全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·研究报告· 2008年第3期
收稿日期:2008-03-20
作者简介:邓日烈(1964-),男,广东乐昌人,硕士,实验师,主要从事生物技术研究和实验工作;E-mail:drlie3588@163com
通讯作者:聂呈荣(1966-),男,广西贺州人,教授,博士,主要从事分子生态、农业生态和作物遗传育种研究;E-mail:niecr@126.com
花色素苷属黄酮类化合物,是广泛存在于植物中的次生代谢物质,可赋予植物体鲜艳夺目的色彩。花
色素苷作为天然色素,可用作食品、化妆品的着色剂,有些还具有药用价值,与人工色素相比,具有无毒、无
副作用等优点[1]。但其色素的生产和提取受到植物资源、生长季节、提取工艺等方面的限制。因此,利用植
物细胞培养技术生产包括花色素苷在内的次生物质是当前生物工程中最活跃的研究领域之一[1]。
凤尾鸡冠花 Celosiacristatavar.pyramidalis)为苋科植物,叶、茎特别是穗部呈鲜艳红色,花色素苷含量
较高。鸡冠花红色素可作为天然色素并具有药用价值。以凤尾鸡冠花诱导产生的愈伤组织为材料,研究不
同种类和水平植物生长调节剂对鸡冠花愈伤组织生长和花色素苷积累的影响,为利用生物工程生产花色
素苷进行基础研究的积累工作,并为工厂化生产天然色素提供基础。
1 材料和方法
1.1 供试材料
凤尾鸡冠花愈伤组织 JSA10洋红系[2](由植物组织培养室诱导保存)。
1.2 试验方法
1.2.1 不同种类和水平生长调节剂配比组合 基本培养基为 B5,添加不同种类和水平的生长调节剂,共设
植物生长调节剂对鸡冠花愈伤组织生长及花色素苷
积累的影响
邓日烈 王惠珍 吴文花 刘丽屏 聂呈荣
(佛山科学技术学院 作物遗传育种研究所,佛山 528231)
摘 要: 通过不同种类和水平植物生长调节剂对鸡冠花愈伤组织生长及花色素苷积累的影响。试验实验结果
表明:2,4-D0.2+BA1,2,4-D0.2+KT5,NAA2+BA1和 IAA2+BA1为适合愈伤组织生长和花青素积累的几种组合,其中以
2,4-D0.2+BA1组合的培养基效果最好,愈伤组织鲜重增长最快且花色素苷产量最高。
关键词: 植物生长调节剂 鸡冠花 愈伤组织生长 花青素积累
TheEfectsofPlantGrowthRegulatorsonCalusGrowthand
AnthocyaninProductioninCelosiacristatavar.pyramidalis
DengRilie WangHuizhen WuWenhua LiuLiping NieChengrong
(InstituteCropGreneicandBreeding,FoshanUniversity,Foshan528231)
Abstract: TheefectsofplantgrowthregulatorsoncalusgrowthandanthocyaninproductioninCelosiacristata
var.pyramidaliswasstudiedinthispaper.Diferentcombinationandconcentrationofplantgrowthregulatorswere
comparedforcalusgrowthandanthocyaninaccumulation.JSA10wasusedtoinvestigatetheefectofplantgrowth
regulatorsoncalusgrowthandanthocyaninproduction.2,4-D0.2+BA1,2,4-D0.2+KT5,NAA2+BA1 andIAA2+BA1 were
suitablecalusgrowthandpigmentation,ofwhich2,4-D0.2+BA1wasthebestcombination.TheB5medium supplemented
with0.2mg/L2,4-Dand1mg/LBAwasthebestforcalusgrowthandaccumulatinganthocyanin.
