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A study on cell suspension culture and flavonoids accumulation of Stellera chamaejasme

瑞香狼毒细胞悬浮培养及黄酮积累的研究



全 文 :书瑞香狼毒细胞悬浮培养及黄酮积累的研究
王文星,安琪,汪莹,王猛,曹成有
(东北大学理学院生物技术研究所,辽宁 沈阳110004)
摘要:以瑞香狼毒顶芽、叶片和茎段为外植体,考察不同植物生长调节剂对愈伤组织诱导率及生长状态的影响。由
疏松型的愈伤组织建立稳定的瑞香狼毒细胞悬浮培养体系,采用正交试验法初步研究碳源种类和植物生长调节剂
对细胞生长和黄酮积累的影响。结果表明,在附加了2,4D1.0mg/L+NAA0.1mg/L的 MS培养基上诱导茎段
可获得适于悬浮培养的疏松型愈伤组织,诱导率达到90%。正交试验中各因素对细胞生长和黄酮含量的影响效应
均为2,4D>碳源>NAA>6BA;较高浓度的2,4D、NAA和6BA均有利于细胞生长和黄酮积累;蔗糖最有利于
细胞生长和黄酮积累,其次是葡萄糖和果糖;适于细胞生长和黄酮积累的培养基为:MS+2,4D2.0mg/L+NAA
1.0mg/L+6BA0.5mg/L+蔗糖30g/L。细胞生长与黄酮积累呈极显著正相关(犚2=0.967),犘<0.01,这属于
生长偶联型的次生代谢模型。
关键词:瑞香狼毒;细胞悬浮培养;黄酮;碳源;植物生长调节剂
中图分类号:Q949.761.1;Q942  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)06013208
  瑞香狼毒(犛狋犲犾犾犲狉犪犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲)为瑞香科狼毒属多年生草本植物,又名断肠草,分布于东北、华北、西南、西
北等地的干草原、沙质草原和典型草原上,是我国重要的传统中药[1]。自20世纪60年代起,我国学者已从瑞香
狼毒中分离并鉴定出30多种化合物,主要包括甾醇、酚类成分、氨基酸、三萜类、蒽甙、狼毒甙及有毒高分子有机
酸等[2]。其中酚类成分中的黄酮类化合物[3,4]因有抗肿瘤[5]、抗 HIV[6]、抑菌[7]、杀虫[8,9]等药用价值而被广泛研
究。
由于瑞香狼毒这些药用成分主要通过定期到生长地取材再分离纯化来获取,难免会受到植物收获期、地理环
境、土壤结构、季节气候、植物病虫害等因素影响,因而,在产业化过程的研究中还可以考虑用细胞悬浮培养方式
来获取。这一途径具有生产周期相对较短,不受地区和季节限制,避免病虫危害,所得产物品质稳定,利于大规模
培养,且可人为调控细胞生长及其药用成分的代谢途径获得“高产细胞株”等优点[10],已成为开发药用植物资源
的重要途径。利用植物细胞悬浮培养生产黄酮类化合物的研究报道已有不少。其中,袁宗泉等[11]报道了细胞生
长期、苯丙氨酸和放线菌-D对银杏(犌犻狀犽犵狅犫犻犾狅犫犪)黄酮产量的影响;赵德修等[12,13]报道了不同理化因子对水母
雪莲(犛犪狌狊狊狌狉犲犪犿犲犱狌狊犪)培养细胞中黄酮形成的影响以及高产黄酮雪莲细胞系的筛选等。Smith和Reid[14]对植
物细胞悬浮培养与黄酮类化合物的积累关系及李燕等[15]对植物组织和细胞培养中黄酮类物质积累的影响因素
进行了阐述;罗建平等[16,17]报道了茉莉酸甲酯、水杨酸和一氧化氮诱导及稀土元素对怀槐(犕犪犪犮犽犻犪犪犿狌狉犲狀狊犻狊)
悬浮培养细胞异黄酮合成的影响及细胞结构变化;崔兴华等[18]报道了黑暗培养条件下甘薯(犐狆狅犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪狊)悬
