全 文 ：中国农学通报 2012,28(22):242-246
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
紫背天葵(Begonia fimbritipula Hance)是广东肇庆
市鼎湖山特有的野生药用草本植物，别名丹叶、散血子，
具清热解毒、止渴生津、活血消肿、润燥止咳之功效[1-3]。
“叶背紫红”是秋海棠科紫背天葵的一个主要鉴别性状[4]，
叶片所含有独特的花青素，对观赏和药用价值都具有
重要意义。戚树源[5]最先应用层析和光谱方法，从鼎
湖山紫背天葵中分离得到 5种花青素成分，并初步确
认该色素为矢车菊素苷，属黄酮花色素(anthocyanidin)
苷类化合物，又名“BRA-90花青素”，与黑米提纯的花
色素苷种类相同，呈红色或紫红色。
但是，随着笔者研究的深入，发现紫背天葵的叶片
性状稳定性较差，在一些向阳性较好的天然坡地石壁
上，或人工引种驯化栽培的过程中，常常发现其叶背
“紫红”的典型特征不明显，甚至表现出“返绿”的情况，
被当地农家俗称为“水葵”。同时，即使在紫背天葵快
繁体系试验中[6-7]，也发现组培苗的叶片通常呈现绿色，
“叶背紫红”的性状在其再生体系中并不特别明显。花
色素苷属于黄酮类化合物，在植物中主要以糖苷的形
式存在。植物细胞中花色素苷的积累受发育阶段、环
基金项目：广东省科技计划项目“鼎湖山紫背天葵的生物学特性及其种质资源库建设”(2010B060200012)。
第一作者简介：邵玲，女，1973年出生，广东四会人，教授，硕士研究生，主要从事药用植物生理生态和种质资源研究。通信地址：526061广东肇庆市
端州区迎宾大道肇庆学院生命科学学院，Tel：0758-2716359，E-mail：shaoling@zqu.edu.cn。
收稿日期：2012-03-20，修回日期：2012-05-17。
蔗糖对鼎湖山紫背天葵组培苗生长和
花色素苷积累的影响
邵 玲，梁 廉，陈雄伟，严妙君
（肇庆学院生命科学学院，广东肇庆 526061）
摘 要：为了解决鼎湖山紫背天葵快繁体系中组培苗叶片褪红返绿的问题，以球茎芽丛为试验材料，采用
蔗糖浓度筛选法对紫背天葵花色素苷的合成进行研究。结果表明，在基本培养基（MS＋NAA 0.3 mg/L＋
IBA 0.2 mg/L＋卡拉胶 7.0 g/L）中，适当上调蔗糖浓度至45~60 g/L，有利于紫背天葵组培苗的健壮生长
及花色素苷的积累，其相对含量达0.417 μmol/(g·FW)。但蔗糖浓度≥75 g/L时，则对组培苗的生长起明
显的抑制作用。
关键词：紫背天葵；蔗糖；组培苗；花色素苷
中图分类号：Q943.1，S603.3 文献标志码：A 论文编号：2012-1017
Effect of Sucrose on Growth of Tissue Culture Seedling and Anthocyanin Accumulation
in Begonia fimbritipula Hance on Dinghushan Mountain
Shao Ling, Liang Lian, Chen Xiongwei, Yan Miaojun
(College of Life Science, Zhaoqing University, Zhaoqing Guangdong 526061)
Abstract: In order to solve the problem of tissue culture seedlings leaves faded red return green in the rapid
propagation system of Begonia fimbritipula Hance on Dinghushan Mountain. Adventitious bud with corm was
used as explants, using the sucrose concentration screening method, researched the anthocyanin synthesis of
Begonia fimbritipula Hance. Results showed that: in the basic culture medium (MS + NAA 0.3 mg/L + IBA
0.2 mg/L+carrageenan 7.0 g/L), appropriate raised sucrose concentration at 45-60 g/L，was in favor of seedling
growth more stronger and anthocyanin accumulation, relative content of anthocyanin was 0.417 μmol/(g·FW).
But when concentration of sucrose was≥75 g/L, the growth of the seedlings was obvious inhibition.
