全 文 ：第 31 卷 第 2 期
南 京 大 学 学 报
JO UR N AL O F N AN J IN G UN I V ER SI TY
(N A TUR AL C SI EN C E SI I E T DO N )
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1 5 9 9年 4 月 AP r
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1 9 9 5
氯化铜对滇紫草细胞色素形成的影响 `
宁 文 曹日强
(南京大学生物系 , 2 1 0 0 9 3 ,南京 )
摘要 滇紫草细胞于 M 一 9 培养液中悬浮培养以形成紫草色素 。 当 M 一 g 培养液中 C uS O4
·
5践 o 由相同浓度的 C u C聪· 2践 O 取代后 ,色素产量比对照提高了 58 . 7 % , C u C` · 2践 O 的最
适浓度为 3。卜m ol / L 。 滇紫草细胞的继代培养基 B 一 5 中的 CuS O 4 · S zH O 取代后 ,培养所得的细
胞接种于 M 一 9 培养液中 , 色素产量比对照提高了 32 . 08 % , C u C胜 · 2风O 的最适浓度为 。 . 6
拜m ol L/
.
cu CI
: · 2践 O 对细胞生长无不良影响 。 M 一 9 培养液中 ,铜于色素形成的初期 , 可快速
吸附于细胞上 ,这一现象为 C u C坛· 2践 O 促进紫草色素合成机制的深人研究提供参考 。
关键词 滇紫草 ,细胞培养 ,紫草色素 ,氯化铜
分类号 Q 3 . 3 4 3 . 6
铜离子可强烈促进一些次生代谢产物的形成 。 当提高培养基中铜离子浓度时 , 黄连细胞
中的小璧碱 l1[ ,硬紫草细胞中的紫草色素 2j[ 和芸苔属植物细胞中的叫噪类植保素 3j[ 的产量
都大大提高 , 而这些植物的细胞生长没有受到明显的影响 。
本文从铜离子试剂的种类 、浓度和铜离子在细胞内积累三方面研究氯化铜在滇紫草细
胞培养中对紫草色素形成的影响 。
1 材料和方法
材料为滇紫草 ( 0 , os m o p o l7n cu al ut m B ur . et F ar cn h) 茎愈伤组织 。 采用二阶段培养法 ,第
一阶段为愈伤组织继代培养 , 用 B 一 5 培养基 ;第二阶段为细胞悬浮培养形成色素 , 用 M一 9
培养基 ,详见前文 4j[ 。采用称重法测定细胞生长 , 以细胞干重为指标 。 紫草色素含量的测定方
法详见前文田 。应用电感藕合等离子直读光谱分析法测定培养液中铜离子含量 。 本文所得结
果均为三次实验的平均值 。
, 收稿日期 : 1 993 一 10 一 04 _ _ _ _ _ _ _ ` 、一 一… _ 二 _ . J第一作者简介 : 宁文 ,女 , 1 9 6 6 年 5 月出生 ,博士 ,植物专业 , 已发表 “ 滇紫草悬浮堵养和萦草了及其衍生物的形成 ”等 10 余篇论文
第 2 期 宁 文等 :氯化铜对滇紫草细胞色素形成的影响 · 3 3 5 ·
2 实验结果
2
.