浮细胞黄酮类物质的积累情况。尽管上述这些报道为其他植物细胞培养及黄酮积累的研究提供参考,但是每种
植物基因型及生长条件等存在差异,因而没有标准的培养条件来适合所有植物的细胞培养及产物积累。由于目
前尚未见到有建立瑞香狼毒细胞悬浮培养体系以及用来积累黄酮的研究报道,所以本研究通过不同植物生长调
节剂组合诱导瑞香狼毒顶芽、叶片和茎段,得到松散型愈伤组织,然后建立稳定的细胞悬浮培养体系,用正交试验
方法初步研究碳源种类、2,4二氯苯氧乙酸(2,4dichlorophenoxyaceticacid,2,4D)、α萘乙酸(naphthaleneace
ticacid,NAA)和6苄氨基腺嘌呤(6benzylaminopurine,6BA)对瑞香狼毒细胞生长和黄酮积累的影响,为进
一步研究和开发利用瑞香狼毒细胞生产黄酮类物质提供参考。
132-139
2010年12月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第19卷 第6期
Vol.19,No.6
 收稿日期:20100329;改回日期:20100525
基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD26B04)和国家大学生创新性实验计划项目(080105)资助。
作者简介:王文星 (1973),女,辽宁沈阳人,讲师,博士。Email:wangwenxing@126.com
通讯作者。Email:caochengyou@163.com
1 材料与方法
1.1 供试材料
本试验所采用的材料是瑞香狼毒幼苗,于2008年5月上旬采自内蒙古翁牛特旗乌兰敖都地区碱化草场
(43°02′N,119°39′E),幼苗连根取回后栽在花盆中复壮,备用。
1.2 方法
1.2.1 愈伤组织的诱导与继代 在离体培养中,外植体是决定培养是否成功的关键因素之一,大多数植物在其
生长刚开始的季节采样较好,往往较易培养成功[19]。在天气晴朗的中午12:00-14:00时,从瑞香狼毒幼苗上剪
取生长旺盛的新枝置于烧杯中,用纱布封口后流水冲洗4~5h,在超净工作台上取其顶芽(约1.0cm长)、叶片
(沿叶脉剪几个裂口)或无腋芽的茎段(约1.0cm长),先用75%乙醇浸泡30s,再用5%次氯酸钠溶液消毒10
min和无菌水漂洗5遍后,无菌滤纸吸干表面水分,接种于附加不同植物生长调节剂的 MS固体培养基(含30
g/L蔗糖和7g/L琼脂,pH5.8~6.0)上。每组15瓶,每瓶接种3个外植体。在培养温度为(25±2)℃,光照强
度为40μmol/(m
2·s),光照12h/d下,诱导愈伤组织。愈伤组织诱导率=(每组诱导愈伤组织数÷每组接种外
植体总数)×100%。以附加1.0mg/L2,4D和0.1mg/LNAA的 MS固体培养基为继代培养基,每25d愈伤
组织继代1次。
1.2.2 细胞悬浮培养体系的建立 取继代培养2或3次的松散型愈伤组织,转入与继代培养基相同配方的100
mL液体培养基中,接种量为鲜重40g/L,120r/min振荡悬浮培养。每7d将细胞经40目筛网过滤后接种入新
鲜培养基中,经过4或5代的培养,逐渐形成稳定的悬浮细胞系。自细胞悬浮培养开始,每3d用已灭菌的吸管
吸取1滴约黄豆粒大小的培养液置于载玻片上,放在相差显微镜(德国徕卡)下观察悬浮细胞的形态、分散程度,
用成像系统拍照。
1.2.3 细胞生长测定 参照文献[20],自接种日起,每3d取10mL细胞悬浮液测定1次,5000r/min离心10
min,去上清液,蒸馏水洗涤3次,过滤后称得细胞鲜重(FW,g/L),60℃烘干至恒重即得细胞干重(DW,g/L),试
验重复3次。
