全 文 ：植物生理学通讯 第41卷 第4期，2005年8月482
磁胁迫对烟草细胞生长和CoQ10 含量的影响
吴玉荷* 胡章立 张永夏
深圳大学生命科学学院， 广东深圳 518060
提要 用 0.4 T 恒定磁场处理烟草细胞 0.5~1.5 h 后，细胞活力和存活率可受到一定的影响，但处理间差异不显著。处理
0.5~1.0 h 的细胞分裂指数和细胞生物量显著提高，分别提高 15.4% 和 49.6%，细胞干重分别提高 18.4% 和 42.3%，但 CoQ10
的生物合成和积累受抑。处理 1.5 h 的细胞分裂和细胞生长受抑，但 CoQ10 的生物合成和积累得到促进，CoQ10 含量提高
25.2%。
关键词 悬浮培养；细胞分裂指数；CoQ10；细胞活力
Effect of Magnetic Field on Cell Growth and CoQ10 Content of Tobacco
(Nicotiana tobaccum L.)
WU Yu-He*, HU Zhang-Li, ZHANG Yong-Xia
College of Life Science, Shenzhen University, Shenzhen, Guangdong 518060, China
Abstract The effect of magnetic field on tobacco (Nicotiana tobaccum L.) cell growth and CoQ10 production
was studied. The results showed that exposure to 0.4 T magnetic field for 0.5~1.5 h could indistinctively affect
the cell viability and survival rate, for 0.5~1.0 h could increase mitotic index and cell biomass markedly, but the
CoQ10 content was decreased. After exposed to the magnetic field for 1.5 h, the CoQ10 content was higher
(25.2%) and the cell biomass was lower (18.1%) than that of the control.
Key words suspension culture; cell mitotic index; CoQ10; cell viability
收稿 2004-12-09 修定 2005-03-17
资助 深圳市科技三项费用项目(200217)。
*E-mail: wuyh@szu.edu.cn，Tel: 0755-26535286
CoQ10 (coenzyme Q10)是一种醌环类化合物，
称为类维生素物质。它至少是3种线粒体酶(多酶
复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)的辅酶，化学结构为 6 位碳
上连有一个十单位异戊二烯侧链的2,3-二甲氧基-
5-甲基-1,4-苯醌衍生物，其醌环在氧化呼吸链中
起传递电子和质子的作用[1]。临床上广泛用于心
血管病的治疗，对急性癌症和病毒性肝炎等也有
一定的疗效，可提高人体免疫力，保养皮肤，增
加细胞活力。Ikeda等[2]最先从烟草组织培养细胞
中分离出 CoQ10 结晶，采用植物细胞培养技术生
产 CoQ10 是当前的研究热点。细胞培养的关键是
如何增加细胞生物量和次生代谢产物的含量，利
用合理的外界条件促进细胞生长，再利用合适的
胁迫条件使细胞从初生代谢转向次生代谢，是提
高次生代谢产物的常用手段之一[3,4]。本文用恒定
磁场处理烟草悬浮细胞，探讨其对细胞生长和
CoQ10 合成的影响，以期能为调控细胞代谢提供
参 考 。
材料与方法
烟草(Nicotiana tobaccum L.)品种K326，由
广东南雄烟草研究所提供。实验中的水解酪蛋
白、6-糠基氨基嘌呤(6-furfurl aminopurine, KT)、
2,4-D (2,4-dichlorophenoxy acetic acid) 均购自中国
医药集团上海化学试剂公司，酵母粉为 O X O I D
LID., Basingstore, Hampshire, ENGLAND产品，
CoQ10 标准品由Sigma公司生产，其余为市售分析
纯、生化试剂或色谱纯试剂。测定仪器为 H P
agilent 1100 series高效液相色谱仪，磁场为DW-
6000 多功能磁疗装置，调节磁场强度为 0.4 T。
磁场处理和悬浮培养 先取盆栽烟草叶片洗
净，用体积分数为 70% 乙醇浸泡 5~8 s，再用质
量分数为0.1% HgCl2溶液消毒8~10 min，无菌水
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冲洗5~6 次，切成约0.5 cm×0.5 cm 小块，接种
于MS +1.5 mg·L-1 6-BA+1.0 mg·L-1 NAA培养基中
诱导愈伤组织。21 d后，将获得的愈伤组织转入
Ls+0.05 mg·L-1 6-BA +1.0 mg·L-1 2,4-D+1.0 mg·L-1
