瑞香狼毒细胞悬浮培养及黄酮积累的研究

132— 139 草 业 学 报 2O1
0年 12月 AC1、
A PRA TA CU I
TU RA E SINICA 第 l9卷
第 6期 V 01.19,No.6 瑞 香狼 毒细胞 悬浮 培 养及 黄酮 积 累的研 究 王 文 星 ,安 琪 ,汪 莹 ,王 猛 ,曹 成有 (东北 大 学 理 学 院 生物 技 术 研究 所 ,
辽 宁 沈 阳 11
0004)
摘 要 :以瑞 香 狼 毒 顶 芽 、叶片 和 茎 段 为 外植 体 ,考 察不 同植 物 生 长 凋节 剂对 愈伤 组 织 诱 导 率 及 生 长 状 态 的影 响 。 由 疏 松 型 的 愈 伤组 织 建 立 稳 定 的瑞 香狼 毒细 胞 悬 浮 培 养 体 系 ,采 用 正交 试验 法初 步 研 究 碳 源种 类 和 植 物 生 长 调 节 剂 对 细 胞 生 长 和黄 酮 积 累 的 影 响 。结 果 表 明 ,
在 附加 了 2,
4一
D 1.0
mg/l
+ NAA 0.1
mg/L的 MS培 养 基 上诱 导茎 段 可 获 得适 于悬 浮 培 养 的 疏 松 型愈 伤 组 织 ,
诱 导率 达 到 9O 。正交 试 验 中各 因素 对 细 胞 生 长 和 黄酮 含 量 的影 响 效 应 均 为 2,
4 D> 碳 源> NAA> 6
-BA;
较 高 浓 度 的 2,4
D、NAA 和 6
BA 均 有 利 于细 胞 生 长 和 黄 酮 积 累 ;蔗 糖 最 有 利 于 细胞 生 长 和黄 酮 积 累 ,
其 次 是 葡 萄 糖 和 果糖 ;适 于 细胞 生 长和 黄 酮 积 累 的培 养 摹 为 :
Ms+2,
4一
I
)2.0 mg/I
+ NAA 1.0 mg/I
+6
BA 0.5
mg/I
+蔗 糖 30 g/I
。细 胞 生 长 与 黄酮 积 累呈 极 显著 正 相 关 (R 一0.967),P% 0.01,这 属 于 生长 偶 联 型 的 次 生 代谢 模 型 。
关键 词 :
瑞 香 狼 毒 ;细胞 悬 浮 培 养 ;
黄 酮 ;碳源 ;植 物生 长 调 节 剂 中 图分 类 号 :
Q949.761.1;
Q942
文 献标 识 码 :A 文章编号 :
1004
5759(2010)06
0132一
O8
瑞香 狼毒 (
St
e
l
l
er
a
c
kamae
jas
me)为瑞香 科狼毒 属多 年生草本 植物 ,
又名 断肠草 ,
分布 于东北 、华北 、
西南 、
西 北 等地 的干 草原 、
沙质草原 和典 型草原 上 ,
是我 国重要 的传统 中药[
=
1
]。 自 20世 纪 60年代 起 ,我 国学者 已从 瑞 香 狼毒 中分离 并鉴定 出 3
0多种化合 物 ,主要包括 甾醇 、酚类成 分 、氨基 酸 、
三萜类、
蒽 甙 、狼毒 甙及 有 毒 高分 子有 机 酸等 。其 中酚类成 分 中的黄酮类化 合物 一因有抗肿 瘤 、
抗 HI
V【
、
抑 菌』1、杀虫 。
等 药用 价值 而被 广泛 研 究。
由于瑞香 狼毒这 些药用 成分 主要通 过定期 到生长地 取材再 分离 纯化来 获取 ,
难 免会受 到植 物收获 期 、
地理 环 境、
土壤 结构 、季节气 候 、
植物 病虫 害等 因素影响 ,
因而 ,在产业 化过 程 的研 究 中还可 以考 虑用 细 胞悬 浮 培养 方式 来获取 。这一 途径具 有生产周 期相对 较短 ,
不受地 区和季 节限制 ,
避免病 虫危 害 ,
所 得产物 品质稳 定 ,
利 于大规模 培养 ,
且 可人为 调控细胞 生长 及其药用 成分 的代谢 途 径获 得 “高 产细 胞 株”等优 点一
一,已成 为开 发药 用植 物 资源 的重要 途径 。利 用植 物细胞悬 浮培养 生产 黄酮类化 合物 的研究报 道 已有 不少 。其 中 ,
袁宗 泉等口 报道 了细胞生 长期 、
苯 丙氨酸 和放线 菌 一D对银 杏 (
Gi
nkgobi
l
oba)黄酮产 量的影 响 ;
赵 德修等 口
j报道 了不 同理 化因子对 水母 雪莲 (
Saus
s
ure
a
me
dus
a)培养 细胞 中黄酮形成 的影 响 以及 高产黄酮 雪莲 细胞 系的筛选 等 。Smi
t
h和 Re
i
du 对植 物 细 胞 悬 浮 培 养 与 黄 酮 类 化 合 物 的 积 累 关 系及 李 燕 等 对 植 物 组 织 和 细 胞 培 养 中 黄 酮 类 物 质 积 累 的 影 响 因 素 进行 了阐述 ;
罗建平 等 。
报道 了茉莉 酸 甲酯 、
水 杨酸 和一 氧 化氮 诱 导及 稀 土元 素对 怀 槐 (
Maac
ki
a al
 ̄
l
ur
e
ns
i
s)
悬 浮培养 细胞异黄 酮合成 的影 响及细胞 结构变 化 ;
崔兴 华等口。
报道 了黑暗培 养条 件下 甘薯 (I
pomoe
a
bat
at
as)悬 浮细 胞黄酮类 物质 的积 累情 况 。尽 管上述 这些 报道为 其他植 物 细胞 培养 及 黄酮积 累 的研 究提 供参 考 ,
