全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 19(2)：15O一153 999年 5月
不同碳源对悬浮培养玫瑰茄细胞呼吸强度及
产生辅酶 Q的影响
候学文 郭 勇 ＆ 也
(华南理工大学生物工程束，广州 510641)
摘 要 以蔗糖、葡萄糖、可溶性淀粉为 3种不同碳源， 以 培养基为基础，研究在不同碳源情
况下，悬浮培养玫瑰茄细胞的生长，以及培养过程中细胞的氧消耗速率，同时也考察了在整个细
胞生长过程中，辅酶 Q的含量变化．结果表明，蔗糖和葡萄糖能有效支持玫瑰茄细胞的生长，其
细胞活力也高，表现在呼吸强度较高；可溶性淀粉不能被植物细胞利用，不仅表现在细胞生物量
低，而且细胞活力差，呼吸水平也较低。
关键词 碳源：悬浮培养：玫瑰茄；呼吸强度；辅酶 Q
The efects of carbon sources on the growth and respiration
of suspension Roselle cell
Hou Xuewen Guo Yong
(Department 。曲g r g，South-ChinaUnd~ersitF Technology Gtangzhou 5]064
Abstract Based oB B5 medium，sucrose,glucose and soluble starch were used as carbon sources to
study the growth state of suspension Rosele cel1．The oxygen respiration and coenzyme Q content
were also studied through whole culture time．The resul~ showed that sucrose and gluco se were
go0d carbon sources which co uld support the growth of Rose]le ceil,and the cells had high respire·
tion rate showed that the cel had high viability．But the soluble starch couldn t suppo rt the growth
ofRosaliecel，andthecellwithlow viability．
Key words Carbon source；suspension culture；Roselle；respiration rate；coen~me Q
从热带植物玫瑰茄 (Rosele)的花萼 中诱导出了一株白色细胞株．该细胞株生长速度快，悬浮
培养时没有明显的结团现象，基本上达到单分散状态，因而是研究不同条件下细胞的生理反应的理想
材料。
辅酶 Q，又称泛醌，是线粒俸上呼吸链中进行电子传递的重要载俸，它的含量是细胞色素 c的
十多倍。泛醌在生物能学中是一很重要物质。在高等植物细胞内仅存在着 CoQ 而在微生物中尚含
有不同侧链长度的泛醌．在人类疾病之中，有不少是因为能量产生出现了问题．因此 CoQ对这类疾
病有一定疗效．如肌萎缩和心脏病；CoQ也可用作抗氧化剂和免疫增强剂。
l99B 3—13收稿
第一作者简介：侯学文，男，1969年 出生，博士，生物学专业。
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2期 侯学文等： 不同碟源对悬浮培养玫瑰茄细胞呼吸强度及产生辅酶Q的影响 151
1 材料与方法
1．1 供试材料与培养条件
以率实验室诱导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A 1 000 mL
三角瓶 (含 400 mL培养液 )制作液体培养种子瓶，然后在液体培养基中传代 1～2次，使细胞分散
度更佳，以便细胞适应液体培养环境。所有试验采用 100 mL三角瓶，装液量 50 mL．培养液 pH调
至 5．8，分装后经 12】℃灭菌 15 man，接种量约为 1．5 g鲜细胞 ／瓶。采用如下 3种不同的碳源配
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
物激索均为 4．5~umol／L 2，4-D与 2．3#moI／L Kt，摇床转速 130 r／min，培养周期为 16 d，温度
25℃，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，然后在万分之一 光电分析天平上称重，此定为鲜
重。将湿细胞放A 60℃的干燥箱中，经 2 d后至恒重，同样称量得干重。
I_3 采用瓦氏微量呼吸检压仪。参照北京大学生物系编 《生物化学实验指
导》进行 。先测得反应瓶常数，然后在每个反应瓶中加A 0．5 g鲜细胞，再加A 3 mL抽滤所得培
养液。其余操作均按实验指导书进行。
1．4 辅酶 Q含量的测定 参照Crane等 ‘。 的方法。
1．5 培养液中总糖含量的测定 葸醌法 。
2 实验结果与讨论
2．1 不同碳源下
不同碳源下悬浮培养玫瑰茄细胞的生长行为明显不同．在其它营养条件充分且相同的情况下，能
被细胞利用的碳源能有效地支持植物细胞的生长，获得大致相同的生物量．如蔗糖和葡萄糖，而不能
被植物细胞利用的碳源，则难以有效地支持植物细胞的生长，如可溶性淀粉。
比较图 1．图 2的生长曲线可
以看出， 鲜重计和干重计时，它
们的对数生匠期及比生长速率有较
大差异，这种差异可能是 由胞内营
养物质贮存的多寡所造成的。在接
种A新鲜培养基后，在前 4d细胞
量未见明显增多的情况下，细胞干
重却有成数倍的增加，这可能是因
曩 1 不同碳漂下反映细胞生长状况的重要数据比较
Table】 The compamsion ofparameters ofsuspension Rosele
ce!I under diferent carbon souro~s
雌
W
蛐
W)
为培养基内的营养物质被快速大量地吸收A胞内的缘故。而在细胞生长后期，细胞鲜重还在继续增加
