免费文献传递   相关文献

几种调控因子对生物反应器培养东北刺人参不定根的影响



全 文 :学术园地 Academic Field
PRACTICAL FORESTRY TECHNOLOGY  13 








 






几种调控因子对生物反应器培养东北刺人
参不定根的影响*
于 丹 朴炫春 李 阳 魏楠楠 廉美兰
(延边大学长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室 吉林 延吉 133002)
[摘 要] 以东北刺人参不定根为材料,探讨不定根反应器培
养过程中通气量、接种密度、反应器大小对其增殖生长的影响。
结果表明,在含有4L培养基的5L气升式反应器中,当通气
量为300mL/min时不定根长势最佳,鲜质量和干质量最大,
分别为92.2、9.5g/L;当接种密度为5g/L(鲜质量)时不定根
的增殖效果明显好于其它处理,增殖系数最大为19.6;同时,
研究证实了5L反应器的培养条件基本适用于10L和20L反
应器的扩大培养。
[关键词] 东北刺人参 不定根 生物反应器 增殖
DOI:10.13456/j.cnki.lykt.2014.10.004
东北刺人参(Oplopanax elatus Nakai)为五加科
刺参属植物,又名刺参,多年生落叶灌木,其分布区域
十分狭窄,主要分布于我国吉林省长白山区及朝鲜、
俄罗斯远东山区[1]。东北刺人参有类似人参之功效,
主治神经衰弱、阳痿、精神分裂症、低血压、糖尿病等
症,并具有抗真菌、解热、镇痛和抗衰老的作用[2]。由
于其疗效显著,且无任何毒副作用,在长白山区被称
作“木本人参”[3]。天然生长的东北刺人参存在结实
率低;移栽成活率低;无性繁殖出现“假死”现象;繁殖
材料来源短缺等问题,导致其人工繁殖和栽培困
难[4-5]。由于东北刺人参资源短缺,使其开发利用受
到影响。因此,利用细胞工程手段通过培养植物细
胞、组织或器官获取有效物质成为解决这一问题的一
种有效途径。。
目前,关于东北刺人参不定根的悬浮培养已获得
成功[6-7],但悬浮培养规模小,不适于规模化生产,而
生物反应器培养可降低生产成本,缩短生长周期、实
现标准化,而且可不受时间和区域的局限进行周年生
产[8]。因此,解决了东北刺人参野生植株濒危及人工
*国家自然科学基金,东北刺人参不定根反应器培养机制及抗氧
化特性研究(31260182)
作者简介:于丹(1989-),硕士研究生,从事植物组织培养方面的
工作。
通讯作者:廉美兰(1963-),教授,博士,从事植物组织培养及生物
反应器应用研究。
栽培难度大的问题,为商业化生产提供了一种新的途
径。目前,生物反应器也逐渐应用于植物组培快繁
中[9],利用反应器进行培养的成功与否受很多因素的
影响。为此,本试验以东北人参不定根为试验材料,
探讨在生物反应器中通气量和接种密度对其不定根
生长的影响,同时对反应器大量扩繁东北刺人参不定
根也进行了研究,旨在寻找最佳的培养条件,为东北
刺人参不定根的工厂化生产提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
将20g东北刺人参不定根接种于含有4L液体
培养基(MS+IBA 3mg/L+白糖50mg/L(pH 值
5.8))的5L气升式反应器内进行暗培养,通气量为
200mL/min,30d后将不定根取出切成1cm大小作
为试验材料。
1.2 试验方法
1.2.1 通气量对反应器内不定根增殖生长的影响 
为了探明通气量对反应器内不定根生长的影响,在超
净工作台内无菌条件下称取20g(鲜质量)不定根,切
成1cm的小段,接种到5L气球型气升式反应器中
(液体培养基:4L),培养基为MS+IBA 3mg/L+白
糖50mg/L(pH值5.8)。将通气量分别调节为200、
300、400、500mL/min。每个处理各重复3次。培养
温度25±2℃,相对湿度70%,暗培养,30d后调查
不定根的鲜质量、干质量,并计算不定根的增殖
系数。
1.2.2 接种密度对反应器内不定根增殖生长的影响
 向含有4L的液体培养基的5L反应器中分别接入
2.5、5.0、7.5、10.0g/L的不定根,通气量为300mL/
min(依 据 1.2.1 的 试 验 结 果)。其 它 条 件 同 试
验1.2.1。
1.2.3 不同大小反应器对不定根增殖生长的影响 
依据1.2.2的试验结果,将5、10、20L生物反应器内
分别注入4、8、16L液体培养基,接种密度为5.0g/
L,通气量为300mL/min。其它条件同试验1.2.1。
学术园地 AcademicField
14  PRACTICAL FORESTRY TECHNOLOGY








 






