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美丽崖豆藤细胞培养及其多糖质量分数分析



全 文 :书第29卷 第4期
2016年12月
       仲恺农业工程学院学报
JournalofZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering
         Vol.29,No.4
December,2016
DOI:10.3969/j.issn.1674-5663.2016.04.000 164ZK05
 
收稿日期:2016-05-17
作者简介:程庆伟(1990-),男,河南洛阳人,在读硕士研究生. 通信作者:Email:youhuachina@126.com
美丽崖豆藤细胞培养及其多糖质量分数分析
程庆伟,梁韩枝,熊友华
(仲恺农业工程学院 园艺园林学院,广东 广州 510225)
摘要:采用不同激素诱导美丽崖豆藤 (MiletiaspeciosaChamp.)无菌苗下胚轴、叶片和茎尖产生愈伤组织,对
适宜的愈伤组织进行了液体培养,并对培养物与美丽崖豆藤干燥根 (牛大力)切片的多糖质量分数进行了比较.
结果表明:美丽崖豆藤无菌苗下胚轴、叶片和茎尖在不同的培养基上均形成愈伤组织,无器官分化发生;下胚
轴在含1mg/L2,4-D培养基上形成的乳白色、易碎愈伤组织在液体培养基MS+1mg/L2,4-D+075g/L酵母
提取物+075g/L水解酪蛋白中增殖速度很快,能以悬浮细胞形式增殖9代,之后培养物中开始出现较大的愈
伤组织块;悬浮细胞及后期形成的愈伤组织团块多糖质量分数分别为201%和207%,高于牛大力切片多糖的
104%,且差异极显著 (P<001).表明美丽崖豆藤细胞培养可作为提取美丽崖豆藤多糖的重要途径.
关键词:美丽崖豆藤 (MiletiaspeciosaChamp.);细胞培养;细胞团聚体;苯酚-硫酸法;多糖
中图分类号:     文献标志码:A     文章编号:1674-5663(2016)04-0000-04
CelcultureofMiletiaspeciosaChamp.anditspolysaccharidescontentanalysis
CHENGQingwei,LIANGHanzhi,XIONGYouhua
(ColegeofHorticultureandLandscapeArchitecture,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou510225,China)
Abstract:Excisedhypocotylsegments,leavesandshoottipsfromsterileseedlingsofMiletiaspeciosa
wereusedtoinducecalusinMSsolidmediumwithvariousphytohormonesandthesuitableresultingcal
luswasfurtherculturedinMSliquidmedium.Polysaccharidecontentsindiferentculturesandrootsof
M.speciosaweredetectedandcomparedbyphenolsulfuricacidmethod.Theresultsshowedthatalex
plants(hypocotyl,leavesandshoottips)formedcaluswithoutorganogenesisinMSsolidmediumcontai
ning1mg/L6-Benzylaminopurine(6-BA),1mg/LThidiazauron(TDZ)or1mg/L2,4-dichloro
phenoxyaceticacid(2,4-D);ExcisedhypocotylsegmentsculturedonMSmediumcontaining1mg/L
2,4-Dproducedcreamyandfragilecalus,whichgrewfastwhentransferedintoMSliquidmedium
supplementedwith075g/Lyeastextract,075g/Lacidhydrolyzedcasein,1mg/L2,4-Dand3%
(w/v)source.Thiscalusdispersedwelandkeptfor9thsubculture.However,after9thsubculture,
somelargecelaggregatesbegantoform.Weldispersedcalusandlargecalusclumpscontained201%
and207% polysaccharides,respectively,morethanthatinrootsofMspeciosa,whichindicatedthat
celculturewasasignificantwaytoproduceMiletiaspeciosapolysaccharides.