1.2.4 黄酮的提取和含量测定 参照文献[21]方法提取和测定细胞黄酮。收获瑞香狼毒悬浮细胞,蒸馏水漂洗
3次,60℃干燥至恒重,称取0.5g研磨并过100目筛网后,加75%乙醇15mL,超声提取60min。取出,放冷至
室温,用0.22μm一次性滤膜过滤,补足损失溶液。取2.5mL于10mL容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀,即
得供试品溶液,试验重复3次。以芦丁为标准品(购自中国药品生物制品检定所),用 UV2100分光光度计测定
510nm下的吸光度值并绘制标准曲线,得芦丁质量浓度犆(g/L)与吸光度犃的线性回归方程为犃=0.0127犆+
0.0005,相关系数狉=0.9999。然后测定供试品溶液的吸光度值,从标准曲线上计算出该溶液的黄酮含量。
1.2.5 试验设计与统计分析 在前面基础上,利用正交试验考察培养基中碳源种类、2,4D、NAA和6BA 四种
因素对瑞香狼毒细胞生长和黄酮积累的影响。选用L9(34)正交表进行4因素3水平(表1),共9种组合试验,所
用碳源浓度均为30g/L,pH均为5.8~6.0。各组合均采用250mL三角瓶,装液量为100mL,接种量为鲜重40
g/L,MS培养基为基本培养基,每组接种5瓶,试验重复3次,结果取平均值。培养温度均为(25±1)℃,振摇速
度为120r/min,暗培养。细胞培养18d时收获每L细胞干重,用细胞增长量(g/L)=细胞收获量-接种量,细胞
增长率(%)=细胞增长量×100/接种量,表示各组合
的细胞生长变化。同时根据1.2.4中方法测定各组合
的细胞黄酮含量。用SPSS11.5软件分析数据,以方
差分析、极差分析、相关性分析和最小显著差数法
(LSD)多重比较。
2 结果与分析
2.1 愈伤组织的诱导与继代
外植体和植物生长调节剂是获得所要愈伤组织的
关键因素[22,23],即使相同品种的不同外植体之间也会
表1 犔9(34)正交设计的因素与水平
犜犪犫犾犲1 犔9(34)狅狉狋犺狅犵狅狀犪犾犱犲狊犻犵狀犳犪犮狋狅狉狊犪狀犱犾犲狏犲犾狊
水平数
Levels
因素Factors
A/碳源
Carbonsource
B/2,4D
(mg/L)
C/NAA
(mg/L)
D/6BA
(mg/L)
1 蔗糖Sucrose 0.5 0.1 0.0
2 葡萄糖Glucose 1.0 0.5 0.1
3 果糖Fructose 2.0 1.0 0.5
331第19卷第6期 草业学报2010年
存在差异[24]。结果表明,瑞香狼毒顶芽、叶片和茎段的
图1 不同外植体和植物生长调节剂组合
对愈伤组织诱导率的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犲狓狆犾犪狀狋狊犪狀犱狆犾犪狀狋犵狉狅狑狋犺狉犲犵狌犾犪狋狅狉
犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狅狀犮犪犾狌狊犻狀犱狌犮狋犻狅狀狉犪狋犲
   A:6BA1.0mg/L+NAA0.01mg/L;B:6BA0.1mg/L+NAA
1.0mg/L;C:6BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L;D:2,4D1.0mg/L;
E:2,4D2.0mg/L;F:2,4D1.0mg/L+NAA0.1mg/L
脱分化能力存在明显的差别(图1)。在相同生长调节
剂组合下,茎段的愈伤诱导率都是最高,其次是叶片,
最低是顶芽。比较不同生长调节剂组合可看出,附加
2.0mg/L2,4D的培养基对所有外植体的愈伤诱导
率皆最高,其次是附加了1.0mg/L2,4D+0.1mg/L
NAA组合,而所有附加了6BA的培养基上的外植体
