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Mutation in Catharanthus roseus induced by EMS

EMS诱变的长春花细胞系突变研究



全 文 :611 黄芪的采收: 黄芪第 1 年用种子繁殖小苗, 第
2 年定植, 以霜降后收挖的根质量最好、药用成分
高, 一般在定植当年的 9~ 10 月地上部枯萎时采挖
根部。黄芪主根深长, 采收时注意不要将根挖断, 应
尽量深挖缓拔, 不得挖断或损伤根部, 以免造成减产
和商品质量下降。
具体的操作步骤是: 先将地上部分枯萎植株割
除, 先从地边挖开深沟, 然后逐渐向内采挖, 尽量保
全根, 避免伤皮断根。
612 黄芪的初加工: 黄芪的初加工采用晒干自然干
燥法。将收获的根按要求分等级, 放在通风向阳处晾
晒至柔软不易折断时, 用手捋顺, 揉搓 2~ 3 次, 去掉
表皮泥土, 除去残茎、须根和芦头, 晒至七到八成干
时扎成直径 10~ 20 cm 的小把, 堆闷 1~ 2 d 后再晒
至全干, 此即为条直质紧的成品, 可贮藏或出售。
7 结果
通过对蒙古黄芪道地产区甘肃陇西县黄芪的科
技示范试验, 结果表明: 在蒙古黄芪种质繁育、育苗
移栽和规范化栽培研究基础上, 形成了蒙古黄芪科
学的繁育技术, 所形成的蒙古黄芪种植生产技术是
一种高产高效的生产措施, 对当地蒙古黄芪大面积
栽培具有指导意义; 此外, 对蒙古黄芪常见病虫害和
有效成分作了初步的研究, 为进一步利用当地的蒙
古黄芪打下了基础。
References:
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EM S 诱变的长春花细胞系突变研究
张秀省1, 3, 张荣涛2, 曹 岚2, 王 勇2, 王宁宁2, 王淑芳2Ξ
(11 中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100094; 21 南开大学生命科学学院, 天津 300071;
31 聊城大学农学院, 山东 聊城 252000)
摘 要: 目的 通过化学诱变的手段筛选生长快且吲哚碱含量高的长春花突变细胞系。方法 用不同浓度的甲基
磺酸乙酯 (EM S)处理长春花愈伤组织, 挑选成活愈伤组织块继代扩大培养, 比较其与对照愈伤组织生长速率、吲哚
总碱积累等方面的差异。结果 用 EM S 处理的长春花愈伤组织与对照相比, 不仅生长快, 并且吲哚总碱含量高。结
论 EM S 处理的愈伤组织发生了变异, 变异种是所期望的比较理想的细胞系。
关键词: 长春花; 甲基磺酸乙酯 (EM S) ; 愈伤组织; 过氧化物酶; 细胞突变系
中图分类号: R 282   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670 (2004) 11 1293 04
M uta tion in Ca tha ran thus roseus induced by EM S
ZHAN G X iu2sheng1, 3, ZHAN G Rong2tao 2, CAO L an2, W AN G Yong2,
W AN G N ing2n ing2, W AN G Shu2fang2
(11Co llege of A gronom y and B io techno logy, Ch ina A gricu tusal U niversity, Beiging 100094, Ch ina; 21Co llege of L ife Scie2
nces,N ankaiU niversity, T ian jin 300071, Ch ina; 31A gricu ltu ral Co llege, L iaocheng U niversity, L iaocheng 252000, Ch ina)
Abstract: Object To induce the m u tan t st ra in s w ith fast2grow th speed and h igh con ten t of to ta l in2
do le alkalo ids p roducts in Ca tha ran thus roseus (L 1) G1 Don by chem ical m u tagenesis1M ethods To select
the su rvived calli w h ich have been trea ted by EM S w ith differen t concen tra t ion1 T he selected calli w ere
·3921·中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 11 期 2004 年 11 月
Ξ 收稿日期: 2004201213
基金项目: 天津市自然科学基金资助项目 (013609211)
作者简介: 张秀省 (1960—) , 男, 山东莘县人, 聊城大学教授。T el: (0635) 8239956
subcu ltu red1 It w as compared w ith that grow th speed, con ten t of to ta l indo le a lkalo ids etc1 Results T he