Keywords:MiletiaspeciosaChamp.;celculture;celaggregates;phenolsulfuricacidmethod;poly
saccharide
  美丽崖豆藤 (MiletiaspeciosaChamp.),又称
牛大力藤 (海南植物志)和山莲藕 (广西),为豆
科崖豆藤属藤本植物,产于福建、湖南、广东、海
南、广西、贵州和云南等地[1],以根入药,俗称
“牛大力”.美丽崖豆藤是两广地区广泛采用的药
食两用植物,具有补虚润肺和强筋活络的功效,用
于治疗风湿性关节炎、腰肌劳损和体虚白带等
症[2].现代研究表明,美丽崖豆藤根部含有苯丙
素类、三萜类化合物、植物甾醇以及多糖等物
质[3-4].多糖是牛大力的重要活性物质,药理研究
表明,牛大力多糖具有抗氧化[5]、抗炎[6]、抗疲
劳[7]和免疫调节[6,8]等作用.
网络出版时间:2016-11-21 10:28:34
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1660.S.20161121.1028.010.html
美丽崖豆藤的组织培养与快速繁殖已有较多报
道[9-13],其愈伤组织的诱导非常容易,但分化较
难.同属植物香花崖豆藤 (M.dielsianaHarmsex
Diels)也出现这种情况[14].作者对美丽崖豆藤的
愈伤进行液体培养,比较培养物与牛大力干燥根切
片的多糖质量分数,以期能够为利用生物技术手段
生产美丽崖豆藤多糖提供参考.
1 材料与方法
11 材料与试剂
美丽崖豆藤种子取自广东省江门市.牛大力切
片,广州市华宇药业有限公司.
6-苄氨基腺嘌呤 (6-Benzylaminopurine,6-
BA),上海伊卡生物技术有限公司 (纯度 ~99%).
2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-dichlorophenoxyacetic
acid,2,4-D)(纯度≥98%)和噻苯隆 (Thidiaza
uron,TDZ),Sigma公司.无水葡萄糖 (分析纯),
博奥生物科技有限公司.无水乙醇 (分析纯),国
药集团化学试剂有限公司.苯酚和硫酸 (分析
纯),广州化学试剂厂.
12 愈伤组织的诱导
成熟的美丽崖豆藤种子经质量分数01%的升
汞消毒15min,无菌水冲洗4次,接种于种子萌发
培养基 (MS+02mg/L6-BA)上萌发培养45d.
待长出高4~5cm左右含两片真叶的小苗,分别切
分叶片、茎尖和下胚轴转入 MS+1mg/L6-BA、
MS+1mg/LTDZ和MS+1mg/L2,4-D等3种不
同培养基进行愈伤组织诱导培养,所有培养基均加
入30g/L蔗糖.试验条件保持在 pH56~60,
12h光照/d,光照强度2500~3000lx.30d后统
计愈伤诱导率 (产生愈伤的外植体数/接种外植体
总数),观察记录愈伤组织的生长状态.
13 愈伤组织液体培养
将下胚轴在 MS+1mg/L2,4-D固体培养基
上诱导出的传代3次的白色、松散愈伤组织转移到
液体培养基MS+1mg/L2,4-D+075g/L酵母提
取物 (Yeastextrcat,YE) +075g/L水解酪蛋白
(Caseinhydrolysate,acid,CH)中培养,初始接
种量约10g/30mL,细胞培养初期每隔3至5d
继代1次,继代时采用倾倒法,即培养物静止10
min,倒去上清液,加入新鲜培养基,摇匀,倒入
新的培养瓶中.第4代之后每隔2周转移1次.第
4次继代时一部分悬浮物用于悬浮体系的建立,即
将悬浮物过20目筛,静置,去上清液,再加入新
鲜培养液培养,每2周继代1次.另一部分不经过
滤,继代时倒去部分上清液,加入新鲜培养液,摇
匀后分装到4~5个三角瓶中,再加入新鲜培养液
至25mL左右.观察过筛法继代和倾倒法继代后培
养物的生长状况.
14 多糖的检测
141 标准曲线的制备 标准曲线参考文献
[14]方法制作.所得标准曲线:y=00087x-
00021(式中y表示吸光度值,x表示多糖质量浓
度 (μg/mL)),R2 =09999,吸光度范围位于
01~08.