愈伤诱导率均较低。从愈伤组织生长状态来看,顶芽
仅能诱导出绿色致密的小团愈伤组织,且生长缓慢,少
数能由芽生芽途径出苗(图2A);叶片和茎段在附加
6BA的培养基上都诱导出绿色致密的愈伤组织,且生
长较慢(图2B,C);叶片在附加2,4D的培养基上能诱
导出黄绿色较致密的愈伤组织;茎段在附加了1.0
mg/L2,4D+0.1mg/LNAA的培养基上才能诱导
出黄绿色、质地松散易碎、颗粒小、生长旺盛的愈伤组
织(图2D),它们常作为悬浮培养的起始材料,在此培
养基上继代这种生长旺盛、松散易碎的愈伤组织。
图2 瑞香狼毒细胞悬浮培养体系的建立
犉犻犵.2 犈狊狋犪犫犾犻狊犺犿犲狀狋狅犳犮犲犾狊狌狊狆犲狀狊犻狅狀犮狌犾狋狌狉犲狊狔狊狋犲犿狅犳犛.犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲
 A:一个顶芽形成一株苗Aplantletgeneratedfromabud;B:诱导叶片获得愈伤组织Calusinducedfromleaf;C:MS+6BA0.1mg/L+NAA1.0
mg/L诱导茎段获得愈伤组织CalusinducedfromstemsegmentonthemediumofMS+6BA0.1mg/L+NAA1.0mg/L;D:MS+2,4D1.0mg/L
+NAA0.1mg/L诱导茎段获得愈伤组织CalusinducedfromstemsegmentonthemediumofMS+2,4D1.0mg/L+NAA0.1mg/L;E:悬浮细
胞启动Thestartupofsuspensioncel;F:悬浮培养细胞系Suspensionculturecellines;G:初期悬浮细胞(×200)Suspensioncelsatearlystage
(×200);H:继代3次悬浮细胞(×400)Suspensioncelsproliferated3times(×400);I:继代4次悬浮细胞(×400)Suspensioncelsproliferated4
times(×400)
431 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
2.2 细胞悬浮培养体系的建立及形态观察
挑选继代2或3次后的松散易碎的愈伤组织转入与继代培养基相同配方的液体培养基中振荡培养。初代培
养时细胞生长缓慢,细胞分散不均匀,底部有大小不一的细胞团(图2E),继代4代后生长加快,悬浮系分散均匀,
没有明显的大颗粒细胞团出现(图2F)。通过相差显微镜观察,第1代细胞多数成团,细胞内含物少,形状不规
则,似钩形向外延伸(图2G);第2和3次继代后,细胞团变小,形状趋于长圆形(图2H);第4次继代后,基本由多
个细胞组成,形状接近球形,细胞核大,内含物较多(图2I)。经过4或5次继代以后,就建立起分散性好、生长周
期较短的稳定瑞香狼毒悬浮细胞系,用于其次生代谢产物的研究中。
2.3 悬浮细胞生长及黄酮积累的时间进程
图3 瑞香狼毒细胞生长和黄酮积累的时间进程
犉犻犵.3 犜犻犿犲犮狅狌狉狊犲狅犳犮犲犾犵狉狅狑狋犺犪狀犱犳犾犪狏狅狀狅犻犱狊
犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀犻狀犛.犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲
图3是在附加1.0mg/L2,4D+0.1mg/L
NAA的 MS液体培养基上继代5次后的瑞香狼毒
悬浮细胞生长以及黄酮积累随培养时间的变化情
况。悬浮细胞的生长曲线基本符合“S”型,0~6d
为延迟期,6~15d为指数生长期,15d后进入稳定
期。悬浮细胞的干重以及黄酮的积累都随培养时间
的增加而增加,培养18d后细胞干重和黄酮含量都
