全 文 ：不同碳源对悬浮培养玫瑰茄细胞主要基质消耗的影响
侯 学
(华南理工士 ’。l
郭 勇
置系 广州 610641) 4／、 {(
抽 要 采用 了蔗精、葡萄糖．可溶性淀粉 3种不 同碳源，考察了在摇瓶培养过程 中．这 3种碳 源
对维持悬浮培养过程 中玫瑰茄细胞的生长及 主要基质消耗 的影响。 结果表明，蔗糖和葡萄糖在这
些力面的表现基本相同，而可溶性淀粉 由于植物细胞对其投有有效 的水解利 用手段， 因而不能支
持植物细胞的生长，从基质消耗水平上来看，也明显慢于上述两类碳源。
关键词 毽啦 赶 幽 ；苎
The eflfect Of various carbon sources Oil the assimilation
of nutrients in Roselle suspension culture
Hou Xuewen Guo Yong
epartn~nt ofBioengineering South-ChinaO~ivers o1Technology．Guangzhou 51064
Abstract In order to study the effect of carbon sOurc On the grov,th of s~ pensiun Rosette celt
and its nutrients assimilation
．
$ucFose． glucose and soluble starch Wel~used as carbon sOurces in
flask culture of Roselte．The results WeIC that sucrose and glucose weIc two good ca rbo n $OUrees
which could support the growth of Rose1]e cel，but soluble starch could not be assimilated by
Rosele cel1．and other nutrients aSSimilation by Roselle ce ll were far slower than that of tWO abOve
carbon SOUrCes．
Key words ca~ on source；suspension culture；Rosele；med ium assimilation
玫瑰茄 (Hibiscussabdariffa Linn．)或称山茄，为锦葵科术槿属草本植物，原产于非洲，于 1910
～ 1945年问引入我国，现在南方省区有大面积栽培。本实验室多年前从玫瑰茄花萼中诱导出了两种
细胞系：一株呈红色，产花青索；另一株呈白色，悬浮培养时细胞分散度高，生长周期相对较短．因
而是理想 的研究细胞生长状 况的材料
在植物细胞培养中，最常用的碳源是蔗糖 ⋯ ，但也有其它碳源的 ¨ 本工作将研究在悬浮培
养玫瑰茄细胞时，以蔗糖、葡萄糖、可溶性淀粉为碳源，通过连续监测剐 nI生长及基质消耗情况，
来理解不同碳源下细胞的生长行为
l998—。3一l3收藕
第一作者简舟 侯学文，男，1969年出生，博士，生物学专业 现在华南农业太学资源环境学院做博士后研究
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广 西 植 物 t9卷
1 材料与方法
1．1 俄试材料与培养条件
以本实验室多年培养的玫瑰茄 白色细胞株为实验材料。先将 固体培养基上的愈伤组织转人 1 000
mL三角瓶 (400mL培养液)制作悬浮培养种子瓶，然后在液体培养基中传代 l～2次，使细胞分散
麈更佳，以保证试验材料均匀一致，试验采用 lo0 mL三角瓶，装液量 5O mL．培养液 pH 调至
5．8，分装后经 121℃灭菌 15 min，接种量为 l，5 g鲜细胞／瓶。采用三种不同的配方：(A)B5培养
基加 3％ 蔗糖；(B)B5培养基加 3％葡萄糖：(c)B5培养基加 0．5％可溶性淀粉．植物激素均为
4，5jtmol／L 2,4一D 与 2．3／1mol／LKt．摇床转速 130 r／min，培养周期为 16 d，每 2 d取样测定一
次
1．2 生物量的测定 取样后，用布氏漏斗抽干，在万分之一光电分析天平上称重，此定为鲜重。
1．3 培养基中残糖的演0定 蔗糖，果糖及可溶性总糖的测定均采用蒽酮法 。
1，4 还原糖的测定 3，5一二硝基水杨酸法 “
1，5 培养液中 N0；的测定
1，6 培养液中NH：的测定
1．7 培养液中P0：_的测定
2 实验结果与讨论
2．1 不同碳源下
按 Catald等 的方法 ”，
按 Ursula Hecht等的方法
抗坏血酸还原浩 。
长曲线
通过预试验表明，3％的蔗糖或葡萄糖均能有效
支持 悬浮培养 玫瑰 茄细胞的生长，选择 0，5％可溶性
淀粉是目为受到淀粉溶解度的限制，它不能支持玫瑰
茄卸I胞的生长，不是受到量少的限制，而是目为植物