142 美丽崖豆藤愈伤培养物供试溶液的制备与
多糖质量分数测定 将上述愈伤组织培养物经抽滤
至无水滴下,并用去离子水冲洗4次,收集最后一
次滤液,作为评估培养基中多糖 (蔗糖)对愈伤
组织培养物影响的对照.愈伤培养物于50℃烘箱
中3d,至质量恒定.将烘干的样品用研钵研成粉
末,精确称取样品0300g,加100mL水,索氏提
取器105℃提取 2h,冷却后过滤,定容至 250
mL,80℃烘箱浓缩至25mL,精密量取浓缩液2
mL于15mL离心管中,加入8mL无水乙醇,冷藏
2h,4000r/min离心20min,再用体积分数80%
的乙醇洗涤 2次,离心,弃去上清液,沉淀加 5
mL去离子水水浴加热溶解,冷却后取 06mL于
10mL具塞试管中,加水至1mL,再加入1mL质
量分数5%的苯酚,摇匀,加入5mL硫酸,沸水
浴中加热20min,冷却后测定吸光度,代入标准曲
线中计算多糖质量分数 (多糖质量/样品质量),
不同培养物状态取3个样品 (生物学重复)进行
检测,每个样品重复测定3次.
143 牛大力对照品的制备与多糖质量分数测定
 牛大力切片于50℃烘箱中烘干3d,用高速粉碎
机粉碎,过3号筛.然后按142方法制备溶液,
并测定多糖,重复3次.
15 数据处理
试验数据采用 SPSS170软件进行统计处理,
结果用 “均值 ±标准差”表示,并采用 Duncans
新复极差法进行差异显著性分析.
2 结果
21 愈伤组织的诱导
在3种培养基上,各种外植体均形成愈伤组
织,没有器官发生,下胚轴在诱导培养基 MS+1
mg/L2,4-D上获得的愈伤组织量最多,生长速度
快,呈乳白色,易碎状态 (表1).
2    仲恺农业工程学院学报 第29卷 
表1 不同外植体在诱导培养基上培养30d(愈伤的诱导为30d)后愈伤组织的诱导状况
Table1 Appearanceofdiferentexplantsculturedonvariouscalusinductionmediumfor30d
外植体
Typesofexplants
接种数
Numbersofexplants
培养基
Media
愈伤组织诱导率
Frequencyofcalus
induction/%
愈伤组织状态
Typesofcalus
induced
叶片 Leaves 30 MS+1mg/L6-BA 90 白色、致密 White,compact+1)
30 MS+1mg/LTDZ 100 白色、致密 White,compact+
30 MS+1mg/L2,4-D 100 白色、松软 White,soft++
茎尖 Shoottips 30 MS+1mg/L6-BA 100 乳黄色、松软 Creamyyelow,soft+
30 MS+1mg/LTDZ 100 黄绿色、致密 Yelowishgreen,compact+
30 MS+1mg/L2,4-D 100 乳白色、松软 Creamy,soft+
下胚轴 Hypocotyls 40 MS+1mg/L6-BA 100 白色、致密 White,compact+++
40 MS+1mg/LTDZ 100 乳黄色、致密 Creamyyelow,compact+++
40 MS+1mg/L2,4-D 100 乳白色、易碎 Creamy,fragile+++++
 1)+表示愈伤组织量,数目越多表明愈伤组织量越多.Thenumbersof“+”standingforthemassofproducedcalus.
22 愈伤组织液体培养
将下胚轴在诱导培养基 MS+1mg/L2,4-D
上继代培养3次的愈伤接种到液体培养基 MS+1
mg/L2,4-D+075g/L酵母提取物+075g/L水
解酪蛋白上培养,细胞增长迅速,并迅速分散,4
d左右培养物出现褐化状况,属于正常现象,初期
每3~5d转接一次,可减轻细胞褐化,到第4次
即可得到大量的悬浮物.
过筛后的细胞生长很缓慢,到培养 15d时,
细胞稍有增殖.再继代2次后,培养物中开始出现
较大的球形颗粒,延长培养时间,生物量基本不增
加.由于细胞增殖缓慢,以及大的球形物质产生,
致使无法建立起均一稳定的悬浮系.
