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3种抗氧化剂对岩黄连愈伤组织细胞活力与抗氧化酶活性的影响



全 文 :3种抗氧化剂对岩黄连愈伤组织细胞活力与抗氧化酶活性的影响
岑忠用
(河池学院,广西宜州 546300)
摘要 以维生素 C、硫代硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮 3 种抗氧化剂添加于培养基中,研究不同浓度的抗氧化剂对岩黄连愈伤组织细胞
活力与抗氧化酶活性的影响。试验结果表明,PVP 浓度为 5 g/L 和 VC浓度为 0.20 g/L 时相对于其他处理对岩黄连愈伤组织内抗氧化酶活性
的提高影响较大,且 PVP 浓度为 5 g/L 时效果最好。
关键词 岩黄连;愈伤组织;细胞活力;抗氧化酶
中图分类号 S567.239 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)15-0075-02
Effects of Three Antioxidants on Cell Activity and Activity of Antioxidant Enzyme of Corydalis saxicola Bunting Callus
CEN Zhong-yong
(Hechi University,Yizhou Guangxi 546300)
Abstract The effects of three antioxidants on cell activity and activity of antioxidant enzyme of Corydalis saxicola Bunting callus were studied in
this experiment of which vitamin C,sodium hyposulfite and PVP were used as antioxidants. The results showed that PVP concentration of 5 g/L and the
concentration of VC for 0.20 g/L relative to other treatment had large influence of the increase of other treatments on the Corydalis saxicola Bunting
callus antioxidase activity,and the PVP concentration of 5 g/L had the best effect.
Key words Corydalis saxicola Bunting;callus;cell activity;antioxidant enzyme
岩黄连 (Corydalis saxicola Bunting)是黔桂高寒山区珍
贵的中草药材,其全草含脱氢卡维汀(岩黄连碱)等活性成
分;具有显著的抗菌、消炎、镇痛和强安定作用,并有抑制肿
瘤细胞作用;主治肝炎特别是乙型肝炎、肝硬化、肝癌等,疗
效显著 [1],由于岩黄连有巨大的经济价值,目前产品供不应
求,由此引起人们大量采挖和收购,导致岩黄连资源日益匮
乏,野生类型的岩黄连对环境条件要求十分苛刻,只生长在
石灰岩地区阴湿的岩洞口,温度在 15~25 ℃之间,属石山特
有种,产量极低,列入中国南部濒危植物名录 [2]。目前,人工
栽培主要是引种野生种,并通过种子育苗繁殖,而种子育苗
繁殖周期长,种子萌发率低,只有 15%~30%[3],这对其大面
积的人工栽培产生了一定限制,也无法满足岩黄连产品生产
所需的药源。因此,挽救岩黄连野生资源已成为当务之急,
结合现代生物技术进行组织培养、工厂化育苗已成为解决
其快速繁殖的重要途径。
国内外学者对岩黄连的组织培养进行了一定的研究,
程 华等 [4]分别用岩黄连的叶、茎、根作为外植体诱导愈伤组
织,发现叶片诱导率最高,诱导速度最快,表明叶片最适合
诱导愈伤组织 。陆瑞群等 [5]研究发现 ,岩黄连茎尖消毒效
果较好的灭菌时间是 6 min,B5 是较好的诱导芽的培养基。
苏 江等 [6]研究表明,叶柄和叶片的愈伤组织诱导率明显高