细胞不能水解可溶性淀粉为单糖供其生长利用。从实
验结果来看．蔗糖与葡萄糖对支持玫瑰茄细胞的生
长，有效性基本等同 虽然蔗糖要先被植物细胞分泌
的转化酶水解成等分子的葡萄糖与果糖，然后才能被
植物细胞吸收利用，但这似乎并未阻碍植物细胞的生
长速率，反而其生物量还 比单纯葡萄精的培养基略
高，不知是实验的误差，还是有更深一层的原目，值
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图 1 不同碳源下玫瑰茄细胞的生 良曲线
F -1 Thegrowth CUTVe ofsuspensionRosdl
cel under diferent carbon sources
●-3％蔗糖 ()-3．^葡萄糖 ▲ S％可溶性淀粉
●_。％ Sucr0se 0-3％ GIucose▲ S．^ Soluble starch
得进一步探索 0，5％可溶性淀粉明显不能支持植物细胞生长，其最高生物量仅仅为接种量的2倍多
一 点．远低于另外两种碳源的增长倍数 (12～I3倍)．
2 不同碳源下悬浮培养玫瑰茄细胞的碳源消耗曲线
由于植物细胞没有吸收转运蔗糖的系统，培养液中的蔗糖必须先经过转化酶的作用分解成葡萄糖
千¨果栅，因此在培养韧期，随着蔗糖浓度fl勺下降．可以观察到葡萄糖和果糖的浓度增加．葡萄糖是磷
酸戊柳f途径的直接碳源，其吸收．利用速度相对较果糖为快，实验过程的监测也证明了这一点．
在 葡萄糖为唯一碳源的培养基中．随着细胞的生长，碳源逐渐被消耗，可以发现，在迟滞期及
对数生 J妻前期，碳源的消耗l相对较慢，只在对数生长中期．随着细胞的突然大量增加，碳源消耗也出
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期 候学文等： 不同碳源对悬浮培养玫瑰茄细胞主要基质消耗 的影l响 75
现一个跃变，从 l4．26 g／L消耗至 3．31 g／L．
在以 0．5％可溶性淀粉为唯一碳源的培养基中，在 0～2 d均不能测到还原糖，说明高压灭菌并
不能造成可溶性淀粉的显著水解 在 4 d以后，在培养基中能检测到较低的还原糖水平，因此也只能
有限地支持玫瑰茄细胞的生长。在 16 d时，仍能测到较 A、B配方高的总糖水平，说明并非 0．5％
可溶性淀粉的量，而是其不能被植物细胞有效地水解利用，才限制了植物细胞的生长，因此可溶性淀
粉对植物细胞培养来说，不是一个好的碳源。
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图 2 以蔗许为碳豫时培养基中残糖的变化曲线
Fig．2 The time cou~c ofsugar in culturing
medium used sucrose as carbon SOUIX：C
●一蔗耕 C卜葡萄枇 ▲一果糖 △一j丕原样f—卜总特
e-Sucrose C)-Giucose,ik．-Fngt~e z~-Redt．,ced sugar B-Tota[supr
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图 4 可溶性淀鼢为碳源时培养基中残槠的变化曲线
Fig．A Thetime course of sugarin culturingmedium
used soluble starch as carbon$OUrCC
0-总糖 0一主五原籍 ●一Total sugar C Reduced sugar
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图 3 以葡苛糖为碳源Ⅱ寸培养基中残帮的变化曲线
Fig．3 The time course ofsugar_n culturing
medium used glucose as carbon source
图5 不 同碳源下培养基中硝态氯的消耗曲线
Fig． 5 The time cOurse ofnitrate nitrogen in culturing
med ium＼ under dffcrcnt carbon$OUrC~
O-3％蔗糖 ()_3％葡萄特 ▲_0．5‰可I窖性淀粉
●-3％Sucrose 0-3％Glucose▲-0 5％Sohtbie starch
2．3 不同碳源下悬浮培养玫瑰茄细胞对硝态氮的同化
在 B 培养基中，氮源主要是从硝态氯 (No )的形式提供，是构成氨基酸及其它一些含氯化台
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76 广 西 植 物 l9卷
物的不可缺少的成分，细胞的生长速度 ，其氦源消耗也快，如 A，B配方；而以0．5％可溶性淀粉
为碳源的C 配方．由于其不能有效地支持细胞生长，其硝态氦消耗速度很慢，到培养末期，仅约消
耗 了供给氮源的 1／3。
2．4 不同碳源下