1.3 生物量测定和数据分析
将培养30d的不定根从反应器内取出,用自来水
冲洗2~3次,再将各处理的不定根分别装入标记好
的纱布袋中,利用脱水机甩干其表面的水分,称其鲜
质量。然后放入40℃烘干箱烘干2d,完全干燥后称
不定根干质量。
增殖系数=(收获时质量-接种时质量)/接种时
质量。
利用SPSS11.5软件程序,采用邓肯氏新复极差
法进行比较,显著水平为0.05,对试验进行分析。
2 试验结果
2.1 通气量对反应器内不定根增殖生长的影响
反应器内通入适量的空气,可使培养物和培养液
充分混合,以利于培养物对养分的吸收,为植物的生
长以及代谢产物的积累提供溶解氧。由表1可见当
通气量为300mL/min时,不定根增殖效果最佳,鲜质
量(92.2g/L)、干质量(9.5g/L)和增殖系数(17.4)分
别达到最大,随着通气量继续增加,其生物量呈下降
趋势。
表1 通气量对反应器内东北刺人参不定根生长的影响
通气量(mL/min) 鲜质量(g/L) 干质量(g/L) 增殖系数
200
300
400
500
66.0c
92.2a
81.1b
60.4d
6.7c.
9.5a
8.1b
6.8c
12.2c
17.4a
15.2b
11.1d
  注:同列不同字母表示在0.05水平上差异显著注,下同。
2.2 接种密度对反应器内不定根增殖生长的影响
向含有4L液体培养基的5L反应器中分别接入
2.5、5.0、7.5、10.0g/L的不定根进行培养,在接种第
10d时,不定根开始变粗且分化出白嫩的不定根,
15~18d所有处理中的不定根浮于液体表面,30d后
进行收获。结果表明,当接种密度为5.0g/L时,不定
根的质量、质量和增殖系数达到最大值,显著优于其
它处理,分别为103.1g/L、10.1g/L、19.6。因此,在
5L反应器中接种密度为5.0g/L时适宜东北刺人参
不定根增殖生长(见表2)。
表2 接种密度对反应器内东北刺人参不定根生长的影响
接种密度(g/L) 鲜质量(g/L) 干质量(g/L) 增殖系数
2.5
5.0
7.5
10.0
41.0c
103.1a
80.6b
82.9b
3.9d
10.1a
8.9b
9.1c
15.4b
19.6a
9.8c
7.3d
2.3 不同大小反应器对不定根增殖生长的影响
表3为不定根在不同容积反应器中的培养情况,
不定根在5L、10L和20L反应器中长势均较好,增
殖效果无显著性差异,增殖系数分别达到19.46、
19.92和20.14。由此可见,利用5L反应器培养东北
刺人参不定根的条件,基本适用于10L和20L反应
器的扩大培养。
表3 不同大小反应器对不定根生长的影响
反应器大小(L) 鲜质量(g/L) 干质量(g/L) 增殖系数

10
20
102.3a
104.6a
105.7a
10.2a
10.3a
10.5a
19.46a
19.92a
20.14a
3 小结与讨论
(1)在反应器培养过程中空气的注入量是非常重
要的参数。反应器中通入适量的空气,可将培养物和
培养液充分混合,以利于培养物对养分的充分吸收,
为植物的生长以及代谢产物的积累提供必要的溶解
氧[10-11]。溶解氧速率过大时则因流体动力学胁迫使
植物生长受到抑制,过小起不到相应的效果。在本研
究中,当通气量为300mL/min时,不定根长势最好,
鲜质量和干质量最大,分别为92.2g/L、9.5g/L。
(2)在组织培养过程中,接种密度与植物体生长
分化有着密切的联系。适当的接种密度是生物反应
器培养中调节器官形成和生长必不可少的重要因素
之一[12-13],接种密度过高会加速培养物达到生长极
限,限制营养成分和氧气的利用率,抑制其正常生长,
加速衰老;而接种密度过低,浪费培养空间和成本,并
延长培养时间,也不利于培养物的正常生长[14-15]。本
试验结果表明,在5L气升式生物反应器内不定根接
种密度以5g/L 增殖效果最佳,增殖系数最大为
19.6。同时,验证了利用5L反应器的培养条件,可进
行10L和20L反应器的扩大培养,为东北刺人参的
大规模生产提供理论依据。
参考文献:
[1] 王季平 .长白山志[M].长春:吉林文史出版社,
1989,198.
[2] 付爱华,张宏桂,张 林 .东北刺人参挥发油抗真菌实
验及临床研究[J].中华皮肤科杂志,1997(5):310.
[3] 张 鹏,刘继生,潘宜才,等 .东北刺人参人工扩繁技术
研究现状[J].延边大学农学学报,2003,25(1):65-68.
[4] 柳丽,王荣生,钱淑文 .刺人参引种试栽观察[J].中药
材,1989,12(10):11-12.
造林与经营 Silviculture &Management
PRACTICAL FORESTRY TECHNOLOGY  15 