NAA培养基中进行继代培养。每隔21 d继代1次，
连续继代 6 次，获得分散度好的疏松愈伤组织。
将此愈伤组织转到继代养基上培养7 d 作为悬浮培
养的“种子”细胞，每瓶准确称取 4 g“种子”
细胞，接种于100 mL的三角瓶中(内含30 mL Ls+
1.0 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 2,4-D+0.05 mg·L-1 6-
BA+1.5% 酵母膏的悬浮培养基)，每组 10 瓶，分
别置0.4 T旋转磁场中处理0.5、1.0和1.5 h，以
不处理的为对照。磁场处理完毕后从磁场取出，
先测定细胞活力和细胞成活率，然后放在转速为
105 r·min-1的摇床上，于(25±1)℃暗中培养10 d，
隔天定期取样测定细胞分裂数，培养结束后测定
细胞干重和 CoQ10 含量。各处理重复 3 次，取平
均 数 。
细胞活力的测定 用TTC法[5]，测定时取200
mg(FW)细胞置于试管中，分别加入0.1 mol·L-1 pH
7.0 的磷酸缓冲液和0.4% TTC 溶液各 2.5 mL 混
匀，于25℃下避光静置13~16 h后细胞即变成红
色。弃去上清液，加入5 mL 蒸馏水洗涤细胞3~4
次，加入 5 mL 95% 乙醇，置于 60℃水浴中 30
min。在此期间，轻轻摇动试管 1~2 次，静置于
室温下至细胞完全无色。取上清液，以分光光度
计测定 485 nm 处的吸光值(OD485)。
细胞存活率的测定 取少量悬浮细胞，用滴
管吹吸，将细胞打散混匀。取 1 滴细胞悬液置于
干燥清洁的载片上，加 1 滴中性红染色，盖上盖
玻片于普通光镜下镜检。先在低倍镜下选择分散
较好、细胞着色清楚的细胞，再用高倍镜观察细
胞。每个样品计数1 000个以上细胞，纪录活细胞
数与死细胞数。按公式: 存活率(%)=活细胞数/总
的细胞数(活细胞数+死细胞数)×100% 计算存活
率。
细胞分裂指数的测定 用醋酸洋红染色、镜
检，每个样品检测1 000个左右细胞，分别记录分
裂细胞数和间期细胞数。然后，按公式：分裂
指数(%) =分裂期细胞数/细胞总数(分裂期细胞数+
间期细胞数)×100% 计算分裂指数。
细胞干重的测定 将培养液减压抽滤后得的细
胞 6 0℃烘干至恒重后称重。抽提与测定 C o Q 1 0
时，将烟草细胞与丙酮按1∶2(m/V)混合、研磨、
过滤，滤渣重复抽提 2 次，合并滤液，用 0.5 倍
石油醚萃取 2 次，得 CoQ10 的抽提液，并将抽提
液置于旋转蒸发器(60℃)上蒸干，用10 mL 无水
乙醇溶解，即得到 HPL C 测定的样本。用 HPL C
测定烟草细胞培养物中 CoQ10 含量。
结果与讨论
1 磁场对细胞活力和存活率的影响
测定各处理细胞的生活力和存活率的结果(图
1、2)表明，磁场对细胞活力和存活率有一定影
响，但处理间的差异不显著(P>0.05)。
2 磁场对细胞分裂指数的影响
细胞经磁场处理 1 h 后，再进行悬浮培养，
可显著地提高细胞分裂指数(P<0.01)，尤其是对
数生长期的细胞分裂指数。此期的分裂指数比未
作处理的提高 49.7%，但细胞的迟滞期和培养周
期延长。磁场处理0.5 h的与未作处理的相比差异
不显著，而磁场处理1.5 h的细胞分裂指数有下降
图1 磁场对细胞生活力的影响
Fig.1 Effect of magnetic field on cell viability
图 2 磁场对细胞存活率的影响
Fig.2 Effect of magnetic field on cell survival rate
植物生理学通讯 第41卷 第4期，2005年8月484
的趋势(图 3)。磁场强度一定，处理时间不同，
细胞效应表现不同[6]，这与前人的结果相同。在
该处理时间范围内所表现出的促进或抑制的效应可
能是此范围内的最佳阈值，但更宽广的磁场处理
时间和磁场强度范围的效应还须进一步探讨。
3 磁场对细胞干重和CoQ10合成的影响
培养周期结束后测定细胞干重和CoQ10含量的
结果表明，磁场处理0.5~1.0 h的细胞生物量显著
提高，但抑制了 CoQ10 的合成和积累。磁场处理
1.5 h的细胞生物量虽然降低，但CoQ10 含量却有
所提高(表1)。这可能与植物细胞对外界刺激所产
生的防御反应有关[7]。通常认为，磁场对细胞的
效应主要是因为细胞在磁场作用下，可造成细胞
内磁通量的变化，由此导致产生感应电流，使细
胞内的电子和离子的传递发生改变，细胞内酶的
活性也发生改变，从而导致细胞产生一系列的生
理变化[8]。
参考文献
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图 3 磁场对细胞分裂指数的影响
Fig.3 Effect of magnetic field on mitotic index
表1 磁场处理对细胞生长和CoQ10含量的影响
Table 1 Effect of magnetic field on cell
biomass and CoQ10 content
处理时间/h 生物量/g(DW)·L-1 CoQ10含量/mg·L-1
0 11.44 2 756.5
0.5 13.54 2 025.0
1.0 16.28 1 822.8
1.5 9.39 3 451.8