但 是每 种 植物 基 因型 及生长条 件等存 在差 异 ,因而没有标 准 的培 养 条件来 适 合昕有 植 物 的细胞 培 养及 产 物积 累 。 由于 目 前 尚未见到 有建立瑞 香狼 毒细胞悬 浮培 养体系 以及用来 积 累黄 酮 的研究 报道 ,
所 以本 研究 通 过不 同植 物 生长 调 节剂 组合诱 导瑞香狼 毒顶 芽 、叶片和茎段 ,
得到 松散型 愈伤组织 ,
然后 建立稳 定 的细胞悬 浮培养 体系 ,
用 正交试 验 方法 初步研 究碳源种 类 、
2,
4-
二 氯 苯 氧 乙 酸 (2,
4一
di
c
hl
or
。phe
noxyace
t
i
c
ac
i
d,2,
4一
D)、
萘 乙酸 (
napht
hal
e
ne
ac
e—
t
i
c
ac
i
d,NAA)和 6苄 氨基腺 嘌呤 (
6-
be
nz
yl
ami
nopur
i
ne,6
BA)对瑞 香 狼 毒细 胞 生长 和黄 酮 积 累的影 响 ,
为进 一
步研 究和开 发利用瑞 香狼 毒细胞 生产黄 酮类物 质提供 参考 。
收 稿 日期 :
2O1o一
03
—
29;
政 同 日期 :
2O1O
O5—
25
基 金 项 目:国家 “十 一 五”科 技 支 撑计 划项 目(2(
】
(
)
6I
3
AD26BO4)
和 国家 大学 生创 新 性 实 验计 划 项 日(080105)资助 。
作 者 简介 :
王文星 f
1973),
女.
辽 宁 沈 阳人 ,
讲 师 ,博士 。E mai
l
:
wangwe
nxJ
ng@ 1
26.g
OI
T
[
]
*通 讯 作者 。E ma
i
l:
ca
oc
he
ngyou@ 1
63
.C
O
I
n 第 19卷第 6期 草 业 学 报 2010年 1
33
1 材 料 与 方 法 1.1 供 试 材 料 本试 验 所采用 的材料 是 瑞 香 狼 毒 幼 苗 ,于 2008年 5月 上 旬 采 自内蒙 古 翁 牛 特 旗 乌 兰 敖 都 地 区 碱 化 草 场 (
43。02
N,11
9。39
E),
幼 苗连 根取 回后栽在 花盆 中复壮 ,
备用 。
1.2 方 法 1.2.1 愈伤 组织 的诱导 与继代
在离 体培养 中 ,
外 植体 是决 定 培养 是否 成 功 的关 键 因素 之一 ,
大 多数 植 物在 其 生长 刚开始 的季节 采样较好 ,
往往 较易 培养成 功 。在天气 晴 朗的 中午 1
2:
。(
]
一14:
O(
)时 ,
从 瑞 香狼 毒幼 苗上 剪 取生长 旺盛 的新 枝置 于烧杯 中,
用纱 布封 口后 流水 冲洗 4~5
h,
在 超 净工 作 台上 取 其顶 芽 (约 1.0
c
m 长 )、叶片 (沿 叶脉剪几个 裂 口)或无腋 芽 的茎段 (约 1.0
c
m 长 ),先用 75
乙醇 浸泡 30
S,
再用 5
次 氯 酸 钠溶 液 消毒 1O
mi
n和无 菌水漂诜 5遍后 ,
无 菌滤 纸 吸干 表 面 水分 ,接种 于 附加 不 同植 物 生长 调 节 剂 的 MS固体 培 养 基 (含 30
g/I
蔗糖 和 7
g/L琼脂 ,
pH 5.8~6.0)
上 。每 组 15瓶 ,每瓶 接 种 3个外 植 体 。在培 养 温度 为 (25±2)
C,光照 强 度 为 40“t
ool
/(
r
n ・s),
光 照 12
h/d下 ,
诱 导愈 伤组织 。愈 伤组织 诱导率 一(每组诱 导 愈伤组 织 数 ÷每组 接种 外 植体 总数)×100
。 以附加 1.0
mg/L 2,
4一
D 和 0.1
mg/L NAA 的 MS固体培养 基为继 代培 养基 ,每 25
d愈伤 组 织 继 代 1次 。
1.2.2 细胞悬 浮培养 体系 的建立
取继 代培 养 2或 3次 的松散 型愈伤 组织 ,
转 入与 继代 培养 基相 同 配方 的 1
00
mI
液体 培养基 中,
接 种量 为鲜 重 40
g/L,120
r/mi
n振荡 悬浮 培养 。每 7
d将 细胞经 4O目筛 网过滤 后接 种人 新 鲜 培养基 中,
经 过 4或 5代 的培养 ,
逐渐形 成稳 定 的悬 浮细 胞 系 。 自细 胞悬 浮 培养 开 始 ,每 3
d用 已灭 菌 的 吸管 吸取 1滴 约黄 豆粒大 小 的培 养液 置于载玻 片上 ,
放在 相差显 微镜 (德 国徕 卡 )下 观察 悬 浮细胞 的形态 、
分 散程 度 ,
用成像 系统拍 照 。
1.2.3
细胞生 长测 定 参 照文献 [20],自接 种 日起 ,
每 3
d取 1O
mL细胞 悬浮 液测 定 1次 ,5
000 r
/r
ai
n离 心 10
mi
n,
去上 清液 ,
蒸 馏 水 洗 涤 3次 ,
过 滤 后 称 得 细 胞 鲜 重 (FW ,
g/L),
60℃烘 干 至 恒 重 即 得 细 胞 干 重 (DW ,
g/i
),试 验 重 复 3次 。
1.2.4 黄酮 的提取 和含量测 定
参 照文 献[21]方法 提取 和测定 细胞黄 酮 。收获瑞香 狼毒 悬浮细 胞 ,
蒸馏 水漂洗 3次 ,
60℃干燥 至恒 重 ,
称 取 0.5
g研 磨 并过 1