基本保持不变(图3),表明瑞香狼毒悬浮培养细胞
中黄酮生物合成与细胞生长属于生长偶联型的次生
代谢模型。
2.4 不同因素组合对瑞香狼毒细胞生长和黄酮含
量的影响
在上面研究的基础上,进一步采用L9(34)正交
试验,考察不同碳源种类和植物生长调节剂对瑞香狼毒细胞生长和黄酮积累的影响。收获培养18d的悬浮细胞
进行细胞增长率和黄酮含量的测定,其结果见表2。9种组合之间的细胞生长有较大差异:分别利用葡萄糖和果
糖作碳源的4和7号细胞生长最慢,黄酮含量也最少,为0.46mg/g;利用蔗糖作碳源的3号细胞生长最旺盛,细
胞增长率达到453%,黄酮含量最多,达到2.14mg/gDW。
4种因素对瑞香狼毒细胞生长和黄酮含量的影响效应关系均为2,4D>碳源>NAA>6BA(表2,3)。对细
胞生长而言,2,4D和碳源的影响均达到显著水平(犘<0.05),其中以2.0mg/L2,4D和蔗糖影响最为显著(表
2,3);对细胞中黄酮含量而言,4种因素均有显著影响(犘<0.05),其中以2.0mg/L2,4D、蔗糖、1.0mg/L
NAA和0.5mg/L6BA影响最为显著。各因素的理论最佳水平组合为:适宜细胞生长的培养基为 MS+2,4D
2.0mg/L+NAA0.5mg/L+6BA0.5mg/L+蔗糖30g/L;利于细胞中黄酮积累的培养基为 MS+2,4D2.0
mg/L+NAA1.0mg/L+6BA0.5mg/L+蔗糖30g/L(表2)。由于NAA对细胞生长影响不显著,而对黄酮
含量影响显著,所以NAA含量可用1.0mg/L而不受影响。综合上述结果,可以得出既适于瑞香狼毒细胞生长
又利于细胞中黄酮积累的适宜培养基为:MS+2,4D2.0mg/L+NAA1.0mg/L+6BA0.5mg/L+蔗糖30
g/L。
2.5 瑞香狼毒细胞增长率与黄酮积累的关系
瑞香狼毒细胞增长率与黄酮含量的变化趋势相一致(表2),其线性相关系数(犚2)为0.967(狀=9),犘<0.01,
呈极显著正相关关系。这表明随着细胞密度的增加,细胞中黄酮类物质积累也越多,这与2.3的结果一致,也与
黑暗条件下甘薯悬浮细胞黄酮类物质积累的结果一致[18],因而在瑞香狼毒悬浮细胞培养中,黄酮含量受细胞密
度等因素的显著影响,可通过调节细胞密度等手段来提高黄酮类物质的积累。
3 讨论
3.1 愈伤组织的诱导与悬浮细胞系的建立
建立悬浮细胞培养是实现植物次生代谢产物工业化生产的重要途径,愈伤组织的外观形态和生长状态直接
531第19卷第6期 草业学报2010年
影响到建立的悬浮细胞系的质量,通常挑选颗粒小、松散易脆、生长旺盛的愈伤组织作为悬浮培养的材料[25]。要
获得理想的愈伤组织,选择适宜的外植体和植物生长调节剂组合是关键。本试验发现,只有茎段在附加了2,4D
与NAA的培养基上能诱导出结构松散,颗粒状,生长旺盛的愈伤组织,且愈伤诱导率也较高,为90%,而顶芽和
叶片不论在附加了何种植物生长调节剂组合的培养基上都只能诱导出结构致密、生长慢的愈伤组织类型。此外,
6BA、NAA和2,4D的不同激素组合对诱导的愈伤组织类型也有很大的影响:在附加了6BA和NAA组合的
培养基上不论哪种外植体都只能诱导出绿色致密,生长缓慢的愈伤组织类型;仅附加了2,4D的培养基上只能诱
导出黄绿色较致密,生长较慢的愈伤组织类型,但是当2,4D与少量NAA组合后愈伤组织状态转变为黄绿色松
散,表面润湿,生长旺盛的愈伤组织类型,表明2,4D对瑞香狼毒愈伤组织的诱导能力最强,NAA能够有效地调
节愈伤组织的生长状态,6BA不太适于瑞香狼毒用于悬浮培养的愈伤组织诱导。
表2 犔9(34)正交试验设计与试验结果
犜犪犫犾犲2 犔9(34)狅狉狋犺狅犵狅狀犪犾狋犲狊狋犱犲狊犻犵狀犪狀犱狋狉犻犪犾狉犲狊狌犾狋狊
编号
No.