calli t rea ted w ith 013% EM S grow s faster, con ta in s h igher con ten t of to ta l indo le a lkalo ids than the con-
t rast1 Conclusion T he calli t rea ted w ith 013% EM S is an induced m u tat ion w h ich has the expected char2
acters1
Key words: Ca tha ran thus roseus (L 1) G1 Don; ethyl m ethyl su lfonate (EM S) ; ca llu s; POD; m u ta2
t ion sta in s
  长春花Ca tha ran thus roseus (L 1) G1 Don 是一
种药用植物, 其次生代谢产物中含有丰富的药用成
分, 如阿吗碱 (a jm alicine)、长春碱 (vinb last ine)、长
春新碱 (vincrist ine)等, 对临床许多疑难病症如高血
压、癌症等具有很好的疗效[1 ]。这类药用成分均为吲
哚类生物碱, 目前主要来源于植物体。但其在植物体
内含量很低, 还因为植物的栽培条件难以很好的控
制等因素, 造成市场供需矛盾紧张。因此, 筛选高产
吲哚生物碱的稳定细胞系, 利用细胞工程技术获取
药用成分, 有可能成为一种理想的替代途径。
化学诱变是人工获取突变体常用的手段之一,
EM S (甲基磺酸乙酯) 又是较为常用的化学诱变
剂[2 ]。本实验用 EM S 处理长春花愈伤组织, 以期获
得较为理想的细胞突变系。
1 材料和方法
111 材料: EM S, 分析纯, 购自上海生化试剂公司;
长春花愈伤组织, 由本实验室诱导继代培养所得。
112 培养基及培养条件: 长春花愈伤组织诱导培养
基:M S+ KT 1 m göL + NAA 1 m göL。长春花愈伤
组织固体和液体生长培养基:M S+ KT 1 m göL +
NAA 2 m göL。光照强度: 1 000~ 1 500 lx。固体培
养, 光照 12 höd, 液体培养, 为暗培养。培养温度:
28~ 29 ℃。液体培养摇床转速为 80 röm in。
113 EM S 处理长春花愈伤组织: 将生长旺盛淡黄
色长春花愈伤组织放入不同浓度的 EM S 溶液中,
悬浮共培养后, 转接到M S 固体培养基中进行继代
培养。
114 吲哚总碱的测定: 吲哚总碱的提取及含量测
定: 按王宁宁的方法提取吲哚总碱[3 ] , 称重。所有数
据均为 3 次平行重复测定的结果。
2 结果
211 EM S 处理对长春花愈伤组织成活率的影响:
用磷酸缓冲液 (pH = 3) 配制 017%、015%、013%、
011%、0105%、0101% 体积分数的 EM S 溶液, 用
0145 Λm 无菌微孔滤膜滤过, 将培养至 16 d (处于对
数生长期) 的 8 代淡黄色长春花愈伤组织转接到无
菌瓶中, 悬浮培养 4 h, 无菌水洗涤 3 次后转接到固
体培养基中培养, 每瓶 3 个愈伤组织块。每瓶愈伤组
织块的质量均为 0145 g 左右。培养两周后, 用
017%、015% EM S 溶液处理的愈伤块完全变褐死
亡; 0105%、0101% EM S 溶液处理的愈伤组织块与
对照组比较变化不大; 013%、011% EM S 溶液处理,
却有不同程度的变褐死亡。统计存活的愈伤组织块
数, 结果见表 1。
表 1 EM S 处理浓度对长春花愈伤组织成活率的影响
Table 1 Effect of EM S treatmen t with var ious
concen tration on ca ll i surv iv ing rate
EM Sö%  处理愈伤组织数量ö块  存活量ö块 成活率ö%
0. 7 12 0 0
0. 5 12 0 0
0. 3 12 3 25
0. 1 12 9 75
0. 05 12 10  91. 3
0. 01 12 12 100
0  12 12 100
212 存活愈伤组织的继代培养: 将 013%、011%、
0105%、0101 和 0% EM S 处理后存活愈伤组织块转
接到M S+ KT 1 m göL + NAA 2 m göL 固体培养基
上连续继代培养 6 次。初始接种量约为 0145 g, 每隔
5 d 称其鲜重一次, 选取 2、4、6 代的测定结果见表
2。 011%、0105%、0101% EM S 处理的愈伤组织在
2、4、6 代生长周期中的鲜重指标相互比较, 几乎没
有差异。而用 013% EM S 处理后的长春花愈伤组织
2 代生长较对照缓慢, 4、6 代生长却明显快于对
照组。
213 EM S 处理后长春花愈伤细胞的性状表现: 选
013% EM S 处理后的继代培养愈伤组织和普通愈伤
组织转接到M S+ KT 1 m göL + NAA 2 m göL 固体
培养基和液体培养基中进行多次继代培养 (初始接
种量分别为 0145 和 0109 g)。选取固体培养中的
E6、E9、E12、N 12 代及液体培养 E15、E18、E21、N 21
代愈伤组织, 每隔 5 d 称鲜重并测定吲哚总碱含量,
其生长曲线如图 1 和 2 所示; 其吲哚总碱积累变化
曲线如图 3 和 4 所示。E 表示 EM S 诱变的长春花细
胞系; N 表示普通长春花愈伤细胞系; 6、8、9、12、15、
17、18、21 表示继代次数。