00目筛 网后 ,
加 75
乙醇 15
mL,
超声 提取 60
mi
n。取 出,放冷 至 室温,
用 0.22
Mm 一次 性滤膜 过滤 ,
补足损 失溶 液 。取 2.5
mL于 1O
mL容 量瓶 中 ,
用 甲醇稀 释 至刻 度 ,
摇 匀 ,即 得 供试 品溶液 ,
试 验重 复 3次 。以芦 丁为标 准 品(购 自中 国药 品生 物制 品检定 所 ),
用 UV一
21
00分光 光 度计 测定 510
nm 下 的吸光 度值并 绘 制标准 曲线 ,
得 芦 丁质量 浓度 C(g/I
)与 吸光 度 A 的线性 回归方 程为 A一0.012
7
C+ 0.000
5,
相关 系数 r一0.999
9。然后测 定供 试 品溶 液 的吸光度 值 ,
从 标准 曲线上计 算 出该溶液 的黄酮 含量 。
1.2.
5 试 验设计 与统计 分析
在前 面基础 上 ,
利 用正 交试验 考察 培养基 中碳源 种类 、2,
4~
D、
NAA 和 6
BA 四种 因素对瑞香 狼毒 细胞生 长和黄 酮积 累 的影 响 。选 用 L。(3
)
正 交表进 行 4因素 3水平 (表 1),
共 9种组合 试 验 ,
所 用碳 源浓度 均为 30
g/i
,
pH 均为 5.8- 6.0。各组 合均 采用 250
mL三角 瓶 ,
装 液量 为 100
mL,
接种 量为鲜 重 40
g/L,MS培养 基 为基本培 养基 ,
每组接 种 5瓶 ,
试验 重 复 3次 ,结果 取 平 均值 。培 养 温度 均为 (
25±1)
C,
振摇 速 度 为 120
r
/r
ai
n,暗培养 。细胞 培养 1
8
d时收获 每 I
细胞干 重 ,
用 细胞增 长量 (g/I
)一细胞 收获量 一接种量 ,
细胞 增长 率 (
)一细 胞增 长 量 ×100/接 种量 ,
表 示 各组 合 的细胞生 长变化 。同时根 据 1.2.4中方法测 定各组 合 表 1
L,(
3 )
正 交 设 计 的 因 素 与 水 平 的细胞 黄酮含 量 。用 SPSS 11.5软 件分 析 数 据 ,以 方 Tabl
e
1
L9(
3 )ort
hogonal
de
s
i
gn f
ac
t
or
s
and l
eve
l
s
差分析 、极 差 分 析 、相 关 性 分 析 和 最 小 显 著 差 数 法 (I
SD)多 重 比较 。
2 结 果 与 分 析 2.1 愈 伤 组 织 的 诱 导 与 继 代 外 植 体 和植 物 生 长 调 节 剂 是 获 得 所 要 愈 伤 组 织 的 关键 因素 】,
即使 相 同 品种 的不 同外植 体 之 间也 会 134
ACTA PRA TA CU LTU R AE S1
NI
CA (201
O)
口 顶 芽 Bud 口 叶 片 Leaf 存在差异l
2
。
结 果表 明 ,
瑞 香狼 毒顶 芽 、叶 片和茎 段 的 脱分 化能力存 在 明显 的差 别 (图 1)。在相 同生 长调 节 剂组 合下 ,
茎 段 的愈伤 诱 导率 都 是 最高 ,
其 次 是 叶片 ,
V 01
.19,
N o.6 lOO 8O 最低 是顶 芽 。比较 不 同生 长调 节 剂组 合 可 看 出 .附加 2.0
mg/L 2,
4一
D的培 养基 对 所 有外 植 体 的 愈 伤诱 导 率 皆最高 ,
其 次是 附加 了 1.0
mg/L 2,
4一
D+0.1
r
ng/L 60 4O NAA 组合 ,
而所有 附加 了 6
-
BA 的 培养基 上 的外植 体 愈伤 诱导率 均较低 。从 愈 伤组 织 生 长状 态 来看 ,
顶 芽 仅能诱 导 出绿色致 密的小 团愈伤组 织 ,
且 生长缓慢 ,
少 2O O A 数能 由芽生 芽 途 径 出苗 (图 2A);叶 片和 茎 段 在 附 加 6-
BA的培养 基上都诱 导 出绿色 致 密 的愈伤 组织 ,
且 生 长较 慢 (图 2B,
C);叶片在 附加 2,
4
D 的培养 基上 能诱 B C D E F 生 长 调 节 剂 组 合 Gr
owt
h
re
gul
a
t
or
combi
na
t
i
on 图1
不 同外 植 体 和 植 物 生 长 调节 剂 组 合 对 愈伤 组 织诱 导 率 的 影 响 导 出 黄 绿 色 较 致 密 的 愈 伤 组 织 ;茎 段 在 附 加 了 1.0
Fi
g.1 Effect of di
fferent
explants and pl
ant
growth regul
ator mg/L 2,
4一
D+0.1
mg/L NAA 的培 养基 上 才 能诱 导 com bi
nati
ons on call
us i
nduction rate 出黄 绿色 、
质
料 (
_
o
/
0
地松散
易
0 0
颗粒
ls;
Il
对U 碎
、
小
、
生
长 旺盛 的愈伤 组 A :6 BA 1.0 m g/l
NAA 0.01
mg/L;B:6-BA 0.1
r
ag/L+ NAA 织 (图 2D),
它们 常作 为 悬 浮培 养 的起 始 材料 ,
在 此 培 1.
