全 文 ：两种发菜培养体系的筛选
李建华　田彦辉
(河北师范大学生命科学学院 ,河北石家庄 050016)
　　摘　要　采用两种培养液 ,其中加入不同激素 , 并设置一定的浓度梯度 , 观察其对发菜生长及含氮量的影响。
初步结果表明:培养液 2中的发菜生长情况优于培养液1 中的 ,不仅发菜增长率高 , 解体程度也低;两种培养液中均
是加入5mg/ L NAA的发菜生长最好 ,培养液 2 的平均增长率达 19.8%,培养液 1 的达 10.7%;培养液 2 中的发菜的
含氮量高于培养液 1中的 , 但含氮量与激素种类和浓度无相关性。
关键词　发菜;激素;浓度梯度;增长率;含氮量
The Selection of Two Culture Systems in Nostoc flagelliforme
Li Jianhua , Tian Yanhui
(College of Life Science ,Hebei Normal University ,Shijiazhuang 050016)
Abstract　The effects on Nostoc flagelliforme growth rate and nitrogen content of two different culture systems
and different kinds and concentrations of phytohormones were studied.The results showed that medium 2 could
promote the growth better than medium 1.The growth rate of the Nostoc flagelliforme in the medium 2 was
higher and the disintegration was lower than in the medium 1.Both of the two medium could promote the
growth most when supplemented with 5mg/L NAA , and the average growth rate of Nostoc flagelliforme in the
medium 2was 19.8%, in the medium 1 was 10.7%.The nitrogen content in the medium 2 was higher than
the medium 1 , but there was no revelence between the nitrogen content and phytohormone kind.
Key words　Nostoc flagelliforme;phytohormone;concentration gradient;growth rate;nitrogen content
　　发菜(Nostoc flogelliforme)是发状念珠藻的简称 ,
是一种具有异型胞的光合固氮蓝藻类 ,其原植体为
丝状群体 ,由无数条念珠状的藻丝体埋在共同的胶
质包被内构成的复合体。干时黑色 ,形如头发[ 1-3] 。
在分类系统中 , 发菜隶属于原核生物界(Procary-
otae),蓝藻门(Cyanophyta),蓝藻纲(Cyanophyceae),念
珠藻目(Nostocales)念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻属
(Nostoc)。
发菜广泛分布于我国的华北和西北荒漠草
原[ 4] ,由于它进行光合作用和生物固氮 ,是荒漠土壤
中有机碳和氮的重要来源[ 5] 。发菜营养丰富 ,价格
昂贵 ,又是一种名贵的食用藻类 ,是我国传统的出口
商品 。然而 ,至今只能靠采天然生长的野生资源 ,而