Keywords: Plantgrowthregulator Celosiacristatavar.pyramidalis Calusgrowth Anthocyaninaccumulation
2008年第3期
计 BA0.5+2,4-Dx(BA浓度为 0.5mg/L),2,4-D0.2+BAx(2,4-D浓度为 0.5mg/L),2,4-D0.2+KTx,BA1+NAAx(BA
浓度为 0.5mg/L)4种配比组合。X为筛选浓度,浓度梯度分别为 0、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、50、100
(mg/L)。培养基中蔗糖 40g/L,琼脂 6g/L,pH5.8。
1.2.2 接种和培养条件 每瓶培养基为 25ml,接种 1g色泽鲜艳疏松的新鲜愈伤组织。每处理 3次重复。
各处理接种后将培养基置于立式的培养架上。培养温度为 25℃±2℃,光照强度 2000lx,光照周期 14h/d,培
养周期为 15d。
1.2.3 愈伤组织生长量的测定 愈伤组织接种培养后第 15d,用镊子取出每瓶愈伤组织块进行称重,为每
瓶愈伤组织的鲜重(gFW)。
1.2.4 花色素苷相对含量的测定 花色素苷含量测定依据 Weiss等[3]的方法。取 1g鲜重愈伤组织放入 10ml
的离心管中,加入 1%盐酸甲醇 5ml,在 4℃温度下浸提 1h,然后离心取上清液。测定上清液在 530nm和
657nm波长的 OD值。以公式 A校=OD530~0.25OD657计算花色素苷相对含量,结果以每克鲜重(gFW)的花色
素苷相对含量(A校)表示。
1.2.5 花色素苷相对产量的计算 每瓶愈伤组织中花色素苷产量以相对产量表示,花色素苷相对产量
(A校×gFW)=花色素苷相对含量(A校)×每瓶愈伤组织的鲜重(gFW)。
2 结果与分析
2.1 2,4-D浓度对愈伤组织生长和花色素苷积累的影响
2,4-D浓度对愈伤组织生长的影响结果,见图 1。低浓度的 2,4-D可促进愈伤组织的生长,当它的浓度
为 0.2、0.1和 0.05mg/L时,愈伤组织生长量显著大于其它浓度的培养基。以 0.2mg/L为最高生长量,比不加
2,4-D的要高 8倍之多。当 2,4-D浓度大于 0.2mg/L时,愈伤组织生长量就开始下降。表明 2,4-D在促进
愈伤组织生长方面是不可少的,但浓度不宜过高。
不同浓度的 2,4-D对花色素苷的含量影响是极显著的 (图 1)。2,4-D浓度为 0.2、0.5和 1mg/L时,花
色素苷的含量显著高于其它浓度的。2,4-D浓度为 0.2mg/L时含量为最高。花色素苷产量也以 2,4-D浓度
为 0.2mg/L达到最高,并显著高于其它浓度的。综合愈伤组织生长、花色素苷的含量和产量,2,4-D的浓度
以 0.2mg/L为佳。在不含 2,4-D的培养基上,愈伤组织中也可积累花色素苷,与其它含 2,4-D培养基的相
比所降低的程度不是很大。
2.2 BA浓度对愈伤组织生长和花色素苷积累的影响
与 2,4-D相比,不同浓度的 BA对愈伤组织生长的影响不是很大(图 2),在 F3培养基上 BA浓度在
0.2～5mg/L之间,愈伤组织鲜重差异不明显,BA浓度大于 10mg/L时不利于愈伤组织生长。BA对花色素苷
的积累影响很明显(图 2)。在不含 BA的培养基中,愈伤组织中几乎不积累花色素苷,说明 BA可促进花色
素苷的积累。BA浓度在 2mg/L以下时,花色素苷含量随 BA浓度升高而上升,BA浓度在 2mg/L时达到最
高。BA浓度在 10mg/L以上抑制花色素苷的合成。在实验中,花色素苷产量主要与花色素苷含量相关,BA
浓度为 2mg/L时的花色素苷相对产量最高。
2.3 KT浓度对愈伤组织生长和花色素苷积累的影响
不同浓度的 KT对愈伤组织生长的影响不是很有规律(图 3)。浓度在 20mg/L以下的 KT对愈伤组织生
长量的影响差异不是很大。浓度高于 20mg/L对愈伤组织的生长有抑制作用。
花色素苷的积累要求的 KT浓度较高,浓度的范围也广。浓度为 2mg/L、5mg/L、10mg/L和 20mg/L时愈
伤组织中花色素苷的含量显著高于其它浓度的(图 3)。KT浓度在 0.2mg/L以下,对花色素苷的积累不利,
说明 KT在花色素苷方面有促进作用。结合对愈伤组织生长的影响,KT的浓度选在 5mg/L时可达到较高产