0
n
a
g/L;C:6
-
BA 1.0
r
ag/
I
+ NAA 0.1
mg/I
;D:2,
4-
D 1
.0
ag/1
r
;
养基 上继代这 种生长 旺盛 、
松 散易碎 的愈伤 组织 。
E:2.
4
D 2.
0
mg/L;F:2,
4
D 1.0
mg/L+ NAA 0.1
mg/L 图 2 瑞 香 狼 毒细 胞 悬 浮 培 养体 系 的 建 立 Fi
g.2
Es
t
abl
i
s
hment
of c
el
l
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pens
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em of S.c
hamaejas
me
A:一 个 顶 芽形 成 一 株 苗 A pl
ant
l
e
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gene
r
at
e
d
f
r
om a
bu
d;
B:诱 导 叶 片 获得 愈 伤 组 织 Ca
l
l
us
i
nduc
e
d f
r
om l
ea
f;
C:MS+6一
BA 0
・1
ag/
r
L ̄NAA 1・0
mg/L诱 导茎 段 获 得 愈 伤组 织 (
:
a
l
l
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i
ndu(
,
ed
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r
o
n1
s
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m se
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nT
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he
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um of
MS+ 6
BA 0.1
n
a
g
I
+ NAA 1.0
mg/L;
D:MS+2,
4-
D 1・0
n
a
g/L + NAA 0.1
mg/L诱 导茎 段 获 得 愈 伤组 织 Cal
l
us
i
nduc
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f
r
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em s
e
gment
on
t
he
me
di
um of
MS+ 2・
4
D 1.0
mg/L+NAA 0.1
r
ag/L;
E:悬 浮 细 胞 启 动 The
s
t
ar
tu
p。f
s
uspe
ns
1
。n ce
l
1
;F:悬 浮 培 养 细 胞 系 Sus
pens
i
on
c
ul
t
ur
e
c
e
l
l
l
i
nes;
G:初 期 悬 浮 细 胞 (× 2
00
3
Sus
pens
i
on ce
l
l
s
a
t
ea
r
l
y
s
t
a
ge
(×20
0);H:继 代 3次悬 浮 细 胞 (× 1
00)Sus
pens
i
on
c
e
i
l
s
p
ro
l
i
f
er
a
t
e
d 3
t
i
mes(×400);
1:继 代 4次 悬 浮 细 胞 (×40
0)Sus
pens
i
on
c
el
l
s
pr
ol
i
f
e
r
at
e
d
4
tt
m es(× 400)
第 1
9卷 第 6期 草 业 学 报 2010年 2.2
细 胞 悬 浮 培 养 体 系 的 建 立 及 形 态 观 察 挑选继代 2或 3次后 的松散 易碎 的愈伤组 织转入 与继 代培养 基相 同配方 的液 体培养基 中振 荡培养 。初代培 养时细胞 生长缓 慢 ,
细 胞分散 不均 匀 ,
底 部有大 小不一 的细 胞 团(图 2E),
继代 4代后 生长 加快 ,
悬 浮 系分散 均匀 ,
没有 明显 的大颗 粒细胞 团出现 (图 2F)。通 过相 差 显 微镜 观 察 ,
第 1代 细 胞多 数 成 团 ,细胞 内含 物少 ,
形 状 不规 则,
似 钩形 向外 延伸 (图 2G);
第 2和 3次继代 后 ,
细胞 团变小 ,
形 状趋 于长 圆形 (图 2H);
第 4次继 代后 ,
基本 由多 个细胞组 成 ,
形状 接近 球形 ,
细胞核 大 ,内含物较 多 (图 2I
)。经过 4或 5次继 代 以后 ,
就建 立起 分 散性好 、
生 长周 期较短 的稳定瑞 香狼 毒悬浮 细胞 系 ,
用 于其次生 代谢 产物 的研究 中 。
2.
3 悬 浮 细 胞 生 长 及 黄 酮 积 累 的 时 间进 程 图 3是 在 附 加 1.0
mg/[
2,4一
D+ 0.1
mg/I
l・
4 NAA 的 MS液 体培养 基 上 继代 5次 后 的瑞 香 狼 毒 l・
2 悬 浮细胞 生 长 以 及 黄 酮 积 累 随 培养 时 间 的 变 化 情 1.