人工培植有困难 ,由于人们的过量开采 ,造成发菜资
源匮乏 ,环境遭到破坏。十几年来人们在发菜的生
态学 , 形态学 , 生理学和生物化学方面作了研
究[ 1-12] ,然而对发菜的最适生长条件仍然缺乏了解 。
本实验选择两种培养液 ,其中加入了一定浓度梯度
的激素 ,形成了两种培养体系 ,观察其对发菜生长及
含氮量的影响 ,旨在为发菜人工培养的生长条件提
供一些依据 。
1　材料和方法
1.1　藻种　本次实验样品取自张家口天然发菜 ,从
中选择一些比较粗和直的丝状藻体作为实验材料。
实验前 ,将干藻体放在蒸馏水中浸润 4 ～ 6小时 ,至
丝体不再膨胀伸长为止。经过以上处理后 ,丝体吸
水膨胀 ,由黑色变为橄榄褐色 ,富有弹性 ,然后准确
切取10mm作为实验用的藻种 。
1.2　培养液　根据一般蓝藻培养所需元素及发菜
的特性[ 11] ,我们采用两种培养液 ,如表 1。在两种培
养液中分别加入 NAA , 6-BA ,KT ,GA ,4PU五种植物
生长调节剂 ,浓度梯度为5mg/L ,10mg/L、15mg/L ,对
照中不加任何植物生长调节剂。
1.3　光照和温度　白天 ,置于光强为 900Lx 的漫射
59两种发菜培养体系的筛选
自然光下 ,温度一般在 23 ～ 27℃;晚上 ,放入冰箱 ,
温度控制在9℃。昼夜温差 14 ～ 18℃。
表 1　两种培养液的组成成分(g/ L)
培养液 1 培养液 2
Ca(NO3)2 0.1 蔗糖 10
K2HPO4.3H2O 0.1425 K2HPO4 0.2
MgSO4.7H2O 0.1 MgSO4.7H2O 0.2
Na2CO3 0.05 NaCl 0.2
H3BO3 0.004 CaSO4.2H2O 0.2
FeC6H5O7.5H2O 0.005 CaCO3 5.0
MnSO4.5H2O 0.004
CuSO4.5H2O 0.019
ZnSO4.7H2O 0.044
CoCl2.6H2O 0.02
Na2MoO4.2H2O 0.0126
C6H8O7.H2O 0.005
1.4　培养方式　根据研究表明 ,发菜生长具有水分
节律[ 6] ,且干湿节律为 1天时生长较好[ 7] 。本次实
验水分控制就采取干一天 ,湿一天 。将藻种置于滤
纸上 ,滤纸条衬在载玻片上。湿时 ,将载玻片斜搭在
培养皿上 ,使滤纸一头接触培养液 ,保持藻体湿润;
干时 ,载玻片两端都搭在培养皿边上 ,不接触培养
液 。一皿 3个载玻片 ,每片放 10根藻种 ,每皿为一
组 ,共 30根 。
1.5　含氮量的测定　待发菜生长 20天后 ,取出晾
干 ,研磨 ,称量 ,分为等量两份 。一份加入 5ml5%三
氯乙酸 ,目的是去除蛋白氮;另一份加入 5ml浓硫
酸 ,进行消化 。处理后 ,两份均定容至 25ml ,再用微
量凯式定氮仪定氮。前者测定出的是非蛋白氮含
量 ,后者测定出的是总氮量。二者之差是发菜实际
含氮量 。
2　结果与分析
2.1　发菜生长情况
2.1.1　培养液1中发菜生长情况
如下图 1-5 ,可看出发菜生长有两个高峰期 ,即
第 5天和第 15天左右 。20天后 ,大部分出现不同程
度的解体 ,平均长度呈下降趋势。生长情况最好的
是在培养液中加 5ml/L NAA 的发菜 ,生长 15天后 ,
藻体达到最大长度 ,由平均 10mm增长到 11.07mm ,
其平均增长率为 10.7%。其次为 100mg/L NAA和
5mg/L KT , 有这三种激素的发菜生长情况优于对
照 。其余对生长促进作用不明显 ,甚至抑制生长 ,有
可能是浓度过高 。生长最差的是 5mg/L 6-BA ,最大
平均长度仅为 10.08mm(第 5天),增长率为 0.8%。
低浓度的激素比高渡度的促进效果好 , 浓度达到
15mg/L 的都对生长不利。
2.1.2　培养液2中发菜生长情况
如下图 6-10 , 在培养液 2中发菜表现为持续生
长 , 到 20天时并未达到最大生长长度 。生长情况