在 B5培养基中，铵态氮只占总氮源中的极少部分．且植物细胞具有快速利用铵态氦的机制，因
此，在生长良好的培养基中，细胞一开始启动生长，NH：即被消耗完毕 而在生长较为缓慢的C配
方，直至第 10 d才将 NH 消耗完毕。这也从一个侧面说明了0,5％可溶性淀粉不能支持植物细胞的
生 眭。
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图6 不同碳蹰【下培葬基中铵态氮的消耗曲线
F 6 The time COUP~O ofammonium nitrogen
culturingunder dWfct~nt~atbon mr
● ％蔗糖 。_3％葡萄糖 ▲—n5％可溶性淀粉
●I_]％Su~osc()一3％G~ucos~▲—n5％SoLuble starch
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图 7 不 同碳源下培养基中磷酸根的消耗曲线
Fig．7 The time cours口ofphosphate in culturing
坷ed幻mureter diferent carbon$our~
●_]％蔗精 。_3％ 葡萄糖 A-O．5％可溶性淀粉
●_3％Sucrosc()_3％Glucose▲_oj％SoLublestarch
盖5 不同碳源下悬浮培养玫瑰茄细胞对H2eO~一的同他曲线
磷酸根 (无机磷)经植物细胞同化后，转变为有机磷，可构成核酸，蛋白质，糖类磷酸化等．由
此可见，磷酸根是植物细胞的必需元素。在 3种配方中，都观察到在 0～2 d过程中，磷酸根都有较
大降幅，说明细胞有快速的磷吸收机制，贮存在细胞内． 以供细胞生长．繁殖之用。而在 C配方
中，在 o～8 d之间．随着细胞缓慢生长，H2P0 也逐渐减少．但发现在 8～16 d后，随着细胞量的
减少 (可能因细胞死亡而裂解)，磷酸根却有逐渐回复上升的趋势，这可能是伴随着细胞的衰亡，胞
内磷酸根逐渐释放出来的结果。
3 结 论
从实验结果来看，蔗糖和葡萄糖均能有效地支持悬浮培养玫瑰茄细胞的生长，是优 良的碳探，但
似乎蔗糖 比葡萄糖略好，然而二者的差别未达到显著水平。而在以可洛性淀粉为唯一碳豫的培养基
中．因为植物细胞没有降解淀粉的机制，故可溶性淀粉不能吸收利用．实际上细胞处于碳源饥饿状
态，限制了细胞的生长，同时也限制了其它营养物质的消耗吸收，这从上述实验结果中可以明显看到
这一 。 ·
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参 考 文 献
I Cournac L．DimonB．CarrierD et Growth and photosyntheticcharacteristics ofSfdanum tuberosum plantlels cultivatedin
vitro in diferent conditions ofaeration．sl1~：／-o$~supply and CO2 enrichment．Plant physio1．199I． 112：I 1 I一 1 17
2 Sharer C．Simper H
． Hofnumn B．Glucose feeding rcsui~ in coordinated change~ of chlorophyll co ntent．ribu~se-I．
5_biphosphat~carboxylase cxygenas~activity and photosynthetic potential in ph0toaut0trophIc suspension cultured cels of
Chenopodiu Ⅲ Plant Celt Environ 1992 15：343～358
3 薛应蓖培 植物 生理学宴验手册．上悔：上侮科学技术出版社 I9
4 北京大学生化 教研室编．生街化学实验指导 北京：高等教育出版社，1990．5～7
5 CataldoDA， HansonM，Schrder LE et aLRapidColorimetric determination of nitrateinplanttissue bytitration of salicylic
acid．CommunSe Plant ef~nr／． 1975．詹 7I～80
6 Vrsula He~ht Hans Mohr．Factors controling nitrate and ammonium accumulation in murtard(xina s alba)seedlings．
P sicL Ptantrarum．199~ 78：379-387
7 Chen P S el at Ana1．Chem 1956
．
28：1756～ 175g
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