0 况。悬浮细胞的生长 曲线基本符合“s”型,
0~6
d
蚤 为延 迟期 ,
6~15
d为指 数 生长 期 ,15
d后进 入 稳 定 喜 ≥ 期 。悬浮细 胞 的干 重 以及 黄酮 的积 累都随培 养时 间 2 0 8 0.
8K
 ̄ o一6
熹 O.
4 6 4 2 O O 2 的增加 而增加 ,
培养 18
d后 细胞 于重 和黄 酮含 量都 基本 保持不 变 (图 3),
表 明 瑞香 狼 毒 悬 浮 培 养 细胞 中黄 酮生物 合成 与细 胞生 长属 于生长 偶联型 的次生 代谢模 型 。
2.4 不 同因素组合 对 瑞 香狼 毒 细 胞 生 长和 黄 酮含 量 的 影 响 O O 3 6 9 l
2 l
5 l
8 21
24 培 养 时 间 Cul
t
ur
e
t
i
me(
d)
图 3 瑞 香 狼 毒 细 胞 生 长 和 黄酮 积 累的 时 间进 程 Fig.3 Ti
m e-course of cell
growt
h and flavonoi
ds ac
cumul
at
i
on i
n S.chamae
jasme
在上 面研究 的基础 上 ,
进 一 步采 用 I
。(3
)正 交 试验 ,
考 察不 同碳源 种类和植 物生 长调节 剂对瑞 香狼 毒细胞 生长 和黄酮 积 累的影 响 。收获 培养 1
8
d的悬 浮细胞 进 行细胞增 长率 和黄酮 含量 的测定 ,
其结 果见表 2。9种组 合之 间 的细胞 生 长有 较大 差 异 :
分 别 利用 葡 萄糖 和果 糖 作碳源 的 4和 7号细 胞生 长最慢 ,
黄酮含 量也 最少 ,
为 0.46
mg/g;
利 用蔗糖 作碳源 的 3号 细胞 生长最 旺 盛 ,
细 胞增 长率达 到 453
,
黄酮 含量最 多 ,
达 到 2.14
mg/g DW 。
4种 因素对 瑞香狼 毒细胞 生 长和黄酮 含量 的影 响效应 关系均 为 2,
4
-
D>碳源 >NAA>6一
BA (
表 2,
3)。对细 胞生 长而言 ,
2,
4一
D和碳 源 的影响 均达到 显著水 平 (
P<0.05),其 中以 2.0
mg/L 2,
4
一
D 和蔗糖 影 响最 为显 著 (表 2,3);
对细 胞 中 黄酮 含 量 而言 ,
4种 因素 均 有 显 著 影 响 (
P< 0.05),其 中 以 2.0
mg/I
2,4一
D、蔗 糖 、1
.0
mg/I
NAA和 0.5
mg/L 6-
BA 影响最 为显 著 。各 因素 的理论最 佳水 平组合 为 :
适宜 细胞 生 长 的培养 基为 MS+2,
4~
D 2.0
mg/L+NAA 0.5
mg/I
+6
BA 0.5
mg/I
+蔗糖 30
g/L;
利于 细胞 中黄酮积 累的 培养基为 MS+2,
4
D 2.0 mg
L十NAA 1.0
mg/L+6-
BA 0.5
mg/L+蔗糖 30
g/L (表 2)。 由于 NAA对 细胞生 长影 响不显 著 ,
而对 黄酮 含量影 响显著 ,
所 以 NAA 含量 可用 1.0
mg/L而 不受影 响 。综 合 上述 结果 ,
可 以得 出既适 于瑞 香狼 毒细胞 生长 又 利 于 细 胞 中黄 酮 积 累 的 适 宜 培 养 基 为 :
MS+ 2,
4
一
D 2.0
mg/L+ NAA 1
.0
mg/L+ 6-
BA 0.5
mg/L+ 蔗 糖 30
g/i
。
2.