A/碳源
Carbonsource
B/2,4D
(mg/L)
C/NAA
(mg/L)
D/6BA
(mg/L)
细胞增长率
Increaserateofceldryweight(%)
黄酮含量
Flavonoidscontent(mg/gDW)
1 蔗糖Sucrose 0.5 0.1 0.0 208 0.88
2 蔗糖Sucrose 1.0 0.5 0.1 317 1.18
3 蔗糖Sucrose 2.0 1.0 0.5 453 2.14
4 葡萄糖Glucose 0.5 0.5 0.5 151 0.46
5 葡萄糖Glucose 1.0 1.0 0.0 233 0.94
6 葡萄糖Glucose 2.0 0.1 0.1 312 1.24
7 果糖Fructose 0.5 1.0 0.1 96 0.46
8 果糖Fructose 1.0 0.1 0.5 177 0.67
9 果糖Fructose 2.0 0.5 0.0 268 1.35
犓1 978a 455c 697 709
犓2 696b 727b 736 725
犓3 541c 1033a 782 781
犚1 437 578 85 72
犕1 4.20a 1.80c 2.79b 3.17a
犕2 2.64b 2.79b 2.99b 2.88b
犕3 2.48b 4.73a 3.54a 3.27a
犚2 1.72 2.93 0.75 0.39
 注:同列数字后不同字母分别代表0.05水平差异显著。犓1、犓2、犓3、犚1为细胞增长率数据;犕1、犕2、犕3、犚2为黄酮含量数据。
 Note:Meansprecedingthedifferentlettersforeachlineweresignificantdifferenceat5%probabilityasdeterminedbyLSDmultiplecomparisons.
犓1,犓2,犓3,犚1arethedataoftheincreaserateofceldryweight;犕1,犕2,犕3,犚2arethedataofflavonoidscontent.
表3 瑞香狼毒细胞增长率和黄酮含量的方差分析
犜犪犫犾犲3 犞犪狉犻犪狀犮犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲犻狀犮狉犲犪狊犲狉犪狋犲狅犳犮犲犾犱狉狔狑犲犻犵犺狋犪狀犱犳犾犪狏狅狀狅犻犱狊犮狅狀狋犲狀狋狅犳犛.犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲
项目
Item
细胞增长率Increaserateofceldryweight(%)
A B C D
黄酮含量Flavonoidscontent(mg/gDW)
A B C D
犛犛 98520.96 167591.18 3649.85 2876.74 1.80 4.42 0.30 0.08
犉 86.43 147.03 3.20 2.52 1605.24 3949.05 268.53 69.38
 注: 表示差异达到显著水平(犘<0.05),犉0.05(2,18)=3.55。
 Note: meanssignificantdifferenceat犘<0.05,犉0.05(2,18)=3.55.
631 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
建立细胞悬浮培养体系,还要考虑培养条件对悬浮细胞的影响。一般悬浮细胞生活力较弱,强光容易引起细
胞膜的光氧化,对细胞生活力造成损伤[25],所以本试验采用光照条件下诱导瑞香狼毒的愈伤组织,而细胞悬浮培
养时转入暗培养条件下。本试验中发现摇床转速超过130r/min或低于100r/min都不利于瑞香狼毒细胞的生
长。还有,当细胞接种量超过鲜重40g/L时,细胞增长率下降,培养液有粘稠挂壁以及细胞褐化的现象。
3.2 碳源种类对悬浮细胞生长和黄酮积累的影响
碳源是细胞生长的能量来源和构成细胞骨架的重要成分以及调节细胞渗透压作用。碳源对植物次生代谢的
作用,首先表现在不同的碳源对次生代谢产物的积累及细胞的生长不一样上[12]。研究表明,蔗糖对人参(犘犪狀犪狓
犵犻狀狊犲狀犵)色素细胞生长及花苷的积累效果最好,其次是葡萄糖[26]。在银杏细胞悬浮培养中,蔗糖最有利于细胞
中黄酮合成,葡萄糖最有利于细胞生长[27]。还有研究报道高浓度的蔗糖可提高细胞的生物量和次生代谢产物的
含量[28,29]。通常认为,蔗糖作为很好的碳源,是通过植物细胞壁上的转化酶,在微酸性环境下迅速被分解成等分
子量的果糖和葡萄糖,细胞优先吸收葡萄糖后再利用果糖[30]。本试验中发现,蔗糖对瑞香狼毒细胞生长和黄酮
积累都是最有利的,其次是葡萄糖和果糖。葡萄糖和果糖之间对黄酮积累的差异不显著,而对细胞生长有显著差
异,葡萄糖要优于果糖。
3.3 植物生长调节剂对悬浮细胞生长和黄酮积累的影响
植物生长调节剂的种类与浓度以及组合方式等是植物细胞生长和次生代谢产物积累研究中要考虑的重要影
响因素。研究表明,在银杏细胞悬浮培养中,NAA与激动素(6furifurylaminopurine,KT)组合有利于细胞生长
和黄酮糖苷的积累,而2,4D、赤霉素(gibberelins,GA3)和玉米素(zeatin,ZT)对其有抑制作用[31]。在喜树