 






德州市黑松成活率的探讨
张玉兰 冯建英
(德州学院生态与园林建筑学院 山东 德州 253023)
[摘要]  黑松在土壤多为盐碱地的德州不易成活,种植后往
往大量死亡,造成巨大经济损失。通过对黑松科学细致的管护
与粗放的管护对比实验,得出其成活率分别为98%与63%,说
明科学管理可以提高黑松在德州的成活率,并可推广到其他绿
化树种,以创造良好的经济效益与社会效益。
[关键词] 黑松 科学管理 粗放管理 成活率 经济效益
DOI:10.13456/j.cnki.lykt.2014.10.005
随着美丽德州及农村城镇化的实施,道路边及住
宅小区的绿化便提到了重要位置,德州市经济开发区
南外环、北外环及德滨高速、京沪高铁附近大面积进
行了绿化,绿化树木的成活率便成了绿化达标的尺
度,成了美丽德州的标签,成了绿化公司效益的代名
词。由于德州春季干旱少雨多风,土壤盐碱化,绿化
树木不易成活,特别是南方树种,如松、柏等,由于树
苗价格昂贵,往往成片死亡,给绿化单位造成巨大经
作者简介:张玉兰,女(1963-),副教授,从事病虫害防治及绿化
树木栽培管理研究。
济损失。如何提高绿化树木的成活率,使损失最低,
效益最大,成了众多部门需要解决的问题。通过对同
一时间、同一路段种植的黑松进行科学细致的管理,
与粗放管理的黑松(Finus thunbergii Parl.)进行对
比,看其成活率的高低,以指导以后的林业生产。
1 实验仪器与药品(材料)
1.1 实验仪器
上海维邦机械有限公司生产的 WS-16手动喷
雾器、托盘天平。
1.2 药品(材料)
胸径为3cm左右的黑松、强力生根壮苗剂、氨基
酸铁水剂、乐斯本(48%毒死蜱乳油)、30%旱立停[2
-(乙酰氧基)苯甲酸]可溶性粉剂、蒸馏水、克碱明星
可溶性粉剂、pH值试纸。
2 实验部分
2.1 实验地点
由于黑松价格昂贵和道路的特殊性,不能像其他
试验一样按常规五点或其他方法取样。在经济开发
[5] 张庆武,贾世昌,曹长青 .东北刺人参仿生栽培试验
[J].特产研究,1992(2):20-21.
[6] 李慧娟,廉美兰,高 日,等 .盐浓度、碳源和磷酸盐浓
度对东北刺人参不定根悬浮培养的影响[J].安徽农业
科学,2012,40(22):11229-11230.
[7] 李慧娟,高 日,廉美兰,等 .IBA、NAA和蔗糖浓度对
东北刺人参不定根增殖生长的影响[J].中国农学通报,
2011,27(05):281-283.
[8] 朴炫春,廉美兰,王守明 .利用生物反应器大量生产人
参不定根[J].林业科技,2007,32(06):54-56.
[9] 李铁军,朴炫春,廉家盛,廉美兰 .利用生物反应器接
触培养法增殖笃斯越橘丛生苗[J].林业科学,2012,48
(11):130-133.
[10] Lee EJ,Mobin M,Hahn EJ,et a1.Effects of sucrose,
inoculum density,auxins,and aeration volume on cel
growth of Gymnema sylvestre[J].Journal of Plant Biol-
ogy,2006,49(6):427-431.
[11] Ahmed S,Hahn EJ,Paek KY.Aeration volume and
photosynthetic photon flux affect cel growth and sec-
ondary metabolite contents in bioreactor cultures of
Morinda citrifolia[J].Journal of Plant Biology,2008,
51(3):209-212.
[12] Debabrata S,Ramesh C,Prakash S N.Effect of inocu-
lation densityon potato micropropagation[J].Plant Cel
Tiss Org Cult,1997,48(1):63.
[13] Monette P L.Influence of size of culture vessel on in
vitro proliferation of grape in liquid medium[J].Plant
Cel Tiss Org Cult,1983,2(4):327.
[14] Lee CW,Shuler ML.The effect of inoculum density and
conditioned medium on the production of ajmalicine and ca-
tharanthine from immobilized Catharanthus roseus cels[J].
Biotechnology and Bioengineering,2000,67(1):61-71.
[15] Huang SY,Hung CH,Chou SN.Innovative strategies
for operation of mist trickling reactors for enhanced
hairy root proliferation and secondary metabolite pro-
ductivity[J].Enzyme and Microbial Technology,2004,
35(1):22-32.★
(栏目责任编辑 张作芳)