于茎节和茎尖,其中叶片诱导率最高为 46.67%。目前,关于
岩黄连愈伤组织抗氧化酶活性的研究尚未见报道。本研究以
维生素 C、硫代硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮 3 种抗氧化剂添
加于培养基中,研究不同浓度的抗氧化剂对岩黄连愈伤组
织抗氧化酶活性的影响,旨在为解决其组织培养过程的褐
化问题提供参考,从而加速其工厂化育苗的进程。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为由河池学院化生学院组培实验室提供较好
的未褐化的岩黄连愈伤组织。试验试剂:琼脂粉,蔗糖,6-
BA,TDZ,2,4-D,NAA,维生素 C(VC),硫代硫酸钠(Na2S2O3),
聚乙烯吡咯烷酮(PVP),MS培养基。
1.2 试验设计
将愈伤组织分别接到不同浓度梯度的维生素 C(VC)、硫
代硫酸钠(Na2S2O3)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)3 种抗氧化剂
处理的培养基中培养,每种抗氧化剂设计 3 个浓度梯度,
各处理培养基配方详见表 1。每个处理接 15瓶,每瓶大约接
1 g 的愈伤组织 。
培养室温度:(20+5)℃,光周期:12 h 光照,12 h 黑暗;光
照强度:1 500~2 000 lx。光照、温度均自动调控。每隔 10 d 测
定 1次生理指标,污染的不做指标测定。
1.3 测定指标与方法
POD 活性的测定采用愈创木酚法,CAT 活性的测定采
用过氧化氢法,PPO 活性的测定采用邻苯二酚法,SOD 活性
的测定采用氮蓝四唑法,MDA 含量的测定采用硫代巴比妥
酸(TBA)法,细胞活力的测定采用 TTC法。
2 结果与分析
2.1 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段细胞活力的变化
由表 2 可知 ,3 种不同的抗氧化剂处理中 ,除了处理
基金项目 广西教育厅科研项目(200911MS221);河池学院引进人才
科研启动费项目(2010QS-N008);广西高校重点实验室桂
西北特色资源研究与开发实验室资助项目(桂教科研[2006]
6 号)。
作者简介 岑忠用(1977-),男,广西田东人,硕士,副教授,从事植物组
织培养及相关的生物技术研究工作。
收稿日期 2015-07-03
处理 培养基成分
CK MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL
VC-1 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+VC 0.15 g/L
VC-2 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+VC 0.20 g/L
VC-3 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+VC 0.25 g/L
Na2S2O3-1 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+Na2S2O3 0.35 g/L
Na2S2O3-2 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+Na2S2O3 0.25 g/L
Na2S2O3-3 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+Na2S2O3 0.15 g/L
PVP-1 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+PVP 5 g/L
PVP-2 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+PVP 6 g/L
PVP-3 MS+2,4-D 0.5 μg/mL+6-BA 2 μg/mL+PVP 7 g/L
表 1 3种抗氧化剂处理及培养基种类
园艺学现代农业科技 2015年第 15期
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园艺学 现代农业科技 2015年第 15期