I M 一 9 培养液中 ,不同铜离子试剂对细胞生长和紫草色素形成的影响 。
F iuj at 等图发现在硬紫草细胞培养中 , C uS O 4 · S H ZO (最适浓度 1 . 2拌m ol / )L 可强烈促进
紫草色素的形成 。 在我们的实验中发现 C u CI : · 2 H 20 也可强烈促进滇紫草细胞形成紫草色
素 , 二者比较的结果表明 C u CI : · ZH ZO 促进紫草色素合成的作用超过 C u S O 、 · S H ZO . 紫草
色素含量提高了 58 . 70 写 ,旦对细胞生长无明显影响 。
表 I M 一 9 培养液中 ,不同铜离子试剂对细胞生长
和紫草色素形成的影响
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a b le 1 E ff e e t s o f d i f f e r e n t C uZ + r e a g e n t o n e e l l
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a n d s h i k o n in d e r i v a t iv e s f o r m a t io n in M 一 9 m e d i u m [ C u Z+ ]一 1 . 2卜m o l / L
试剂 细胞生长 ( g w / L ) 色素产量 ( % )
C
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Z M 一 9 培养液中 ,氯化铜浓度对细胞生长和紫草色素形成的影响
如图 1 所示 , 氯化铜促进色素合成的最适
ǎ司\沐口比àPl勺工
浓度为 30 拼m ol / L ,色素含量提高了 3 2 . 09 % ;高
于此浓度 ,氯化铜促进色素合成的作用下降。 氯
化铜浓 度大于 4如 m ol / L , 即强烈抑制细胞生
长 。
2
.
3 B 一 5 培养基中 , 不 同铜离子试剂对细胞
生长和紫草色素形成的影响 。
表 Z B 一 5 培养基中 , 不同铜离子试剂对细胞生
长和色素形成的影响
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a b le 2 E f f e e t s o f d if f e r e n t [ C
u Z+
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一一一一一一丁万落荞骊卿不万落 图 I M 一 9 培养液中氯化铜浓度对紫草色素形
试剂 细胞生长 的细胞生长 色素产量 ( % ) 成(O )和细胞生长 ( △ )的影响
( 、 w / I ) ( ; w /L ) F i.g1 E f f e e t o f t h e e o n e e n t r a t io n o f C u C犯 · ZZH o
C u S O连
·
5眺 0 9 . 1 7 1 0 . 1 1 6 . 5 6 i n M 一 9 m e d i u m o n s h ik o n in d e r iv a t iv e s
C u C I:
·
2践 0 1 0 . 1 5 1 1 . 0 1 7 · 9 6 f o r m a t io n (O ) a n d e e l l g r o w t h (△ )
C u Z+ = 0
.
1胖m o l /L
实验结果表明 , B 一 5 培养基中改加 C u CI : · ZH ZO ,对第二 阶段紫草色素形成具有促进作用 ,
使其含量提高了 3 2 . 08 % , C u CI : · Z H ZO 还可略微促进第一阶段细胞的生长 , 多次继代后 ,
细胞团比对照疏松 , 发黑现象少 。 (见表 2)
2
.
4 B 一 5 培养基中 , 氯化铜浓度对细胞生长和紫草色素形成的影响 。
图 2 表明 , 改加 C u CI : · ZH ZO 后 . B 一 5 培养基 中氯化铜浓度 由 0 . 1拼m ol / L 增加 。
6尽 m ol / L 时 , 培养所得的滇紫草细晌转人 M一 9 培养基后 , 紫草奋 .素含量最高 ;大于 此浓 度 ,
·
3 3 6
· 南京大学学报( 自然科学) 第 1 3卷
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即对其形成有抑制作用 。 在此浓度范围内 ,氯化
铜对滇紫草细胞的生长没有明显影响 。
.2 S M 一 9 培养基中 ,铜在细胞内的积累与紫
草色素的形成
我们在测 定紫草色素形成过程 (见 图 3)
中 , M 一 9 培养液中各营养组份浓度的变化时 ,
发现铜的变化与其他 无机元素不 同 , 详见前
文闭 。 在 20 d 中 ,铜浓度在最初的 d4 内 , 即快速
下降了 90 % , 4一 1 .dt 时 . 其浓度回升 ,达到初值
的 60 % .并维持此浓度到结束 (见图 3)
3 讨论
铜离子可强烈促进紫草色素的合成 , 在一
定浓度范围内 , 这种作用与其浓度呈正相关 。
H a
r a 的 M o r im o t o 推测铜离子促进紫草色素 [ 5〕
或小粟碱 1j[ 形成的作用 , 是 由于它可提高线粒
体活性 。 因为线粒体电子传递链的末端氧化酶
…/
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r a t一( ) n 乞f 6 8C u c L C LIC I艺 《了亡m ( ) l / I )