5
瑞香 狼毒 细胞增 长率 与黄酮积 累的关 系 瑞 香狼 毒细胞 增长率 与黄 酮含量 的变化 趋势相 一致 (表 2),
其 线性相 关 系数 (R。)为 0.967(n一9),
P<0.01,
呈极显 著正 相关关 系 。这 表 明随着细胞 密度 的增加 ,
细胞 中黄 酮 类物 质 积累也 越 多 ,
这 与 2.3的结 果 一致 ,
也 与 黑 暗条件 下甘薯 悬 浮细胞 黄酮类物 质积 累 的结果 一 致m ,因 而在 瑞香 狼 毒悬 浮 细胞 培 养 中 ,
黄 酮含 量 受细 胞密 度等 因素 的显 著影 响 ,
可通 过调节 细胞 密度等 手段来 提高黄 酮类 物质 的积 累。
3 讨 论 3.1 愈 伤 组 织 的 诱 导 与 悬 浮 细胞 系 的 建 立 建立 悬浮 细胞培养 是实 现植物 次生代 谢产 物工业 化生 产 的重要 途 径 ,
愈 伤组 织 的外 观形 态 和生 长状 态 直接 ACTA PR ATA CU 】
TU R AE SIN ICA (2010) V o1
.19,No.6 影 响到建立 的悬浮 细胞系 的质量 ,
通常挑选 颗粒 小 、
松散 易脆 、生长 旺盛 的愈 伤组 织作 为悬 浮 培养 的材 料口 。要 获得 理想 的愈伤组织 ,
选择适 宜 的外植体 和植物 生长调节 剂组合 是关键 。本试 验发 现 ,只有 茎段 在 附加 了 2,
4
D 与 NAA 的培 养基上 能诱导 出结构 松散 ,颗粒状 ,
生长 旺盛 的愈伤 组织 ,
且愈 伤诱 导 率也 较 高 ,
为 9O% ,而顶 芽 和 叶片不论 在附加 了何种植 物生 长调节 剂组合 的培养 基上都 只能诱 导 出结 构致 密 、
生长 慢 的愈 伤组织类 型 。此 外 ,
6
-
BA、
NAA 和 2,
4一
D的不 同激 素组合 对诱 导的愈 伤组 织 类 型也有 很 大 的影 响 :在 附加 了 6
一
BA 和 NAA 组合 的 培养基上 不论哪 种外植体 都 只能诱导 出绿色 致密 ,
生 长缓慢 的愈伤 组织类 型 ;
仅 附加 了 2,
4
一
D 的培 养基上 只能诱 导 出黄绿 色较致 密 ,
生 长较慢 的愈伤 组织类 型 ,
但是 当 2,
4
D 与少 量 NAA组 合后 愈伤组织 状 态转变 为 黄绿 色松 散,
表面 润湿 ,
生 长旺盛 的愈伤组 织类 型 ,
表 明 2,
4
D 对 瑞 香 狼 毒 愈 伤 组 织 的 诱 导 能 力 最 强 ,NAA 能 够 有 效 地 调 节 愈伤组 织的生 长状态 ,
6
-
BA不 太适于瑞 香狼毒 用于悬 浮培养 的愈 伤组织诱 导 。
表 2 (
3 )正 交 试 验 设 计与 试 验 结 果 Tabl
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注 :同列 数 字后 不 同字 母 分 别代 表 0.05水平 差 异 显 著 。 K 、
K。、
K。、
R 为细 胞 增 长 率数 据 ;
M1、
Mz、
M。、
Rz为 黄 酮 含量 数 据 。
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表 3 瑞 香 狼 毒 细胞 增 长 率 和 黄 酮 含 量 的 方差 分 析 Tabl
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0
5(2,18)一 3.55
第 19卷 第 6期 草 业 学 报 2010年 137
建立 细胞悬 浮培养体 系 ,
还要 考虑 培养 条件对 悬浮 细胞 的影响 。一般悬 浮 细胞生 活力较 弱 ,
强光 容易 引起 细 胞膜 的光氧化 ,
对细胞 生 活力造成 损伤 ,
所 以本试验 采用 光照条 件下诱 导瑞香 狼 毒 的愈伤 组织 ,
而 细胞 悬浮 培 养 时转 入 暗培 养条件 下 。本 试验 中发现摇 床转 速超 过 130
r
/mi
n或低 于 100
r
/mi
n都 不利 于瑞 香狼 毒 细胞 的生 长 。还 有 ,当细胞接 种量超 过鲜重 40 g/L时 ,
细胞增 长率 下 降 ,
培养 液有粘稠 挂壁 以及 细胞褐 化 的现 象 。
3.2 碳 源种 类 对 悬 浮 细 胞 生 长 和 黄 酮 积 累 的 影 响 碳 源是细胞 生长 的能量 来源 和构成 细胞骨 架 的重要成 分 以及 调节 细胞渗 透压作 用 。碳 源对 植物次 生代谢 的 作用 ,
首 先表现 在不 同的碳 源对次 生代谢 产物 的积 累及细胞 的生长 不 一样 上[
1
。研 究 表 明 ,
蔗 糖对 人参 (
Panaz gi
ns
eng)色 素细胞 生长及 花苷 的积 累效 果 最好 ,
其 次 是 葡萄 糖l
2
。在 银杏 细 胞 悬浮 培 养 中 ,蔗糖 最 有利 于 细 胞 中黄酮 合成 ,
葡 萄糖最 有利 于细胞 生长 。还有研 究报 道高浓 度 的蔗糖 可提高 细胞 的生 物量 和 次生 代谢 产物 的 含量 。
。通 常认 为 ,
蔗糖作 为很 好 的碳 源 ,
是 通过植 物细胞 壁 上 的转化 酶 ,
在微 酸性 环境 下 迅速 被分 解成 等分 子量 的果 糖和葡 萄糖 ,
细胞优 先吸 收葡萄 糖后 再利 用 果 糖 。本试 验 中发现 ,
蔗 糖对 瑞 香狼 毒 细胞 生 长和 黄酮 积累都是 最有利 的 ,
其次 是葡 萄糖 和果糖 。葡萄糖 和果 糖之 间对黄 酮积 累的差 异不显 著 ,
而对 细胞 生长有 显著差 异,
葡萄糖 要优 于果糖 。
3.3
植 物 生 长 调 节 剂 对 悬 浮 细 胞 生 长 和 黄 酮 积 累 的影 响 植物 生长调节 剂 的种类与浓 度 以及组合 方式 等是植 物细胞 生长 和次生 代谢 产物积 累研究 中要考 虑 的重 要影 响因素 。研 究表 明 ,
在银 杏细胞 悬浮培 养 中 ,
NAA 与激动素 (
