Optimierungs- und Scale-up-Studien von pflanzenproduzierten Metaboliten als nützlich erweisen.