处理
过氧化氢酶活性
10 d 20 d
VC-1 5 9
VC-2 6 10
VC-3 7 8
Na2S2O3-1 5 6
Na2S2O3-2 6 8
Na2S2O3-3 6 9
PVP-1 6 10
PVP-2 5 9
PVP-3 4 9
CK 7 7
[U/(g·min)]
表 4 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段过氧化氢
酶活性的比较
VC-1、PVP-1 和 PVP-2 在 20 d 的培养过程中细胞活力呈降
低趋势,其他处理包括对照组都呈上升趋势。且硫代硫酸钠
浓度为 0.35 g/L 和 PVP 浓度为 7 g/L 时细胞活力明显高于
其他处理和对照组,20 d 后也仍然处于相对高的水平,且都
比 10 d时有所提高。因此,总的来说硫代硫酸钠浓度为 0.35
g/L 和 PVP浓度为 7 g/L 时对维持岩黄连愈伤组织的细胞活
力最好,而 PVP浓度为 5 g/L 时细胞活力也处于中等水平。
2.2 3 种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段过氧化物酶
(POD)活性的变化
过氧化物酶(POD)是广泛存在于植物体内且功能较多
的酶类, 在水分胁迫等逆境中可清除活性氧对细胞膜过氧
化,可参与吲哚乙酸水平调节、膜透性的调节、脂肪酸氧化
以及抗病、抗感染的伤害,减少膜脂过氧化,稳定膜系统。由
表 3 可知,处理后 10 d VC浓度为 0.15、0.20、0.25 g/L 和 PVP
浓度为 6 g/L 时过氧化物酶活性明显高于其他处理。在 20 d
的处理过程中,过氧化物酶(POD)活性在硫代硫酸钠浓度
为 0.35、0.15 g/L 和聚乙烯吡咯烷酮浓度为 5 g/L 时呈现上
升趋势,其中聚乙烯吡咯烷酮浓度为 5 g/L 时在培养 20 d 时
相对其他处理包括对照组过氧化物酶活性最高。因此,本试
验认为聚乙烯吡咯烷酮浓度为 5 g/L 时与维生素 C 和硫代
硫酸钠相比对提高过氧化物酶(POD)活性最好。
2.3 3 种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段过氧化氢酶
(CAT)活性的变化
CAT 是植物清除 H2O2 的关键酶之一。由表 4 可知,在
10~20 d 的培养过程中,3 种不同抗氧化剂处理过氧化氢酶
活性都有所上升,且在 20 d时 9种处理过氧化氢酶(CAT)活
性都比对照组高,其中 VC浓度为 0.20 g/L、PVP 浓度为 5 g/L
时过氧化氢酶(CAT)活性相对其他处理包括对照组达到最
高。因此,本试验认为 VC浓度为 0.20 g/L、PVP 浓度为 5 g/L
时对提高过氧化氢酶(CAT)活性最好。而总体来说,3 种抗
氧化剂处理岩黄连愈伤组织对提高 CAT 活性是有显著效
果的。
2.4 3 种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段超氧化物歧化
酶(SOD)活性的变化
SOD 酶是植物体内清除活性氧自由基的关键酶,其活
性的强弱与植物的抗氧化能力和抗逆性强弱密切相关。同
时,SOD 也是愈伤组织内重要的保护酶之一,参与各项重要
的生理活动,其活性的高低反映了愈伤组织的生理活性状
况 [7]。由表 5 可知,3 种不同抗氧化剂处理,培养 10 d 硫代硫
酸钠浓度为 0.35、0.25 g/L 处理超氧化物歧化酶活性明显高
于其他处理和对照组。20 d 时维生素 C、硫代硫酸钠浓度为
0.15 g/L 和 PVP 浓度为 7 g/L的处理超氧化物歧化酶活性有
显著的提高,其中 VC浓度为 0.15、0.25 g/L 和 PVP 浓度为 7
g/L 的处理超氧化物歧化酶活性较高。因此,本试验认为 VC
浓度为 0.15、0.25 g/L 和 PVP浓度为 7 g/L 的处理对提高超
氧化物歧化酶(SOD)活性最好,而 PVP 浓度为 5 g/L 时超氧
化物歧化酶(SOD)活性也处于中等水平。
2.5 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段丙二醛(MDA)
含量的变化
丙二醛(MDA)含量被用于评价植物在逆境胁迫下受伤