·4921· 中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 11 期 2004 年 11 月
表 2 不同浓度 EM S 处理存活的愈伤组织继代培养鲜重
Table 2 Fresh we ight of surv ied ca ll i treated with differen t
concen tration EM S regeneration cultur ing
EM Sö% 代龄次数 鲜重ög10 d 15 d 20 d 25 d 30 d 35 d
0  2 3. 17 5. 42 6. 55 7. 78 7. 32 7. 25
4 3. 62 5. 46 6. 52 7. 70 7. 52 7. 42
6 3. 76 5. 52 6. 66 8. 02 7. 73 7. 61
0. 01 2 3. 61 5. 32 6. 48 7. 52 7. 41 7. 25
4 3. 62 5. 41 6. 47 7. 21 7. 20 7. 14
6 3. 69 5. 46 6. 61 7. 51 7. 48 7. 32
0. 05 2 3. 53 5. 32 6. 48 7. 52 7. 41 7. 25
4 3. 58 5. 39 6. 47 7. 21 7. 20 7. 14
6 3. 60 5. 46 6. 61 7. 51 7. 48 7. 32
0. 1 2 3. 61 5. 34 6. 32 7. 36 7. 32 7. 30
4 3. 58 5. 36 6. 39 7. 31 7. 36 7. 31
6 3. 63 5. 49 6. 42 7. 47 7. 45 7. 40
0. 3 2 2. 88 3. 91 4. 52 5. 66 5. 68 5. 69
4 3. 98 6. 20 9. 82 9. 79 9. 78 9. 75
6 4. 50 5. 90 10. 30 10. 00 9. 82 9. 70
21311 N 和E 固体和液体培养生长动力学分析: 图 1 结果表明, 固体培养N 1 生长较为缓慢, 在 25 d 时, 鲜重达到最高值 ( 719 g ) ; E12 在 20 d 时达到最高值(1112 g) , 比N 提前了5 d, 生长速度也比N 高的很多。对于液体培养, 如图 2 所示, E 的生长比N 快, 衰老慢,在 20 d 以后的生长时间内, 其鲜重变化不大, 而N 的下降较为明显。另外, 不管是固体培养还是液体培养, 几代E 的生长曲线变化不大, 说明其生长性状比较稳定。21312 E 和N 吲哚总碱积累动态变化: 如图 3 所示, 固体培养的 E, 其产碱量一直维持在较高水平上稳步增长, 在初生代谢较为旺盛的早期 (15 d) 吲哚总碱就达到N 产碱量最高值 618 m g (35 d)。其中 E最高产量是N 最高产量的 1156 倍。并且间隔几代的吲哚总碱积累曲线表现相似。对于液体培养而言,正如图 4 所示, E 的吲哚生物碱积累要比N 高。几代培养的吲哚生物碱积累曲线变化不大。可见, E 的生理性状特征较为稳定。
图 1 固体培养 E 与 N 生
长的动态变化
F ig. 1 K inetics of growth
in E and N for
sol id culture
图 2 液体培养 E 与 N 生
长的动态变化
F ig. 2 K inetics of growth
in E and N for
l iquid culture
图 3 固体培养 E 与 N 吲
哚总碱动态变化
F ig. 3 The k inetics on ac-
cumulation of tota l
indole a lka l iods in
E and N for sol id
culture
图 4 液体培养吲哚总碱
积累动态变化
F ig. 4 The k inetics on ac-
cumulation of tota l
indole a lka l iods in
E and N for l iquid
culture
3 讨论
实验结果表明, EM S 诱变的长春花细胞系生长
速率明显高于对照 (非诱变细胞系) , 鲜重最高值净
增 510 gö瓶; 生长周期较对照亦缩短了 4~ 5 d; 而吲
哚总碱鲜重最高值净增 4162 m gö5g。这些数据表
明, 诱变细胞系比对照具有更优异的性状。两种不同
细胞系进行光学显微镜观察时发现, 突变系的染色
体发生了畸变, 由二倍体变成了多倍体 (本内容在整
理中) , 这必然引发其内在代谢规律的变化, 使其生
长速率与吲哚生物碱积累都对对照有明显的不同。
此突变细胞系可能成为今后采用细胞工程技术工业
化生产药用吲哚碱的理想材料。有关 EM S 在遗传
水平上引起的细胞变异正在深入研究之中。
随着组培技术的不断发展和完善, 植物组织培
养技术与化学诱变剂诱变相结合的离体诱变越来越
显的相得益彰。近年来也受到国内外许多学者的高
度重视, 实验结果表明, 虽然植物组织培养也会产生
无性变异, 但离体诱变能使一些有益的性状突变频
率提高。为今后药用植物增产的研究开辟了一条可
尝试的新途径。
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3 种石斛的光合特性研究
吕献康, 徐春华, 舒小英Ξ
(国药集团杭州新亚有限公司, 浙江 杭州 310009)
摘 要: 目的 探明铁皮石斛、广东石斛和重唇石斛光合速率的日变化特性及与光强和温度的关系, 明确各种石斛