Key words: Begonia fimbritipula Hance; sucrose; tissue culture seedlings; anthocyanin
邵 玲等：蔗糖对鼎湖山紫背天葵组培苗生长和花色素苷积累的影响
境因子和诱导物质等影响。大量的植物生物技术研究
表明，离体培养的植物材料在其再生体系发育的过程
中，花色素苷的积累受糖的诱导[8-9]。糖除了通过提供
营养物质来促进花色素苷的合成以外，还可对植物细
胞产生渗透胁迫诱导植物合成花色素苷。但不同的糖
类物质对不同物种花色素苷的呈色影响不同，其中，蔗
糖是刺激花色素苷呈色的最主要的糖类物质[10]。孟祥
春等[11]在光和糖对非洲菊花色素苷积累的研究中证实，
通过在培养基中加入蔗糖，可以显著提高非洲菊花瓣
的花色素苷含量。王惠珍等[9]通过比较 7种不同碳源
对鸡冠花(Celosia cristata var. pyramidalis)愈伤组织花
色素苷积累的试验也表明，蔗糖对花色素苷的诱导效
果明显优于其他各种碳源。但是，目前已有的研究大
多是应用蔗糖提高植物离体的呈色细胞或花器官的花
色素苷产量，而对绿色植物组培苗植株体内花色素苷
的稳定性研究则未见报道。鉴于秋海棠科紫背天葵叶
片的独特表征，为稳定其“叶背紫红”的性状，笔者在筛
选出紫背天葵壮苗培养基的基础上，研究不同的蔗糖
浓度对紫背天葵组培苗生长和花色素苷积累的影响，
以期为培育地道的紫背天葵组培苗，完善本物种快繁
体系，更好地繁育或保存鼎湖山特有植物的种质资源
提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
研究试验于2010年3月在肇庆学院生命科学学院
校重点实验室进行。
1.2 试验材料
供试的紫背天葵采自鼎湖山国家级自然保护区草
塘片区，均为本地野生资源，经愈伤组织诱导和不定芽
分化增殖后，选取苗高约 1.0 cm、球茎直径约为 0.3~
0.5 cm、稍带1~2条不定根的球茎芽丛作为外植体。
1.3 试验方法
1.3.1 紫背天葵组培苗生根配方的设计 以MS＋NAA
0.3 mg/L＋IBA 0.2 mg/L＋卡拉胶 7.0 g/L为基本培养
基。蔗糖浓度筛选实验时，蔗糖浓度分别为 20、30、
45、60、75、90、120 g/L，依次标记为T1、T2、T3、T4、T5、T6、
T7，调整pH 6.0左右。
1.3.2 培养条件设置 将接种后的瓶苗存放于
(25 ± 1)℃，空气相对湿度 70%，光照强度为 8~
10 μmol/(m2·s)，每天光照10 h的条件下培养。每隔10
天记录芽丛生根及植株生长情况，50天后开瓶准确测
定不定根数目、根长、球茎的状态、叶片及其组培苗的
生长状况。
1.3.3 花色素苷的测定 称取 0.1 g叶片，用 5 mL甲醇:
盐酸(99:1，V/V)于暗下 4℃浸提花色素苷。待叶片完
全褪色后，提取液用紫外-可见分光光度计(Lambda
25, Perkin-Elmer Inst, USA)于450~700 nm作吸收光谱
扫描。花色素苷含量以ΔA530~600值及标准的花青素-3
葡萄糖苷的消光系数(31.6 mmol/L)·cm-1计算[12]。
1.3.4 统计分析 试验和数据均重复测定 3次，用
Duncan新复极差法分析处理数据间的显著性差异。
2 结果及分析
2.1 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗不定根生长的影
响
从表 1可知，在植物激素、光照、温度相同的条件
下，30~60 g/L的蔗糖浓度均有利于紫背天葵球茎芽丛
不定根的生长，新生的不定根数多，根较长，呈乳白
色。之后，随着蔗糖浓度的提高，根的长势显著下降
(P<0.01)，新生的不定根的数目少，甚至不长根（浓度
为 120 g/L时），组培苗随着根的枯死而逐渐枯萎。因
此，综合不定根的质量状况分析，紫背天葵球茎芽丛不
定根生长的最佳蔗糖浓度为60 g/L。
2.2 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗球茎和不定芽生
长的影响
表 2可见，适宜蔗糖浓度范围内(20~75 g/L)，紫
背天葵组培苗球茎呈明显生长态势，球茎逐渐变
编号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
IBA/(mg/L)
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
NAA/(mg/L)
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
蔗糖浓度/(g/L)
20