量。KT与 BA的在愈伤组织生长和花色素苷积累方面的作用较相似。
2.4 NAA浓度对愈伤组织生长和花色素苷积累的影响
邓日烈等:植物生长调节剂对鸡冠花愈伤组织生长及花色素苷积累的影响 171
生物技术通报Biotechnology Buletin 2008年第3期
不同浓度的 NAA对愈伤组织生长的影响不是很大,浓度 20mg/L以下的 NAA对愈伤组织生长的差异不
明显(图 4)。但在浓度为 1mg/L时愈伤组织鲜重达到最大,与其它浓度的差异达到显著水平。浓度在 50mg/
L以上对愈伤生长起抑制作用。
图 1 2,4-D对愈伤组织生长及花色素苷积累的影响 图 2 BA浓度对愈伤组织生长及花色素苷积累的影响
图 3 KT对愈伤组织生长及花色素苷积累的影响 图 4 NAA浓度对愈伤组织生长及花色素苷积累的影响
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2008年第3期
对花色素苷的积累所要求 NAA的适宜浓度范围在 1～5mg/L。NAA浓度在 2mg/L时花色素含量达到最
高。并且是整个生长调节剂浓度和配比实验中含量最高,说明 NAA和 BA组合有利于花色素苷的积累。
3 讨论
用细胞生物工程技术,进行次生代谢物大规模生产有效成分时,次生代谢物的产量是考虑的关键因素
之一。次生代谢产物在愈伤组织中的合
成,不仅受到本身种性的控制,外界的培
养条件对次生代谢产物的形成和积累有
很大的影响。特别是培养基成分中添加
的生长调节剂,直接影响到愈伤组织的
生长及有效成分的合成和积累。植物生
长调节剂在组织培养中及积累次生代谢
物中的作用是十分关键的,并且具有相当的特异性,对每一种植物或不同外植体的影响有差异。在本试验
中,2,4-D,BA,KT,NAA在鸡冠花愈伤培养中的适宜浓度和组合如表 1所示。
在 BA+2,4-D的组合中,2,4-D的适宜浓度在 0.2mg/L,BA的适宜浓度为 1～2mg/L。在 BA0.5+2,4-D0.2
和 2,4-D0.2+BA2两个组合中,愈伤组织的生长量是较高的,每瓶可达 20g以上鲜重,但花色素苷含量与其
它两个组合来比要低,特别是 BA浓度在 0.5mg/L时。说明 2,4-D和 BA均能很好地促进愈伤组织的生长,
在花色素苷积累方面,2,4-D的浓度应低,BA的浓度在 1～2mg/L较为合适。在 2,4-D和 KT组合中,花色
素苷含量有明显提高,但愈伤组织生长量下降了。NAA和 BA的组合中,花色素苷的含量最高,但愈伤组织
生长量也不高。
生长调节剂在愈伤组织培养中的作用有较多的报道,周吉源等[4]报道 2,4-D0.5mg/L和 BA1mg/L组合
的培养基上华黄芪愈伤组织生长较好,这与实验结果 2,4-D低浓度促进愈伤生长相近。而在麻黄愈伤组织
培养中,同样是 2,4-D和 BA结合使用,但 2,4-D浓度较高,为 2mg/L。在玫瑰茄愈伤组织培养中,杜金华
等[54]采用 2,4-D和 KT的组合,KT浓度较低为 0.2mg/L,他们认为高 KT浓度时,愈伤组织结团性严重,低
浓度时愈伤组织分散性好,并可诱导花色素苷的产生。
实验结果表明,2,4-D对愈伤组织的生长有促进作用,对花色素苷的积累影响不大,2,4-D的浓度不宜
高,在 0.2mg/L最适宜。BA和 KT作用类似,均可促进花色素苷的积累,有效浓度分别为 2mg/L和 5mg/L。
NAA在 2～10mg/L明显促进花色素苷的合成。在表 1的 4个适宜组合中以 2,4-D0.2mg/L+BA2mg/L的花
色素苷产量最高。这可为利用生物工程技术工厂化生产花色素苷提供参考。
参考 文献
1 李燕,王春兰,郭顺星,等.中国药学杂志,2006,41(9):651~655.
2 王惠珍,孟祥春,王小菁.北方园艺,2004,(1):58~60.
3 WeissD,HalevyAH.Planta,1989,179:89~96.
4 周吉源,戴均贵.华中师范大学学报(自然科学版),1997,31(1):77～81.
5 杜金华,张开利,郭勇.郑州粮食学院学报,1997,18(4):89～93.
表 1 对愈伤组织生长和花色素苷积累适宜的浓度及组合比较
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