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ne,KT)组合有利 于 细胞生 长 和黄酮 糖苷 的积 累 ,而 2,4
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D、
赤 霉 素 (gi
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3
。在 喜 树 (
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适 当浓度 的 2,
4
D可 以显 著 提 高花青 素 的产 量 ,
但 是 高浓 度会 产 生抑 制 作 用 。 在 巨 峰 葡 萄 (
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a)细 胞 悬 浮 培 养 中 ,1.0
mg/L NAA 和 0.5
mg/L 6-
BA 能 够 促 进 细 胞 快 速 生长 ,
而 2,
4一
D 的添加会 产生抑 制作用 。由此可 看 出 ,不 同植物 生 长 调节 剂对 不 同植 物 细胞 生 长 和产物 的积 累有 明显 的差 异 。在 本试验 中发 现 ,
2,
4-
D是最 主要 的影 响因素 ,
较高浓 度 的 2,
4一
D对瑞 香 狼毒 细胞 生长 和黄 酮 积累都 是有利 的 ;
NAA 和 6一
BA对瑞 香狼毒 细胞 生长 影响不 显著 ,
但 是对 细胞 中黄 酮含量 的影响 显著 ,
其 中较 高 浓度 的 NAA 和 6
-
BA 有利 于黄 酮的积 累 。由较高浓 度组 成 的 3号组合 即 2,
4一
D 2.0
mg/L+NAA 1.0
mg/L+ 6
-
BA 0.5
mg/L+蔗糖 30
g/L,
所 获得 的细胞增 长率 还是黄 酮含量 都是 最高 的 ,
分别 为 453
和 2.14
mg/g。
本研 究成 功地建立 了稳定 的瑞 香狼 毒细胞悬 浮培 养体 系 ,
并 在 此基 础上 初 步研究 了碳 源种类 和植 物生 长调 节剂对瑞 香狼毒 细胞生 长和 黄酮积 累的影 响 。要 获得更 高产 黄酮 的瑞香狼 毒悬 浮细胞 系 ,
碳 源浓度 、
培养基 成分 以及 诱导前 体等将 是进 一步试 验要考 虑 的重要 因素 。
参 考文献 :
[1] 刘 英 ,龙 瑞 军 ,姚 拓 .草地 狼 毒 研 究 进 展 [J].草 业科 学 ,2004,21(6):55—58.
[2] 裴 月 湖 ,冯 宝 民 ,华 会 明 ,等 .瑞香 狼 毒 化 学 及 药 理 研 究 进 展 [J].中草 药 ,2001,32(8):764—
766.
[3] 宋 晓平 ,曹 光 荣 ,李 绍 君 .瑞 香 狼 毒 中 总 黄 酮 的 提取 分 离 及 其 毒 性 研 究 [J].西 北 农业 大学 学 报 ,1996,24(4):35—38.
[4] 冯 宝 民 ,裴 月 湖 ,韩 冰 .瑞 香 狼 毒 中的 黄 酮类 化 合 物 [
J].中草 药 ,2001,32(1):14 15.
[5]
王 敏 ,贾 正 平 ,马 骏 ,等 .瑞 香 狼 毒 总 黄 酮 提 取 物 的 抗 肿瘤 作用 [
J].中 国 中药 杂 志 ,2005,30(8):603~
606.
[6]
I
kegawa
T,I
kegawa
A.Chamae
j
asmi
n and
e
uchamaej
as
mi
n
ext
rac
t
i
on f
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hamae
Jas
me
and t
hei
r
ant
i
vi
ral
act
i
vi
t
i
es
Janpan,08311056[P].1995—
05—19.
[
7] 秦 宝 福 ,周 乐 ,苗芳 ,等 .瑞 香 狼 毒 根 的 抑 菌 活性 研 究 (I)EJ].西 北 植 物 学 报 ,2003,23(11):1977—1980.
E
s] 王 亚 维 ,张 国洲 ,徐 汉虹 ,等 .瑞 香 狼 毒 杀 虫 活性 成 分 的提 取 与 分 离 [J].安 徽 农业 科 学 ,2004,32(4):671-672.
[9] 段 晓 明.狼 毒 根 提 取 物 的 杀 虫 活性 测 定 』J].中 国农 学 通 报 ,2006,22(12):345—
347.
[1
0
] 胡凯 ,谈锋 .药 用植 物 细胞 的大 规 模 培 养 技 术 [
J
]
.植 物生 理 学 通 讯 ,2
0
04,40(
2
):25
1
—
25
9.
[11
] 袁宗 泉 ,刘 淑 兰 ,吴 改道 ,等 .细 胞 生 长 期 、苯 丙 氨 酸 和 放 线 菌一D对 银 杏 黄 酮 产 量 的 影 响 EJ].农 业 生 物 技 术 学 报 ,1997
5(2):118—124.
[12] 赵德 修 ,汪 沂 ,赵 敬 芳.不 同 理 化 因 子对 雪 莲 培 养 细 胞 中黄 酮 类 形成 的影 响[J].生 物 工 程 学 报 ,1998,14(3):259—
264.
1
38
A CT A PRAT ACU LTU RA E SI
NI
CA (2O1O)
Vo1 19,No.6 .
-13]
[
赵德 修 ,乔传 令 ,汪 沂 .水 母雪 莲 的细 胞 培 养 和 高 产 黄酮 细胞 系 的筛 选 [J].植 物学 报 ,1998,40(6):515—
520.
d J
F. Appl
i
cat
i
on of
i
magi
ng
t
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ure:Re
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i
on[J].I
n Vi
t
r
o Cel
l
ul
ar& Devel
opment
al
Bi
ol
ogy-
Pl
ant,1999,35(
4):290—
295.