30
45
60
75
90
120
不定根长度/cm
1.21±0.65 b
1.41±0.52 ab
1.42±0.32 ab
1.68±0.69 a
0.45±0.21 c
0.75±0.21 c
—
不定根数目/条
22±9.95 a
16±2.53 b
15±3.58 b
13±1.87 bc
8±3.51 d
9±3.27 d
—
根质量状况
细长，乳白
稍长，乳白
中长，乳白
粗短，米黄
粗短，黄褐
粗短，褐色
枯死
表1 不同蔗糖浓度对紫背天葵球茎芽丛生根的影响
注：“－”表示不长根或根已枯死。同一列数字后不同小写英文字母表示处理间差异达5%显著水平。下同。
·· 243
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大，其外观形态与野生型球茎相似，表面为数层未
分化为膜质的细胞层，呈绿色或浅红色至深红色。
当蔗糖浓度高达 90 g/L以上时，球茎变形、变色，最
终呈黑褐色而趋于枯亡。从球茎的生长情况分析，
60 g/L的蔗糖浓度对紫背天葵组培苗球茎生长较为
有利。
图 1显示，适当提高培养基中蔗糖的浓度可促进
紫背天葵组培苗不定芽的生长，在T3和T4培养基中，
不定芽数量达到22个以上，当蔗糖浓度超过了75 g/L
时，不定芽诱导显著减少，甚至不萌长新芽。
2.3 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗叶片及其苗丛生
长的影响
不同浓度的蔗糖对紫背天葵组培苗苗丛及其叶片
生长的影响不同。图2显示，30~60 g/L的蔗糖处理有
利于外植体的生长，培养50天后苗丛的生物增长量是
起始时的3.3倍以上。其中，以45 g/L的蔗糖浓度诱导
球茎芽丛的增殖效果最好，苗丛重量增加极显著(P<
0.01)。但是，高浓度的蔗糖(≥75 g/L)则显著抑制了组
培苗的整体生长，苗丛高度明显下降，叶片有皱缩、发
黄、枯萎的情况（表 3）。当蔗糖浓度为 20~60 g/L时，
表2 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗球茎生长的影响
编号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
IBA/(mg/L)
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
NAA/(mg/L)
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
蔗糖浓度/(g/L)
20
30
45
60
75
90
120
球茎直径/cm
0.40±0.06 c
0.43±0.04 c
0.47±0.11 bc
0.53±0.13 ab
0.59±0.17 a
0.53±0.25 ab
0.55±0.14 ab
球茎外观状态
圆形、椭圆形，绿色
椭圆形，绿色
椭圆形，绿色、浅红色
椭圆形，绿色、紫红色
椭圆形，绿色、红褐色
椭圆形、不规则形，黄绿色
不规则形，黄绿色、黑褐色
编号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
IBA/(mg/L)
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
NAA/(mg/L)
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
蔗糖浓度/(g/L)
20
30
45
60
75
90
120
苗丛高度/cm
1.45±0.34 b
1.46±0.22 b
1.63±0.37 a
1.47±0.22 b
0.51±0.16 c
0.55±0.24 c
0.42±0.08 c
叶片大小/cm
0.61±0.23 b
0.73±0.13 b
0.83±0.18 b
1.17±0.20 a
0.44±0.06 bc
0.67±0.22 b
0.32±0.08 c
叶片状态
淡绿、有白斑，微卷
淡绿、有白斑，微卷
浅红、有白斑，伸展、微卷
红色、有白斑，伸展、微卷
红色、有白斑，伸展、微卷
浅红、有白斑，微卷、皱缩
黄绿，皱缩，多数枯死
红色素积累
—
*
**
****
***
**
—
0
5
10
15
20
25
30
20 30 45 60 75 90 120
蔗糖浓度/(g/L)
不
定
芽
数
量
/个
图1 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗不定芽生长的情况
表3 不同蔗糖浓度下紫背天葵组培苗苗丛质量的生长情况
