全 文 ：　
浙 江 农 业 大 学 学 报 　 24( S): 1～ 4, 1998　 　　
Jou rnal of Zhejiang Ag ricul tural Univ ersi ty　　 　
　　收稿日期: 1998-06-15
①浙江省自然科学基金资助
产色素与不产色素新疆紫草培养细胞超微结构的动态变化①
刘　骅　徐敏源　陈　彤　张治国
(浙江省医学科学院 ,杭州 310013)
摘　要　　对培养 15, 25和 35 d的新疆紫草培养细胞的电镜观察结果表明:紫草素的合成部位在
内质网上 ;色素颗粒通过两种方式分泌到细胞外 ,一是与细胞膜融合 ,通过细胞壁释放到细胞外 ,二
是通过细胞裂解大量排出细胞外。不产色素细胞的生长和结构变化情况与产色素细胞都相类似 ,只
是未见大量的色素颗粒。
关 键 词　　新疆紫草 ; 培养细胞 ; 色素颗粒 ; 紫草宁 ; 超微结构
中图分类　　 R282. 71; Q24
Liu Hua; X u Minyuan; Chen Tong; Zhang Zhiguo ( Zhejiang Academy of Medical Sciences,
Hangzhou 310013, China)
Ultrastructural changes of pigmented and non-pigmented cultured cells of arnebia euchroma. Jour-
na l o f Zhejiang Ag ricultural Univ ersity , 1998, 24( S): 61～ 63
Abstract　　 Afte r cultured for 15, 25 and 35 days, the cultur ed cells o f Arnebia euchroma w ere
investiga ted respectiv ely by electronic micr oscopy. The r esults show ed that the intracellular local-
i zation o f shikonin pigments synthesis was in endopla smic r eticulum and the secr etion process of
shikonin pigments wer e tw o w ays: Ⅰ “ pigment g ranules” fused w ith plasma membrane to sec rete
shikonin pigments outside the cell w all: Ⅱ . Released by cell br eakage. Com pared with the pig-
mented cells, the non-pigmented cells had the simila r changes in cell g row th and str uctur e except
that th e lat ter had no pigm ent g ranule.
Key words　　 a rnebia euch roma; cultur ed cell; pigm ent g ranule; shikonin; ult rastr uctur e
　　紫草 ( Boraginaceae, 紫草科 )是一种多
年生草本。它的根在中医上一直用于治疗烧
伤、创伤、冻伤、咬伤和皮肤溃疡等疾病 ,同时
还是丝绸、化妆品的天然染料。根的活性物质
是含紫草宁衍生物的萘醌色素。
紫草细胞培养生产紫草宁的研究工作最
先在七十年代后期起始于日本 ,于八十年代
中期取得了一系列重要的研究成果 ,并首次
实现了工业化生产及应用。 有关紫草宁合成
的途径及控制其合成的理化因子的研究 ,国
内外学者已做了大量的工作 [1～ 5 ]。 至今关于
紫草宁合成到分泌的动态研究以及与不产色
素品系的比较研究 ,尚未见报导。本研究旨在
通过对新疆紫草培养细胞超微结构动态变化
的观察 ,了解紫草宁合成、贮存、分泌的部位
和过程 ,为研究植物细胞次生代谢过程中结
构变化的规律提供实验资料。
1　材料和方法
1. 1　材　料
本研究室筛选得到的新疆紫草 ( Arnebia
euchroma)不产色素和产色素细胞系。经继代
培养 20 d后 ,取 1 g愈伤组织接种到各组试
验培养基中。
1. 2　方　法
各试验组分别在培养第 15, 25, 35和 45
天时 ,进行细胞生长情况的肉眼观察和愈伤
增重记录 (随机取 5瓶 ,取平均值 ) ,同时取样
固定。
电镜样本固定液为 2. 5%戊二醛 ,磷酸
缓冲液冲洗 ,再用 10%锇酸固定 ,乙醇梯度
脱水 ; Epon812环氧树脂浸透。包埋和聚合 ;
LKB-8800Ⅲ型超薄切片机切片 ,厚度 60～
80 nm;再经铀 -铅双染色。电镜 H-600A透射
电镜观察 ,工作电压 750 V,放大倍数 2 000