图 Z B一 5 培养基中氯化铜浓度
对紫草色素形成 ( o )和细胞生长 (△ )的影响
F i.g 2 E f fe e t o f th e e o n e n t r a t io n o f
C u C聪 . 2践 0 in B 一 5 m e d i u m o n s h ik o n in d e r i v a -
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是个铜酶 ( e y t a : ZC u : e y t a 3 ) , 缺铜的酶其
催化活性明显下降 , 因此在紫草细胞培
养中 , 提高铜离子 的量和改变它与酶的
结合 ,都可提高末端氧化酶活性 , 从而提
高线粒活性 , 为紫草色素合成途径 中众
多的氧化还原反应 6j[ 提供充足的能量 。
C u CI
: · ZH
Z
O 促进紫草色素合成的
作用明显超过 C u (S ) 、 · S H必 . 其作用 机
制尚未得知 。 我们推测铜是元素周期表
中的过渡元素 ,二价铜离子有未充满的 d
轨道 ,具有很强的接受电子对的能力 。 氯
离子是中强场配体 , 其配位能力比弱 场
配体硫酸根离子强 , 因此在溶液状态下 ,
氯 化 铜 中 的 铜 离 子 以 [ C u ( H 20 )卜 。
cl
n少 一矿 配离 子形 式存在 , 而硫酸铜 中
的铜离子以 [ C u 汗于2 ( ) ) ` ] ’ 千形式存在 [ ,〕 。
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图 3 M 一 9 培养液中〔C 了+ ]的变化 ( X )与紫草色素的形
成 (O )
F i g
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3 e h a n g e s o f [ C
u Z+ 〕 in M 一 9 m e d iu m ( 又 ) a n d
s
h ik o n in d e r iv a t iv e s f o r m a t io n ( O )
氯离子可改变铜离子的电荷分布 ,从而影响铜离子与酶的结合 , 有关研究有待继续 。
e u e l:
·
ZH ZO 可做为若干次生代谢产物的非生物诱导物 ( a b io t ie e l ie i t o r ) [3 , 8 ] 。 C r u ie k -
hs a n k 等 sj[ 发现铜离子可快速吸附于组织表面 , 与某些分泌物形成鳌合物 ,具有很强的非生
物诱导物活性 ,诱导豌豆内果皮合成豌豆素 。 在我们的实验也发现接种后 。~ d4 , 培养液中
铜离子浓度迅速下降 , 而其他无机离子都无此行为 , 因此推测 ,在细胞培养初期 ,铜离子可快
第 2 期 宁 文等 : 氯化铜对滇紫草细胞色素形成的影响 · 3 3 7 ·
速吸附于滇紫草细胞表面 ,作为其合成的一种非生物诱导物 ,促进色素的合成 。
致谢 感谢朱汝幸老师 、 王曼丝老师对本人的悉心指导 。
参 考 文 献
1 M
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1 9 8 1
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1 9 9 1
,
1 8 4
:
2 7 1
4 宁文 , 曹 日强 . 滇紫草细胞悬浮培养和紫草宁及其衍生物的形成 . 生物工程学报 , 1 9 9 4 , 10 : 76
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.
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7 慈云祥 , 周天泽 . 分析化学中的配位化合物 ; 北京 :北京大学出版社 , 1 9 8 6
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1仁m o l / L ) , t h e e e l ls , s h ik o n i n p r o d u e t io n in M 一 9 m e d iu m in e r e a s e d b y 3 2 .
0 8%
.
T h e o p t im u m e o n e e n t r a t io n o f C u C I
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6“ m o l / L
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D u r i n g t h e e a r ly s t a g e o f s h ik o n i n d e r i v a t i v e s f r o m a t i o n
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2 ’ 5 s t im u la t i n g t h e b i o s y n t h e s is o f s h i k o n i n d e r i v a t i v e s
.
K e y w o r d s O n o s m a P a n i c u l a t u m
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