(犆犪犿狆狋狅狋犺犲犮犪犪犮狌犿犻狀犪狋犪)细胞培养中,适当浓度的2,4D可以显著提高花青素的产量,但是高浓度会产生抑制
作用[32]。在巨峰葡萄(犞犻狋犻狊狏犻狀犻犳犲狉犪)细胞悬浮培养中,1.0mg/LNAA和0.5mg/L6BA能够促进细胞快速
生长,而2,4D的添加会产生抑制作用[33]。由此可看出,不同植物生长调节剂对不同植物细胞生长和产物的积
累有明显的差异。在本试验中发现,2,4D是最主要的影响因素,较高浓度的2,4D对瑞香狼毒细胞生长和黄酮
积累都是有利的;NAA和6BA对瑞香狼毒细胞生长影响不显著,但是对细胞中黄酮含量的影响显著,其中较高
浓度的NAA和6BA有利于黄酮的积累。由较高浓度组成的3号组合即2,4D2.0mg/L+NAA1.0mg/L+
6BA0.5mg/L+蔗糖30g/L,所获得的细胞增长率还是黄酮含量都是最高的,分别为453%和2.14mg/g。
本研究成功地建立了稳定的瑞香狼毒细胞悬浮培养体系,并在此基础上初步研究了碳源种类和植物生长调
节剂对瑞香狼毒细胞生长和黄酮积累的影响。要获得更高产黄酮的瑞香狼毒悬浮细胞系,碳源浓度、培养基成分
以及诱导前体等将是进一步试验要考虑的重要因素。
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831 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
犃狊狋狌犱狔狅狀犮犲犾狊狌狊狆犲狀狊犻狅狀犮狌犾狋狌狉犲犪狀犱犳犾犪狏狅狀狅犻犱狊犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犛狋犲犾犾犲狉犪犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲
WANGWenxing,ANQi,WANGYing,WANGMeng,CAOChengyou
(InstituteofBiotechnology,ColegeofSciences,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Acelsuspensionculturesystemwasestablishedusingculturesofloosecaliof犛狋犲犾犾犲狉犪犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲
toinvestigatetheeffectsofdifferentplantgrowthregulatorsoncalusinductionrateandgrowthstatefrom
explantssuchasbuds,leavesandstemsegmentsof犛.犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲,andtostudytheeffectsofcarbonspecies
andplantgrowthregulatorsoncelgrowthandflavonoidsaccumulationusingorthogonaltests.Theloosecali
suitableforsuspensionculturecanbeinducedfromstemsegmentsonMSwith2,4D1.0mg/L+NAA0.1
mg/L,andtheinductionratecanreach90%.Theeffectsoffactorsintheorthogonaltestoncelgrowthand
flavonoidscontentareconsistentandintheorder2,4D>carbonsource>NAA>6BA.Higherconcentrations
of2,4D,NAAor6BAaremoreconducivetocelgrowthandflavonoidsaccumulation.Sucroseismostcondu
civetocelgrowthandflavonoidsaccumulation,folowedbyglucoseandfructose.Theoptimummediumfor
celgrowthandflavonoidsaccumulationisMS+2,4D2.0mg/L+NAA1.0mg/L+6BA0.5mg/L+surcrose
30g/L.Thereisasignificantpositivecorrelationbetweencelgrowthandflavonoidscontent(犚2=0.967,犘<
0.01),belongingtogrowthcouplingtypeofthesecondarymetabolismmodel.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犛狋犲犾犾犲狉犪犮犺犪犿犪犲犼犪狊犿犲;celsuspensionculture;flavonoids;carbonsource;plantgrowthregulators
931第19卷第6期 草业学报2010年