注：叶片红色素积累程度分别表示为：“－”没有红色素积累，“*”微红，“**”浅红，“****”紫红。
0
5
10
15
20
20 30 45 60 75 90 120
蔗糖浓度/(g/L)
苗
丛
重
量
/g
培养 0 d
培养 50 d
图2 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗苗丛重量的影响
·· 244
邵 玲等：蔗糖对鼎湖山紫背天葵组培苗生长和花色素苷积累的影响
紫背天葵组培苗的生长基本正常，平均高度均超过
1.45 cm。20 g/L和 120 g/L 2种蔗糖浓度的处理均没
有诱导紫背天葵组培苗叶片积累红色素，叶片为绿
色。然而，在 30~90 g/L的浓度范围内，蔗糖处理明显
诱导组培苗“叶背紫红”的性状。从其红色素积累程度
表明，60 g/L的蔗糖浓度对紫背天葵组培苗叶红色素
的积累程度最好。
2.4 不同蔗糖浓度中紫背天葵组培苗叶片花色素苷的
含量
进一步定量分析紫背天葵组培苗叶片花色素苷含
量可知（图3），20~120 g/L的蔗糖处理与叶中花色素苷
的含量呈明显的倒“U”形相关性，60 g/L和75 g/L的蔗
糖浓度是诱导紫背天葵叶片花色素苷含量最高的培养
系，其次则为45 g/L，此时叶片花色素苷的产量也达到
(0.208±0.141) μmol/(g·FW)。
3 结论与讨论
（1）适度上调培养基中蔗糖的浓度至 45~75 g/L，
可显著增强紫背天葵组培苗植株及其叶中花色素苷的
合成。蔗糖调控离体花瓣呈色的现象在风信子
(Hyacinthus orientalis) [13]、月季 [14]和香石竹 (Dianthus
caryophyllus) [15]中均取得较好的效果，但对彩叶植物植
株或其叶中花色素苷诱导的相关研究则未见报道。研
究认为，蔗糖增强离体花瓣的着色机制在于花色素苷
合成途径中大部分结构基因和调节基因的表达均受控
于蔗糖，蔗糖诱导了花瓣细胞内花色素苷合成途径中
相关基因的表达从而调控花瓣的呈色反应[10,12-13]。本
研究中，紫背天葵叶中富含的矢车菊素苷，是生物合成
花色素苷的前体产物之一[5,16]，据此推测其呈色机制与
花器官相似。在已报道的紫背天葵快繁体系中，培养
基碳源（蔗糖）设计的浓度均采用30 g/L[6-7]。但该浓度
处理下，紫背天葵组培苗呈明显的“返绿”现象，其“叶
背紫红”的独特表征几乎消失。因此，为全面了解蔗糖
对紫背天葵植株的呈色效果，在确定基本生根培养基
的基础上，笔者仅以蔗糖为变量，设计20~120 g/L的筛
选浓度。结果清晰显示，适度提高培养基中蔗糖含量
对紫背天葵组培苗花色素苷的积累起显著促进作用。
较低的蔗糖浓度(20 g/L)时，叶片几乎没有红色素积累
（表3，图3），苗丛生物增长量低（图2）；但是，当培养基
的蔗糖从 30 g/L提高至 75 g/L时，叶中花色素苷含量
显著上升近 10倍(P<0.01)，叶态伸展，叶背紫红，苗丛
生长旺盛。这揭示蔗糖对紫背天葵组培苗的生长和花
色苷积累都起着重要的生理代谢调控功能。蔗糖不仅
为球茎芽丛外植体的生长提供了新器官（不定根、球
茎、叶片）建成的物质基础，同时，蔗糖也作为一种胞外
信号分子[10,17]，在适度高浓度时有效激活了胞内花色素
苷的信号转导网络途径，从而调控紫背天葵植株体内
花色苷的生物合成。本研究结果对其他彩叶植物快繁
体系中叶色性状的稳定具有较好的指导意义。
（2）适度上调培养基中蔗糖的浓度至 45~60 g/L，
有利于秋海棠科球茎类植物紫背天葵组培苗健壮生
长。组织培养以繁育地道、健壮种苗为主旨。因此，对
于球茎类植物紫背天葵，需要综合考虑组培苗的增殖
量和叶片花色苷优良性状保持这2个方面。蔗糖作为
培养基中的碳源，适当提高其浓度至 45~60 g/L，对紫
背天葵组培苗的生长有明显促进作用，表现在不定根、
叶片的质量状况较好，球茎较为粗壮，其中，不定芽和
苗丛生物增长量则以 45 g/L的蔗糖处理最佳。但是，
过高浓度的蔗糖并不利于外植体的生长和花色素苷的
合成。当蔗糖浓度为 75 g/L时，苗丛的生长质量明显
下降；蔗糖浓度≥90 g/L时，甚至极显著地抑制了花色
素苷的合成，球茎和不定芽的生长受抑，组培苗逐渐萎
缩或枯死，表现出明显的蔗糖高渗透压负效应。这与
魏明等[18]利用蔗糖诱导霍山石斛类原球茎合成多糖的
作用效果相类似。因此，在基本培养基（MS＋NAA
0.3 mg/L＋IBA 0.2 mg/L＋卡拉胶 7.0 g/L）中，适度上
调蔗糖浓度至45~60 g/L，有利于紫背天葵组培苗的健
壮生长及其“叶背紫红”野生性状的稳定，对培育鼎湖
山道地的紫背天葵组培苗具有良好的优化效果。
参考文献
[1] 谢宗万.中药材品种论述[M].上海:上海科学技术出版社,1984:
115-122.
