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 s us pens i on cul t ur e s ys t em of S.c hamaejas me A:一 个 顶 芽形 成 一 株 苗 A pl ant l e t 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 us i ndu( , ed f r o n1 s t e m se gn1 e nT on t he medi 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 ed f r om s t 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 e 2 L9( 3 )or t hogonal t es t des i g n and t ri al res ul t s 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 。 Note:M eans precedi ng the di f ferent lett ers f or each li ne were si gni fi cant di f ference at 5 probabi l i ty as det ermi ned by LSD mul t iple com pari sons K 1.K2,K3,R1 are t he data of the i ncr ease rate of cel l dry wei ght;M 1,M 2,M .Rz are the data of fl avonoi ds cont ent . 表 3 瑞 香 狼 毒 细胞 增 长 率 和 黄 酮 含 量 的 方差 分 析 Tabl e 3 Vari anc e anal ys i s of t he i ncr ea se rat e of cel l dr y wei ght and f l avonoi ds c ont ent of S.chamae jas me 注 :* 表 示 差异 达 到 显著 水 平 ( P% o. 05), Fu o J(2, 1 8)一3.55。 N ot e: * m eans si gni f icant di f fer ence at P < 0.05,F0 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 ( 6- f ur i f ur yl — ami nopuri ne,KT)组合有利 于 细胞生 长 和黄酮 糖苷 的积 累 ,而 2,4 一 D、 赤 霉 素 (gi bber e l l i ns,GA。)和玉 米 素 ( ze at i n,ZT)对 其 有抑 制作 用 _ 3 。在 喜 树 ( Campt ot he c a ac umi nat a)细胞 培养 中 , 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 ( Vi t i s vi ni fe r 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. 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The l oose call i sui t a bl e f or suspe nsi on c ul t ur e can be i nduced f r om s t em se gme nt s on MS wi t h 2,4 - D 1.0 r ag/I + NAA 0.1 mg/L,and t he i nduct i on r at e c an r ea ch 90 .The ef f e ct s of f a ct or s i n t he or t hogonal t e st on cel l growt h and fl avonoi ds cont ent are consi stent and i n the order 2, 4-D > carbon source> N AA > 6- BA . H i gher concentrat i ons of 2.4 D 。NA A or 6-BA are m ore conduci ve t O cel l grow th and fl avonoi ds accum ul ati on. Sucr ose i s m ost condu— ci ve tO cel l growt h and f l avonoi ds accum ul ati on,f ol l owed by gl ucose and f ruct ose. The opti mum medi um for ce l l gr owt h a nd f l avonoi ds ac cumul at i on i s MS+ 2, 4- D 2.0 mg/L+ NAA l_0 mg/L+ 6- BA 0.5 mg/L+ sur cr os e 30 g/L.Ther e i s a si gni f i c ant pos i t i ve cor r el at i on bet we en c el l gr owt h a nd f l avonoi ds c ont e nt( R 一0.967,P< 0.0 1),bel ongi ng t o growth—coupl i ng—type of the secondary metabo i sm mode1 . ds;carbon source;pl ant growth regul at ors Key words:St e l l er a c hamae jas me;c el l suspensi on c ul t ur e;f l avono
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