最好的是加入 5mg/L NAA的发菜 , 20天时 , 平均
增长率 19.8/ %, 最大可生长到 14.00mm , 增长
率为 40%。生长较差的是 15mg/L 6-BA , 平均增长
率 7.5%。总体而言 , 只有少部分生长情况超过
或接近对照 。激素浓度高低对发菜生长影响区别不
大 , 高低浓度均有生长较好和不良的。5mg/L KT
和 15mg/L KT 的生长曲线较特殊 , 有一个较大的起
伏 。
60　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国野生植物资源　　　　　　　　　　　　　　　第 20卷第 6 期
2.1.3　培养液 1 与培养液 2对发菜生长影响的比
较
由柱形图 11可看出 ,培养液 2中的发菜生长明
显好于培养液 1中的 ,不仅生长速率高且不易腐烂 。
比较两者的生长曲线 ,可发现明显的不同。培养液
1的发菜生长有两个高峰期 ,高峰期间发菜长度有
所下降 ,可能是由于培养初期 ,生长较快 ,到 5至 10
天时 ,部分发菜出现解体 ,影响测量结果 ,导致平均
长度下降;将腐烂藻种剔除后 ,剩余藻种继续生长 ,
于第 15天左右出现第二个高峰 ,随后又出现解体现
象 ,长度下降。而培养液 2中藻种腐烂较少 ,一直持
续生长 。在两种培养液中加入 5mg/L NAA 的发菜
均生长最好 ,可见该浓度 NAA 确能促进发菜生长 。
而6-BA的促进生长情况均不理想 ,在无氮培养液中
略好一些 ,但仍低于对照 ,该激素可能不适合发菜生
长。
2.2　发菜的含氮量
表 2　培养液 1 及 2 中发菜蛋白含量(%)
培养
液 对照 NAA 6-BA GA 4PU KT
5mg/ l — — 22.44 25.00 9.64 —
1 10mg/ l 18.23 5.68 14.40 3.20 8.10 —
15mg/ l — 29.17 22.10 10.90 8.41 12.15
5mg/ l — 9.42 36.45 21.06 21.87 24.30
2 10mg/ l 15.63 25.29 40.28 29.10 8.88 30.00
15mg/ l — 3.68 24.30 20.20 23.28 33.00
　　注:表中“ —”表示未测得值
　　如表 2 ,测量结果显示含氮量与激素种类和浓
度无相关性 ,与生长情况也无对应关系 。这可能是
由于培养的发菜数量较少 ,操作中易出现误差 ,数据
不准 ,待进一步验证。在培养液 1中 ,加入激素的发
菜含氮量普遍低于对照;而培养液2中 ,加入激素的
61两种发菜培养体系的筛选
发菜含氮量普遍高于对照 。总体来看 ,培养液 2中
的发菜含氮量高于培养液 1中发菜。
3　讨论
目前 ,发菜人工培养方面还面临着许多困难 ,其
中一个主要问题就是藻体的解体 ,出现这种情况与
胶质鞘的形成有关[ 12] ,而影响胶质鞘形成的因素很
复杂 ,其中包括营养条件。在我们采用的两种培养
液中 ,培养液 2中的发菜生长良好 ,出现解体的藻种
少于培养液1中的 ,将两种培养液作一比较 ,我们推
测出现这种情况的原因可能有以下两点:1.培养液
2中含有大量钙 ,发菜自然生长地区的土壤为含钙
的微碱性土壤 ,因此钙与它的生长有密切关系[ 3] ,对
胶质鞘的形成有利 ,2.培养液 1 含有氮源 ,营养丰
富 ,适于某些微生物生长 ,对胶质鞘有伤害 ,而培养
液2缺乏氮源 ,抑制了这些微生物 ,使胶质鞘能够正
常生长 ,解体较少。
发菜生长在营养贫瘠的的环境中 ,外源氮素贫
乏 ,但发菜的蛋白质含量大于 20%,发菜能在营养
贫瘠的土壤表面合成蛋白质 ,是由于发菜的异型胞
中具有固氮酶 ,将空气中的氮转化为可利用态氮素 ,
供发菜吸收利用 ,这是发菜耐贫瘠营养性的生理基
础之一 。在曾定编著的《固氮生物学》中指出[ 13] 在
