全 文 ：武汉植物学研究 一 , 一 一
九连小巢悬浮培养细胞生理
生化特性的研究
细胞生长与呼吸作用及对主要营养元素吸收
、
消耗的关系
侯篙生 李新明 李洪林 吴玉兰
中国科学院武汉植物研究所 武汉
提 要 叙述了九连小巢细胞悬浮培养中细胞生长与呼吸作用及对主要营养元 素吸收消耗
的关系 。 细胞接种于新鲜培养液中 , 呼吸作用强度和对主要营养元素的吸收 、 消耗便迅速增
加 接种后第 天 , 培养液中 录
一
几乎被耗尽 , 十 和 乐的浓度也减少一半 , 细胞生长由延
迟期进入起始生长期 。 至第 天呼吸强度达到高峰 , 细胞生长加速 , 但细胞生长高峰延迟于呼
吸高峰 。 随后 , 营养物质的消耗减少 , 呼吸降低 , 生长减慢
。 至静止期细胞生长停止 , 呼吸作用
微弱
。
这些结果为优化培养条件 , 改进培养基组成 , 调控细胞生长和代谢提供了参考 。
关键词 九连小巢 , 细胞生长 , 呼吸作用 , 主要营养元素 , 吸收
我们在九连小聚悬浮培养细胞生理生化特性研究中 , 探讨了细胞生长和产物累积关
系及有关的生理现象‘’一 ‘ , , 为了解初生代谢和次生代谢之间的关系提供 了有意义的信息 。
在植物细胞培养与次生代谢研究中 , 细胞生长与呼吸作用 , 以及对主要营养元素的吸收消
耗的动态变化 , 涉及细胞生长与能量利用转化贮藏对营养物质吸收消耗和转化的关系 , 对
细胞生长和代谢的调控具有重要的意义 , 因而引起人 们的兴趣 。 等 〔 〕研究了水稻
悬浮培养细胞生长和 呼吸作用的关系 。 等 〔 ,研究了烟草悬浮培养细胞对主要营养元
素的需要 。 等 〔 〕研究了植物细胞悬浮培养中对主要营养物质的代谢速率 。 这些研究
对了解呼吸作用与细胞生长的关系 , 并对优化培养条件具有重要的意义
。
为了深入了解细
胞生长与能量的利用贮藏对营养物质吸收转化的关系 , 我们进行 了九连小巢悬浮培养细
胞生长与呼吸作用强度变化 , 以及对主要营养元素吸收关系的研究 。 现将结果报道如下 。
材料和方法
九连小巢 丑 乃 、 。 悬浮培养细胞的来源及培养方法见文献 〔 〕
。
收稿 日 一 一 , 修回 日 一 一 一
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
细胞 生长的测定 采用称重法 , 定期将培养细胞滤 去培养液后 , 在 ℃下烘干 至恒
重 , 以 ·
一‘为指标表示培养过程中细胞生长的变化
。
呼吸作用强度的测定 应用瓦 氏呼吸仪测定呼吸作用强度 , 川
· 一‘ · 一 , 表示其
单位
。
才的测定 采用磷铂蓝法进行测定 〔 〕
。
的测定 采用四苯硼钠 比浊法进行测定 〔’。 , 。
马的测定 采用酚二磺酸比色法进行测定 〔川 。
结果和讨论
细胞 生长与呼吸作 用强度变化
图 表示九连小壁细胞悬浮培养中细胞生长与呼吸作用强度的动态变化 。 当细胞转
移至新鲜培养液 中 , 由于稀释作用 , 使原有的“ 抑制效应 ”减弱和消失 , 细胞生理恢复活跃
状态 。 培养液中营养物质非常丰富并为细胞吸收利用 , 其呼吸作用强度逐渐上升 。 至接种
后第 天呼吸强度达到高峰 , 细胞生长 由延迟期进入起始生长 , 进而快速生长 , 但细胞生
长高峰延迟于呼吸高峰 。 将前文报道的细胞培养液 中可溶性糖变化与呼吸强度变化联系
起来观察 , 可溶性糖作为呼吸基质 , 经过细胞呼吸作用产生各种中间产物 。 它参与体内各
种物质的合成而且为生命活动提供所需的能量 , 并形成高能化合物贮藏起来 , 供进一步生
长和代谢之需 。 随后 , 营养物质的消耗减少 , 呼吸强度降低 , 生长减慢 。 至静止期细胞生长
处于停滞状态 , 呼吸作用表现出很微弱
。 此时应将细胞转移继代 , 进入下一个生长周期 。
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培养时间 夭 数 、
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一 △一 △一 呼吸强度
产 一 一 一
一 一 一 细胞生长 ·
一
,