害的程度早己得到广泛的认可,细胞膜对逆境反应敏感,是
植物逆境攻击的主要目标。MDA 是在逆境条件下发生膜脂
过氧化作用或植物器官衰老的产物,会严重损害生物膜,通
常利用它作为膜脂过氧化指标,表示细胞膜脂过氧化程度及
对逆境的强弱,MDA 含量低,说明植物抗性强,反之,则抗性
弱。由表 6 可知,3 种不同抗氧化剂处理,10 d 时处理 VC-2、
VC-3和硫代硫酸钠丙二醛(MDA)含量比对照组低且硫代硫
酸钠浓度为 0.35 g/L 丙二醛(MDA)含量最低。20 d 时处理
VC-3、Na2S2O3-1、Na2S2O3-2 丙二醛(MDA)含量仍比对照组
(下转第 78页)
处理
细胞活力
10 d 20 d
VC-1 4.184 2.306
VC-2 0.582 4.412
VC-3 0.616 2.248
Na2S2O3-1 10.612 13.429
Na2S2O3-2 0.765 11.425
Na2S2O3-3 0.612 11.439
PVP-1 9.024 8.981
PVP-2 3.816 1.979
PVP-3 10.286 14.122
CK 0.929 9.714
[mg/(g·h)]
表 2 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段细胞活力
的比较
处理
过氧化物酶活性
10 d 20 d
VC-1 1 452 136
VC-2 1 818 346
VC-3 1 536 156
Na2S2O3-1 135 156
Na2S2O3-2 100 58
Na2S2O3-3 177 192
PVP-1 453 906
PVP-2 1 557 375
PVP-3 132 132
CK 2 950 252
[U/(g·min)]
表 3 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段过氧化物
酶活性的比较
处理
超氧化物歧化酶活性
10 d 20 d
VC-1 293 418
VC-2 158 196
VC-3 270 408
Na2S2O3-1 473 215
Na2S2O3-2 450 225
Na2S2O3-3 158 186
PVP-1 405 341
PVP-2 338 158
PVP-3 203 399
CK 428 276
(U/g)
表 5 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段超氧化物
歧化酶活性的比较
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园艺学 现代农业科技 2015年第 15期
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
处理
丙二醛含量
10 d 20 d
VC-1 0.003 020 0.001 39
VC-2 0.000 590 0.001 80
VC-3 0.000 480 0.000 56
Na2S2O3-1 0.000 290 0.001 09
Na2S2O3-2 0.000 330 0.001 20
Na2S2O3-3 0.000 520 0.001 42
PVP-1 0.001 792 0.001 67
PVP-2 0.001 040 0.002 28
PVP-3 0.000 860 0.001 16
CK 0.000 690 0.001 20
(μmol/g)
表 6 3种抗氧化剂不同浓度处理在不同阶段丙二醛含
量的比较
低,其中 VC 浓度为 0.25 g/L 时丙二醛(MDA)含量最低。因
此,本试验认为 VC浓度为 0.25 g/L 时对降低丙二醛(MDA)
含量最好。
3 结论与讨论
本试验以维生素 C、硫代硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮 3
种抗氧化剂进行单因子不同浓度处理,分别测定其细胞活
力、POD 活性、丙二醛含量、CAT 活性、多酚氧化酶活性。试
验结果表明:在细胞活力的测定中发现硫代硫酸钠浓度为
0.35 g/L 和 PVP浓度为 7 g/L 时细胞活力明显高于其他处理
和对照组,而 PVP 浓度为 5 g/L 时细胞活力也处于中等水