而不经过滤的继代方式,悬浮物中含有少量细
胞团块,其增殖速度很快,4~7d就呈稠密状态
(图1),以相同的方式继续继代培养,可在较短时
间内获得大量培养物.但培养到第10代左右,培
养物中也开始出现大的细胞块 (>2mm),呈光
滑、硬质球状、半球状形态 (图2),到后期数量
标尺Scalebar=2cm
图1 倾倒法继代7d后的悬浮细胞
Fig1 Celculturesin7dafterinoculationwith
directspilmethod
增多,个体变大,切开后内部呈一小空腔 (图3).
继续培养物质量增长变缓,预示快速增殖状态不能
继续保持.
标尺Scalebar=2cm
图2 悬浮培养中出现的大的细胞团块
Fig2 Largecelaggregatesduringthecultureprocess
标尺Scalebar=05cm
图3 体视镜下细胞团块内部呈空腔状
Fig3 Cavitiesinthecelaggregatesunderastereoscope
23 美丽崖豆藤愈伤培养物中的多糖
不同阶段培养物 (图1、图2中的培养物悬浮
液及大细胞团块)中的多糖质量分数分别为
3 第4期      程庆伟,等:美丽崖豆藤细胞培养及其多糖质量分数分析    
201%和207%之间无显著差异,而牛大力切片
多糖质量分数为104%与2种愈伤培养物有极显
著差异 (图4),表明美丽崖豆藤愈伤培养物具有
远高于根部的多糖质量分数,且其质量分数具有稳
定性.
图柱上字母不同者表示极显著差异.Diferentletersabovethecol
umnsmeaningsignificantdiferences(P<001)
图4 不同状态培养物及牛大力切片多糖质量分数
Fig4 Contentsofpolysaccharidesindiferentkindsof
culturesandrootslicesofM.speciosa
3 讨论
美丽崖豆藤无菌苗叶、茎尖和下胚轴在3种诱
导培养基上均形成愈伤组织,在仅加有6-BA的
培养基上也未见器官分化.有关美丽崖豆藤组织培
养的报道[9-13]中,再生植株的获得几乎全为丛生
芽发生型,愈伤组织分化困难,体胚发生途径则尚
无报.美丽崖豆藤组织培养中器官的间接发生型及
体胚发生有待进一步研究.
郑元升[15]从干燥美丽崖豆藤根切片测得多糖质
量分数为097%;而蔡红兵等[16]采用苯酚-硫酸法
检测得美丽崖豆藤根中的多糖质量分数最高值为
0736%.与郑元升[15]的结果较接近,表明可以采
用苯酚-硫酸法检测美丽崖豆藤中的多糖质量分数,
本试验用苯酚-硫酸法测得美丽崖豆藤愈伤组织液
体培养物中的多糖质量分数高达2%,远超其根部,
故可采用细胞培养的方法生产美丽崖豆藤多糖.
梁军等[17]在研究印楝细胞悬浮悬浮培养时发
现,直接倾倒法比移液管接种法明显要好,最终生
物量也多.用倾倒法接种,一些较大的细胞团能够
进入新的培养体系;而用移液枪接种,稍大的细胞
团不能被吸入而转移进继代培养体系.本试验中也
发现,经细胞筛过滤后的细胞增殖速度很慢,而倾
倒法继代的培养物增殖速度很快.
本试验中通过细胞筛过滤得到的细胞增殖很
慢,导致无法建立起稳定的悬浮系,所以未进行细
胞生长动力学的研究.通过倾倒法继代细胞增殖速
度非常快,远超过一般的悬浮培养,缺点是无法准
确量化培养物的继代体积及增殖速率.本试验中对
该细胞培养物进行了周期性的继代培养观察,直至
培养物不再有明显的增殖为止.结果表明,当培养
物中开始出现较多光滑的球形、半球形细胞团聚体
时,预示细胞增殖的增殖速度降低,该现象可用来
指示培养物的培养和收获;同时不同继代次数和状
态的培养物多糖含量基本相同,没有严格的时间节
点限制.所以,在生产上,当未出现上述细胞团聚
体时,可将悬浮物继续扩大培养,而当出现上述团
聚体时,则要及时采收培养物.
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【责任编辑 简友光】
4    仲恺农业工程学院学报 第29卷