[2] 赵秀贞.常用青草药彩色图集[M].福州:福建科学技术出版社,
0.000.05
0.100.15
0.200.25
0.300.35
0.400.45
20 30 45 60 75 90 120
蔗糖浓度/(g/L)
花
色
素
苷
/[
μm
ol
/(
g·F
W
)]
图3 不同蔗糖浓度对紫背天葵组培苗叶片
花色素苷含量的影响
·· 245
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
2008:94.
[3] 潘超美,黄海波.中草药原植物鉴别图集[M].南宁:广西科学技术
出版社,2007.
[4] 中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴(第 1册)[M].北京:科
学出版社,2002:175-177.
[5] 戚树源.鼎湖山紫背天葵花青素成份的分析[J].植物生理学通讯,
1987(4):45-49.
[6] 李耿光,张兰英,朱宝卿.紫背天葵的愈伤组织诱导和器官分化[J].
植物学报,1983,25(3):238-244.
[7] 陈雄伟,陈刚,王瑛华.TDZ和CPPU对鼎湖山紫背天葵不定芽诱
导的影响[J].安徽农业科学,2009,37(27):13336-13338.
[8] Han S S. Role of sucrose in bud development and vase life of cut
Liatris spicata (L.) Willd[J]. Hort Science,1992,27:1198-1200.
[9] 王惠珍,邓日烈,刘丽屏,等.碳源和氮源对鸡冠花愈伤组织生长及
花色素苷积累的影响 [J].佛山科学技术学院学报,2007,25(4):
60-64.
[10] Solfanelli C, Poggi A, Loreti E, et al. Sucrose-specific induction of
the anthocyanin biosynthetic pathway in Arabidopsis[J]. Plant
Physiol,2006,140:637-646.
[11] 孟祥春,张玉进,王小菁.非洲菊花序的离体培养及其舌状花花色
素苷积累的调控[J].华南农业大学学报,2005,26(3):56-59.
[12] Reddy V S, Dash S, Reddy A R. Anthocyanin pathway in rice
(Oryza sativa L.): identification of a mutant showing dominant
inhibition of anthocyanins in leaf and accumulation of
proanthocyanins in pericarp[J]. Theor Appe Genet,1995,91:301-312.
[13] Hosokawa K, Fukunaga Y, Fukushi E, et al. Production of acylated
anthocyanins by blue flowers of Hyacinthus orientalis regenerated
in v itro[J]. Phytochemistry,1996,41:1531-1533.
[14] Kuiper D, van Reenen H S, Ribot S A. Effect of gibberellic acid on
sugar transport into petals of Madelon rose flowers during bud
opening[J]. Acta Hortic,1991,298:93-95.
[15] Minakuchi S, Ichimura K, Nakayama M, et al. Effects of
high-sucrose concentration treatments on petal color pigmentation
and concentrations of sugars and anthocyanins in petals of bud cut
carnations (Dianthus caryophyllus) [J]. Hortic Res (Japan),2008(7):
277-281.
[16] Shao L, Shu Z, Sun S L, et al. Antioxidation of anthocyanins in
photosynthesis under high temperature stress[J].J Integr Plant Biol,
2007,49(9):1341-1351.
[17] 王小菁,孟祥春,彭建宗.花色形成与花生长的调节控制[J].西北植
物学报,2003,23(7):1105-1110.
[18] 魏明,姜绍通,罗建平.霍山石斛类原球茎在气升式反应器中补料
培养合成多糖[J].工程学报,2007,7(2):375-379.
·· 246