的时候，细胞干重却开始呈下降趋势，这也可能是因为胞内营养物质被消耗掉，含水量上升的缘故，
从实验结果来看， 鲜重计的生长曲线较能准确地反映细胞的生长情况。为了能使以干重计的生长方
程与实际情况相吻台，人们提出了活性细胞的概念，即将细胞的干重减去胞内所含的营养物质的量
【如各种糖类、磷酸根、硝酸根等)，这样做可能所得结果更客观一些，但毕竟相当繁琐，不如直接用
鲜重计的生长曲线简便、直观。
2．2 不同碳源下悬浮培养玫
在以蔗糖、葡萄糖为碳源的配方中，至培养末期，糖类基本上被消耗殆尽，再加之获得了满意的
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生物量，可以认为 3％ 蔗糖、葡萄糖是能有效支持植物细胞生长的优 良碳源 而可溶性淀粉由于植
物细胞不能分泌淀粉酶，因而不能将可溶性淀粉酶解成单糖后再被植物细胞利用，故在培养末期，仍
有较高比例的淀粉存在。再从所获得的较低的生物量来看．表明可溶性淀粉对玫瑰茄细胞培养而言不
是一种良好的碳源。
图 1 不同碳源下玫瑰茄细胞的生 睦曲线
(以鲜重计)
Fig．1 The growthcurve ofsuspensionRose[1
celunder：difotem car~ nsources『FW ，
●q ％蔗糖 0_3％ 葡萄糖 ▲ ％iI溶性淀粉
●_]％ 日眦mse()一3％gltlcose▲— 5％s~lub]e starch
3 不同碳酒i下
度
呼吸强度是反映细胞活力的重要指标．呼
吸强度高表示细胞生活力强，细胞有氧代谢旺
盛；呼吸强度低则说明细胞有氧代谢活动差，
产生能量少，细胞生活力较低。本实验采用瓦
氏微量呼吸检压仪，系统跟踪了不同碳源下培
养玫瑰茄细胞的呼吸强度 结果表明．细胞的
呼吸强度并不与细胞的生长曲线相一致，即在
对数生长的前期．如 A、B两种配方均在第 6
d，呼吸强度达到最大值，然后呼吸强度逐渐
下降。这表明．细胞在接人新鲜培养基中后，
细胞吸收营养物质后代谢即刻活跃起来，利用
有氧代谢产生的大量能量．积极进行物质与能
量贮备，来实现细胞的牌速大量增殖．在对数
生长中后期．呼吸强度虽然有所下辟，但仍维
图 2 不同碳源下玫瑰茄细胞的生长曲线
(以干重计)
Fig．2 The grov,qh CUP,e of suspension Ros~l
cel under diffcrent carbon SOUIC~S(DW )
●一3％ 蔗精 C ÷％ 葡萄精 ▲—n5％可落性淀粉
．-3％ $tlCTO$@0-3％gluc~ A-O．5％soluble starch
ttd
图3 不同碳源下玫瑰茄细胞总糖消耗曲线
F ．3 The time course oftotal sugar ofsuspension
R0setk celunderdiferent carbon sources
●．]％蔗雄 ()-]％葡萄精 A-0．5％可溶性淀静
●卜3％ sucro∞ () ％g]~ose A-0．5％solub]~starc~
持一个较高的水平，继续保持着细胞对数生长期的能量需求 在培养末期，随着营养物的消耗殆尽
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2期 侯学文等：不同碳源对悬浮培养玫瑰茄细胞呼吸强度及产生辅酶Q的影响 153
细胞的呼吸强度已降至与初接种时相当的水平，这反映细胞已经进入维持呼吸的阶段 蔗糖为碳源
的 A配方最大呼吸强度比以葡萄糖为碳源的 B配方略大，说明蔗糖是比葡萄糖略好的碳源。 由于可
溶性淀粉不能支持玫瑰茄细胞的生长，反映在细胞活力上也 比上述两种配方有较大的差距。
2．4 不同碳源下 Q产生曲线
在酵母中，辅酶 Q-o的生物合成受到氧含量和分解代谢物阻遏的调控 ¨ 当酵母在厌氧条件下
生长时，仅能检测到极微量的CoQ，但当转入有氧发酵时，辅酶 Q的含量会急剧增加 但植物细胞
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图 4 不同碳源下悬浮培养玫瑰茄细胞的呼吸强度 曲线
Fig．4 The respirat Lon st 【h ofsuspension Ro~el
cell under difierent carbon$0U1~C~S
● ％蔗精 0-3％ 葡苛杵 ▲吨 5％可辩性棺稽
●_3％ $UI~0$e∞ ％ghtoos~▲ ．5％s01ublestarch
圈5 不同碟源下悬浮培养玫瑰茄细胞的辅酶 Q产生 曲线
Fig．5 The time ooui~dc ofcoenzyme Q of suspension
Rosel cell underdiferent carbon s0urces
●卜3％蔗糖 ( ％ 葡萄精 ▲_0．5％可藩性淀粉
●卜3％ stcros~0—3％glucose▲_0．5％soluble starch
需耗氧生长，同时限于实验条件，我们不能获得舍不同溶氧水平的培养体系，因而不能获得氧含量对
CoQ产生调控的知识 葡萄糖是典型的具分解代谢物阻遏效应的碳源，在实验中也确实发现
， 葡
萄糖为碳源的配抗 培养细胞的辅酶 Q含量比采用其它碳源的略低，这似乎也说明了植物细胞的辅
酶Q的合成也具有分解代谢物阻遏效应．
参 考 文 献
I 北京大学生化教研宣缩．生物化学实验指早 北京：高等教育出版社．t990．9～1 1
2 c脒 F L
． L rR L．WMm~r￡ St~d／cs oilf 脚ecf∞ntransport,syst~ ．X1Ⅲ．1so／atlonofCo~nzymeQ(q琊jfrom
besfheart and beefheartlrIjt0chondr B~ochdm Biophys c
． 1959 32：73～79
3 薛应龙犏．植物生理学实验手舴 上 槔 上海科学技术 出版也 1985
4 Gordon PA
， Stu artPR．Bi~chim Biop 5．,4eta 1969， 177：358～360
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