叶片中叶绿素含量。方法 测定一天中不同时段 (7: 30~ 16: 30 每隔 115 h 测定一次)、不同光合有效辐射 (0~ 1 400Λmo l·m - 2·s- 1和温度 (2916~ 3812 ℃)下的净光合速率, 测定叶片中叶绿素 a 和 b 的含量。结果 3 种石斛光合
作用的净光合速率、光饱和点和光补偿点均较低; 净光合速率于早晨 8: 00~ 10: 00 处于高峰, 此后随温度升高、光
照增强而迅速下降; 石斛叶片中叶绿素 b 的含量较高。结论 石斛的光合作用特性体现了其作为一种阴生植物对
生长环境的高度适应性。
关键词: 铁皮石斛; 广东石斛; 重唇石斛; 光合速率; 叶绿素含量
中图分类号: R 28212   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670 (2004) 11 1296 03
Character ist ics of photosyn thesis in three D end robium spec ies
LU X ian2kang, XU Chun2hua, SHU X iao2ying
(Sta te M edicinal Group H angzhou X inya Co1, Itd1, H angzhou 310009, Ch ina)
Abstract: Object To determ ine the dium al changes of pho to syn thesis, it s rela t ion sh ip s w ith ligh t
in ten sit ies and temperatu res, and the con ten ts of ch lo roophyll in leaves of D end robium cand id um W all1 ex1
L indl1, D 1 w ilson ii Ro lfe and D 1 hercog lossum R eichb1 f1 M ethods T he net pho to syn thet ic ra te (N PR )
w as m easu red at in tervals of 1. 5 h du ring dayt im es 7: 30—16: 30, under the pho to syn thet ic affect ive ra tes
0—140 mmo lö(m 2· s) , and under the temperatu res 29. 6—38. 2 ℃; con ten ts of ch lo rophyll a and b in
leaves w ere m easu red1 Results N PR , ligh t sa tu ra t ion po in t and compen sat ion po in t w ere low in each of
the th ree D end robium L 1 species1 T he N PR peaked du ring 8: 00 and 10: 00 am , and thereafter decreased
rap id ly as the temperatu re and ligh t in ten sity increased1 Con ten t of ch lo rophyll b w as h igh in the leaves1
Conclusion  T hese resu lts ind ica ted that the D end robium L 1 species, w h ich are sciophyte p lan ts, have
great adap ta t ion s to their grow ing hab ita ts1
Key words: D end robium cand id um W all1 ex L indl1; D 1 w ilson ii Ro lfe; D 1 hecog lossum R eich t1 f1;
net pho to syn thet ic ra te; ch lo rophyll con ten t
  石斛是兰科石斛属植物, 具有补虚、益胃生津、
滋阴清热、清音明目、抗癌、镇痛等功效, 能增强人的
抗病免疫能力和延年益寿[1 ]。石斛对适生环境要求
严格, 大多分布在海拔 450~ 900 m 的温凉高湿地
带, 受小环境内的相对湿度、温度、光照等气候因子
影响较大, 与伴生植物混生的条件下生长发育最
好[2 ]。由于石斛对生长条件的要求苛刻, 且自然条件
下适宜其生长的时间相当少, 因此野生石斛的生长
发育缓慢, 数量较少。然而长期以来, 由于开发利用
过度, 造成石斛野生资源的严重破坏, 在我国已近枯
竭, 严重制约着大量相关药品的供应。加强对石斛野
生资源的保护刻不容缓, 而实现石斛可持续利用的
·6921· 中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 11 期 2004 年 11 月
Ξ 收稿日期: 2004202228
作者简介: 吕献康 (1957—) , 男, 1979 年毕业于浙江省宁波商业学校中药专业, 1990 年毕业于光明中药函授学院。主管中药师、执业中药
师、浙江省中药技术能手, 中国药学会会员, 浙江省药学会专家委员会成员。发表论文 10 篇, 其中《药用蛤壳及其混淆品的鉴
别》获浙江省金华市科协优秀论文三等奖。T el: (0571) 87177172