图 九连小 聚细胞悬浮培养中细胞生长与呼吸作用
强 度的关系
一
少
培养时间 天数
一 △一 △一 硝酸根离子 玉 ·
一
,
一 一 一 磷酸根离子 田
一 · 一
,
一 又 一 义 一 钾离子 十 ·
一
,
一 一 一 细胞生长
图 九连小果细 胞悬浮培养细胞生 长 与 培 养液 中
亏, 牙一 , 吸收及消耗的关系
日一
互, 录
一
,
少
细 胞生 长和 对主要营养元素的吸收 消耗
图 表示九连小巢细胞悬浮培养中细胞生长和对主要营养元素吸收消耗的动态
。 细
第 期 侯高生等 九连小粟悬浮培养细胞生理生化特性的研究
胞转入新鲜培养液后 , 对 幸、 和 的吸收消耗便迅速增加 。 第 天后培养液 中便
检测不出 乏
一
的存在 , 十 和 压的浓度也减少了一半 , 而此时细胞生长才结束延迟期 ,
刚进入起始生长 。 由此看出 , 在延迟期细胞对主要营养元素的吸收消耗便表现得很 明显 ,
特别是对 才的吸收消耗最快 。
一
虽在起始阶段即被耗尽 , 但不影响细胞继续生长 。 细
胞生长停止后 , 培养液中仍有少量 和 的存在 。 把细胞培养过程中细胞生长的启
动 、 加速 、减慢与呼吸作用强度的升高 、降低和对营养物质的吸收消耗及转化联系起来 , 可
以看出它们之间表现出相互促进 、 互为条件 、 又相互制约的紧密关系 , 是一个协调 、综合的
生理现象 。 同时值得指出的是 , 在延迟期细胞生长还处在停滞阶段 , 表观无任何明显的变
化 , 但其内部生理活动加快 , 与外界条件发生明显的相互作用 , 表现在呼吸作用强度升高 ,
以及强烈的物质吸收消耗和 能量的贮藏转化 , 为进一步的生长和代谢作了准备 。这也可解
释
一
为何被吸收消耗最快 , 在延迟期便被耗尽而不影响细胞继续生长 。 这是 由于它参
与高能化合物的形成和贮藏 , 随后被继续释放利用之故 。
从优化培养条件的角度 , 根据细胞培养中细胞生长与主要营养元素吸收消耗的关系 ,
增加培养液中
一
的浓度 , 或在第 天后适 当补加 才和糖 , 将对细胞生长和代谢产生
有益的作用 , 而 和 的浓度 已足够供细胞生长之需 。 细胞对主要营养元素的吸收 ,
首先是对磷的吸收 , 由于它与能量的转化 、贮藏有关 , 在生命活动中起重要的作用 。 此外 ,
了解细胞培养过程中各个 阶段的生理生化变化和相互关系 , 无疑将对深入研究和调控细
胞生长与代谢具有重要的意义
。
参 考 文 献
侯高生 , 李新 明 , 尚廷兰等 九连小粟悬浮培养细胞生理生化研究 细 胞生长与培养液的电导率和过氧化物酶活
性的变化 武汉植物学研究 , , 一
侯篙生 , 李新明 , 尚廷兰等 九连小染悬浮培养细胞生理生化特性的研究 干物质积累与过氧化物酶同工酶和蛋
白质的变化 武汉植物学研究 , 一 , 一
侯高生 , 李新明 , 尚廷兰等 九连小粟悬浮培养细胞生理生化特性的研究 药根碱累积与细 胞生长的关系 武汉
植物学研究 , , 一
邱海燕 , 侯篙生 , 李新明等 九连 小粱悬浮培养细胞生理 生化研究 份 细胞生长与醋酶同工酶变化的关系 武汉植
物学研究 , , 一
以 即二 , 陀
以 , , 一
录一 , 了 , 牙一 , ,
, 己 , , 一
, ,
一
侯高生 , 李新明 , 吴玉兰等 从九连小巢细胞培养物中分离和 鉴定药根碱 植物学报 , , 一
华东师范大学生物系植物生理教研室编 植物生理学 实验指导 北京 高等教育出版社 , 。一
中国科学院南京土壤研究所编 土壤理化分析 上海 上海科学技术出版社 , 一 。
山东省土壤肥料研究所编 土壤肥料分析 北京 农业出版社 , 工 一
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
, ,
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, 丙 , 。 阴 〕
, ,
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之一
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