～ 20 000。
2　结果与讨论
不产色素和产色素细胞系的培养 ,其愈
伤组织生长及超微结构变化情况 ,分别见表
1和表 2。
　　 Taba ta M [6 ]等从培养 6 d的紫草细胞的
超微结构观察发现 ,有大量的粗糙内质网
( RER)和色素囊泡 ,并由此推测紫草宁的合
成最初是在 RER上形成大量的 0. 1～ 0. 2
μm的隆起 ,这种隆起最终通过内质网嵴断
裂 ,变成游离色素小泡 ,释放到细胞浆中 ,小
泡移到细胞质边缘与胞膜融合 ,色素分泌到
细胞壁外 ,形成直径 0. 5～ 5μm的红色颗
粒。 Tsukada M [7 ]等对这些红色颗粒的物质
组成分析发现 ,其中紫草宁衍生物 27. 5% ,
蛋 白 质 21. 5% , 类 脂 28. 6% , 其 它 占
22. 7% 。国内学者樊红霞等 [ 8]在滇紫草愈伤
的细胞超微结构中也观察到丰富的 RER和
色素囊泡。
本文的研究结果大部分与上述文献相吻
合: ( 1)紫草宁的合成部位在内质网内 (图版
之 1) ; ( 2)色素颗粒是贮存、运输紫草宁的载
表 1　不产色素细胞系培养后愈伤组织状况
Table 1　 Incubation of non-pig men ted cel ls mg
培养天数
t /d
生长情况 超微结构 增重
15 愈伤组织启动生
长 ,边缘有白色
绒毛。
细胞质浓 ,液泡小 ,
可观察到内质网线
粒体等亚细胞结
构 ,但不见色素颗
粒。
1. 07
25 愈伤组织增大 ,
呈白色。
液泡占据大部分细
胞空间 ,细胞器很
难观察到。
4. 02
35 愈伤明显增大 ,
呈白色或灰白色
大部分细胞已裂
解 ,看不到完整的
细胞结构。
4. 65
45 愈伤不再增大 ,
多呈白色、灰白
色 ,少数发黑。
4. 77
表 2　产色素细胞素的培养后愈伤组织状况
Table 2　 Incubation of pigmented cells mg
培养天数
t /d
生长情况 电镜观察 增重
15 愈伤组织略有增
大 ,边缘有白色
绒毛 ,呈白色。培
养基白色。
细胞质浓 ,液泡小 ,
可见大量的 RER
和 SER线粒体等
细胞器结构 ,细胞
质中散落着许多色
素颗粒 , 大小在
0. 25～ 0. 9μm。
1. 62
25 愈伤明显增大 ,
边缘和与培养基
接触处为鲜红
色。 培养基为浅
红色。
液泡融合增大 ,部
分细胞破裂 ,色素
颗粒释放到细胞间
质 ,亚细胞结构不
明显。
4. 25
35 愈伤组织不再增
大 ,但颜色更红 ,
为深红色。 培养
基为鲜红色。
细胞大都解体。 4. 34
45 愈伤组织颜色更
深 ,为深红和紫
色 ,培养基为深
红色。
4. 42
62　　　 　 浙　江　农　业　大　学　学　报 　 24卷　
图版说明　 Plate explanation
1.培养 15天 ,产色素细胞的超微结构 ,有丰富的
色素颗粒。 × 6 000　　 2.培养 25天 ,产色素细
胞的超微结构 ,有的细胞空化 ,有的还能见到色
素颗粒。 × 6 000　　 3.培养 35天 ,产色素细胞
的超微结构 ,大部分细胞解体或死亡。 × 6 000
4.产色素 A和不产色素 B新疆紫草愈伤培养瓶
1. Af ter cultured 15 days, large pigmen t g ran-
ules appeared in pig men ted cell s. × 6 000　　
2. Af ter cultured 25 days , part of pigmented
cell s w ere b roken , oth ers had pigment granules.
× 6 000　　 3. Af ter cul tured 35 days , mos t of
the pigmented cells were b rok en or dead. × 6
000　　 4. Non-pigm en ted cal lus ( fl ask A) and
non-pigmen ted callus ( f lask B) .
体。在产色素细胞的胞浆内都可看到游离的
色素颗粒。 ( 3)色素的分泌途径之一 ,是通过
色素颗粒与细胞膜融合 ,最后排出胞外 (图版
之 2)。 此外 ,本文还观察到: ( 1)细胞对数生
长期 ( 15 d左右 ) ,也是紫草宁合成代谢最旺
盛的时期 (见图 1) ; ( 2)色素分泌的主要途径
是通过细胞的裂解或解体来实现的 (表 2) ;
25 d后 ,愈伤深红色 ,培养基被染成红色 ,色
素细胞老化 ,解体 (图版之 3) ; ( 3)从表 1,表
2中细胞生长情况看 ,紫草宁的合成对细胞
生长及结构并无影响。
参考文献
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(责任编辑　杜玲玲 )　　
63　增刊 　 刘　骅等　　产色素与不产色素新疆紫草培养细胞超微结构的动态变化