平;PVP浓度为 5 g/L时在培养 20 d 时相对其他处理包括对
照组过氧化物酶(POD)活性最高;VC 浓度为 0.20 g/L、PVP
浓度为 5 g/L时过氧化氢酶(CAT)活性相对其他处理包括对
照组达到最高;VC浓度为 0.15、0.25 g/L 和 PVP 浓度为 7 g/L
的处理超氧化物歧化酶(SOD)活性较高,而 PVP浓度为 5 g/L
时超氧化物歧化酶(SOD)活性也处于中等水平;VC浓度为
0.20 g/L 时多酚氧化酶(PPO)活性最低,PVP浓度为 5 g/L 时
次之;10 d 时 VC-2、VC-3 和硫代硫酸钠丙二醛(MDA)含量
比对照组低且硫代硫酸钠浓度为 0.35 g/L 效果最好,丙二醛
(MDA)含量最低,20 d 时 VC-3、Na2S2O3-1、Na2S2O3-2 丙二醛
(MDA)含量比对照组低,其中 VC浓度为 0.25 g/L 时丙二醛
(MDA)含量最低。
本试验认为 PVP浓度为 5、7 g/L和 VC浓度为 0.15、0.20
g/L 时都能分别同时提高 2 种酶的活性,而只有 VC 0.20 g/L
时多酚氧化酶(PPO)活性最低,0.35 g/L 时丙二醛(MDA)含
量最低。而总的来说,PVP浓度为 5 g/L和 VC浓度为 0.20 g/L
时相对于其他处理对岩黄连愈伤组织内抗氧化酶活性的提
高影响较大,且 PVP浓度为 5 g/L时效果最好。
4 参考文献
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(上接第 76页)
生姜生长的转折时期,要求将肥效持久的农家肥与速效化
肥结合施用 ,施腐熟优质厩肥 45 t/hm2、复合肥或硫酸铵
225~300 kg/hm2。9 月上旬,当姜具 6~8 个分枝时,正是根茎
迅速膨大时期,对土壤肥力较差和长势弱者,可施复合肥或
硫酸铵 300~375 kg/hm2,收获前 3~4 d 再浇 1 次水,以便收
获时姜块上带潮湿泥土,有利于下窖贮藏。多雨季节,搞好
田间排水,防止积水,以防姜瘟病发生。
6 病虫害防治
6.1 姜瘟病
在汉中市,姜的主要病害是姜瘟病,危害严重,主要发
生在高温多雨季节,积水田更易发生。该病主要侵害姜的根
茎,也侵害茎叶,严重时,整块田 1~2 d全部凋萎,发病后,叶
片尖端枯萎,沿着叶脉变黄,数天后,整个植株茎杆、叶片变
为黄褐色而逐渐枯死,严重时成片死亡,根茎上初为水浸状
黄褐色病斑,逐渐软化腐烂,有恶臭味。该病属细菌性病害,
主要靠灌水、雨水传播。防治要从源头做起,重在防,尽早
治。防治方法主要是实行 2~3 年轮作,以农作物为前茬较
好;选用无病姜种;选择排水良好、肥沃疏松的田块,采用高
畦栽培;配方施肥,增施钾肥;及时拔掉中心病株,在其周围
撒石灰消毒;发病后及时用 5%硫酸铜或 72%农用硫酸链霉
素可溶性粉剂灌根,或用姜瘟净 100~150 mL 对水 15 kg,进
行灌根,每株灌药液 200~500 mL,每隔 4~5 d 灌 1 次,连灌
3~5 次,尤其是在培土前后灌根,可起到预防姜瘟病发生的
作用。
6.2 姜钻心虫
属鳞翅目、螟蛾科,幼虫蛀食嫩茎,造成空心,使姜苗枯
黄凋萎,受风易折。汉中市 1 年发生 2 代,第 1 代幼虫发生
在 5月下旬至 6月下旬,第 2 代幼虫在 8 月盛发,6—8 月降
雨多的年份,危害严重。防治方法是在成虫产卵期喷 90%敌
百虫 800~1 000 倍液,或发现嫩枝折断有幼虫时,灌注 80%
敌敌畏乳油 1 000~1 200倍液,连灌 2~3次,即可控制危害[4]。
7 采收与贮藏
7.1 采收
6 月下旬,当苗有 4~5 叶时,可回收种姜。7—8 月开始
采收嫩姜,一直可收获到 9—10 月,早采的姜块肉质鲜嫩,
辣味轻,含水量多,产量低,食味鲜美,但不耐贮藏。大批采
收老姜应在临霜前进行,茎叶开始枯黄,根茎充分膨大老熟
时采收,此时采收的姜块产量高,辣味重,耐贮藏运输。
7.2 贮藏
挖出的姜不宜日晒,风干 2~3 d 后,即可入窖。新老姜
块分开贮藏。贮藏期间,窖内温度保持在 13~15 ℃,不低于
12℃,这样姜块表皮色泽好,贮藏时间长。
8 参考文献
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