含氮化物培养基上生长的蓝藻丝状体异型胞分化得
很少或不分化;在不含氮化合物的培养基上生长的 ,
其异型胞数目增多 ,且 NH4+、谷氨酰胺 、尿素 、硝态
氮化物等都会阻遏蓝藻固氮酶的合成。从本次实验
结果也可作出类似的结论 。
在我们测得的发菜的含氮量数据中 ,未发现激
素作用的规律 ,但可看出 ,培养液 2中加入激素的发
菜含氮量高于对照 ,培养液 1中加入激素的发菜含
氮量低于对照 ,两者的矛盾结果说明激素的作用与
培养液成分有关 ,二者如何共同作用还需进一步研
究 。
还有两点值得注意 ,一是 5mg/L NAA促进生长
最明显 ,但其培养的发菜含氮量很低 ,人工培育发菜
不仅要长度增加 ,更重要的是保持质量 ,本次实验
10mg/L KT培养的发菜长势较好 ,含氮量较高;二是
加入激素的发菜生长情况优于对照的并不多 ,可能
是浓度仍然过高 ,以后可采用较低浓度的激素再加
以实验 。
参 考 文 献
[ 1] 　中国科学院青藏高原综合科学考察队.西藏藻类.北京:科学出
版社 , 1992 , 39-97
[ 2] 　王勋陵 ,顾龙云.发菜的显微及亚显微结构的观察.植物学报 ,
1984 ,26(5):484-488
[ 3] 　朱浩然 ,赵英华 ,钱凯先。发菜生长条件的试验.南京大学学报
(自然科学版), 1982 ,(1):117-124
[ 4] 　崔志有.内蒙古四子王旗地区发菜的分布.植物生态学与地植
物学丛刊 , 1985.(9)220-230
[ 5] 　施定基 ,周国飞 ,方昭希等.发菜的光合作用 ,呼吸作用和形态
学的研究.植物学报 , 1992, 34(7):507-514
[ 6] 　钱凯先 ,朱浩然 ,陈树谷.发菜的生态条件极其规律分析.植物
生态学与地植物学学报 , 1989 , 13(2):97-10
[ 7] 　李建华 ,陈玉玲 ,发菜培养条件的研究.植物生理学通讯.2000 ,
35(3):220-222
[ 8] 　倪大洲.发菜氨基酸成分的初步研究.植物学通报.1984 , (2):
23-24
[ 9] 　程子俊 ,蔡惠珠.念珠藻属 Nostoc三个种早期发育的初步研究.
西北师范学院学报(自然科学版), 1988 ,(3):41-44
[ 10] 　刁志民.青海发菜生长的自然条件及生态生理学特性的研究.
生态学杂志 , 1996 , 15(1):8-13
[ 11] 　叶清泉 ,王立美 ,刘富瑞等.固氮蓝藻的大量培养方法.水生生
物学集刊 , 1959 , 4:445-451
[ 12] 　刘明志 ,潘瑞炽.培养条件下发菜超微结构的观察.植物学报 ,
1997, 39(6):505-512
[ 13] 　曾定.固氮生物学.厦门:厦门大学出版社 , 1987 ,91-94
(上接第 58 页)
4　结论
(1)扶桑花红色素提取方法简单 ,其色素为矢车
菊色素 ,具有药理作用 ,可广泛应用于食品 、医药 、化
妆品工业 。
(2)该色素适合在酸性条件下使用。色素热稳
定性较好 ,对紫外光稳定 ,但对日光较敏感。
(3)H2O2 、Cu2+、Fe3+、苯甲酸钠对色素有降解作
用 ,而抗坏血酸 、淀粉 、蔗糖 、Na+ 、Ca2+、Zn2+、Sn2+
具有增色作用 ,目视色泽鲜艳。
参 考 文 献
[ 1] 　全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编 ,下册.北京:人民卫
生出版社 , 1995:303
[ 2] 　江苏新医学院编.中药大辞典.上册.上海:上海科学技术出版
社 , 1993:1108～ 1109
[ 3] 　[英]M.A.霍尔主编 ,姚壁君等译.植物结构 、功能和适应.北
京:科学出版社 , 1987:214
62　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国野生植物资源　　　　　　　　　　　　　　　第 20卷第 6 期