[1
5]
李 燕 ,王春 兰 ,郭 顺 星 ,等 .植 物 组 织 和 细 胞 培 养 物 中 黄 酮 类 物 质 积 累 影 响 因 素 的 研 究 进 展 [J].中 国 药 学 杂 志 ,2006,
41(9): 65卜 655,
[16] 罗 建 平 ,夏 宁 ,沈 国栋 .茉 莉 酸 甲酯 、
水 杨 酸 和 一 氧 化 氮诱 导 怀 槐 悬 浮 细 胞合 成 异 黄 酮 及 细 胞 结 构 变 化 I
-
J].分 子 细胞 生 物 学 报 ,2006,39(5):438 444.
-17]
[
罗 建 平 ,曹 磊 ,潘 利 华 ,等 .稀 土 元 素 对 怀 槐 悬 浮 培 养 细 胞 异 黄 酮 合 成 及 氧 化 还 原 态 的 影 响 [J].应 用 与 环 境 生 物 学 报 ,
2008,14(3):362—
365.
[18] 崔 兴华 ,李 兴 林 ,蔡 津 ,等.黑 暗培 养 条 件 下 甘薯 悬 浮 细 胞 黄 酮 类 物 质积 累 的初 步 研 究 [J].浙 江 大 学 学 报 (农 业 与 生命 科 学 版 ),2008,34(
5):502-508.
郭 哗红 ,蔺 海 明 ,武 睿.唐 古 特 白刺 组 织 培 养 及 其 培 养基 筛 选 研 究 [J].草 业 学 报 ,2009,18(
6):69—
64.
李 明军 ,李 萍 ,赵 喜亭 ,等 .怀 牛 膝 细 胞悬 浮培 养 及 多 糖 含 量 变 化 的研 究 [J].西 北 植 物 学 报 ,2008,28(3):494—
500.
王磊 ,杨英 ,周 圆 圆 ,等 .甘 草 细 胞 培 养 物 黄酮 含 量 测 定 方 法 的 建立 [
J
].时 珍 国医 国 药 ,2
00
7,1
8(1
2
):3
04
6
—
30
48
.
赵 智 燕 ,潘 俊 松 ,何 亚 丽 ,等 .两 个 高 羊 茅无 性 系 的营 养 器 官组 织 培 养 及 再 生 体 系 的建 立 [
J].草 业 学 报 ,2009,18(5):168—
175.
[23]
赵 洁 ,张 博 ,王玉 祥 ,等.疏 叶骆 驼 刺 茎 段 离 体 快 繁技 术 的研 究 [J].草 业 科 学 ,2009,26(5):72—
75.
-J].草 业学 报 ,2009,18(2):212—
215.
[24]
王 友 生 ,王 瑛 ,李 阳春 .三 叶草 愈 伤 组 织诱 导及 分 化 的研 究 l
[25]
汤 行 春 ,刘 幼 琪 .连 翘 悬 浮 细胞 系 的建 立 及 不 同 理 化 因 子对 细 胞 生 长 和 次 生 产 物 积 累 的 影 响 [J].湖北 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ),2007,29(4):409-
412.
[
2
6]
李 树 敏 ,朱 蔚 华 .人 参 色 素 细胞 培养 的研 究 [J].植 物学 报 (英 文 版 ),1990,32(2):103—
111.
[27] 李 春斌 ,王 关林 ,岳 玉 莲 ,等 .培 养 条 件 对 银 杏 悬 浮 培 养 细 胞 黄 酮 合 成 影 响 研 究 [J].大 连 理 工 大 学 学 报 ,2003,43(3):
287—291.
i
G , Erven A S, Ouwerkerk P B. The promoter
of the stri
ct
osi
dine synthase gene from peri
winkl
e confers eli
ci
tor—i
n—
[
28] Pasqual
duci
bl
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expres
si
on i
n t
r
ans
geni
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obacc
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nucl
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ors
GT一1
and GBF[
-
J].Pl
ant
Mol
ecul
ar
Bi
ol
ogy,1999,39(6):
1299—1310.
J,Zhu W ,Hu Q.Enhanced c
athara
nt
hi
ne
pr
oduct
i
on i
n Cat
har
ant
hus
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eus
c
el
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or
t
r
eat
me
nt
[29]
Zhao i
n shake
f
l
as
ks
and bi
or
eact
ors
[J].Enzyme
and
Mi
cr
obi
al
Technol
ogy,2001,28(7-
8):673—681.
46.
-30]
[
丁世 萍 ,严 菊 强 ,季 道 藩 .糖 类 在 植 物 组 织 培 养 中 的效 应 [J].植 物 学 通 报 ,1998,15(6):42—
-
J].果 树 科 学 ,2000,17(2):110—113.
[31]
姜 玲 ,章 文才 .植 物生 长 调 节 剂 对 银 杏 悬 浮 细胞 生 长 和 黄 酮糖 苷含 量 的影 响 I
i
I
I
,M ul
i
nacc
i
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[32]
Pasqua G , M onacell
ec
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cul
t
ures[
J].Pl
ant
Physi
ol
ogy
and Bi
oc
hemi
st
ry,2005,43(3):293
—298.
204.
[
3
3]
杜 晓 映 ,张 振 文 ,夏 惠 ,等.葡 萄悬 浮细 胞 系 的 建 立 [J].西北 农 林 科 技 大 学 学 报 (自然 科 学版 ),2009,37(1):199—
第 19卷第 6期 草业 学 报 2O1O年 139
A s
t
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