全 文 ：植 物 学 通 报g s xs , 5 ( 2 ) : 8 4一 36
乓h i n e , e B u l l e t i n o f B o t a ” 了
离体培养的新疆紫草
蔡醒色素的诱导形成
李国凤 伍正容 叶和春 卢馥荪 向桂琼
(中国科学院植物研究所 , 北 京 )
紫草 ( iL ht 时 p 。 : m 。 。 。 , 川 hr 。 : ih : 。 。 )细胞的大规模培养 , 生产有应用价值 的代谢物质
并用于医药 、 食品及化妆品 , 在日本早有报道 ’ 5 ’ 。 但迄今为止 , 对我国新疆地区的新 疆 紫
草尚未见研究报道 。
新疆紫草属假紫草属 , 野生资源贪乏 , 引种栽培至今未获成功 。 卢馥荪等 “ ’曾对新 疆
紫草和假紫草的化学成分作过研究与报道 , 继后发现其中的乙酞紫草素 (A 。 e yt ls h i k o n in ) 具
有抗肿瘤活性。 故本研究旨在通过紫草细胞的大规模培养 , 生产代谢有用物质蔡酿色素 , 从
而为医药和轻工提供理想的药物和天然色素。
材 料 和 方 法
将采 自新疆地区的新疆紫草 ( A : ” 。 b佃 。 。 。 h r o tn 。 ) 种子, 经 8%的次氯酸钠浸泡 12 分钟
以进行表面消毒 , 播于经高压灭菌而浸有无菌水的滤纸上 , 在温度为 2 a5 士 1℃下 暗 培养 ,
五天后开始发芽 。 待幼苗子叶张开 , 根和胚轴生长到一定高度时 , 将幼苗分 成 根 、 胚轴、
真叶和子叶 。 把这四部分外植体分别接种在附加 K T 、 2 , 4 一 D和 I A A的 L S `3 ’培养基 上 。 接种
材料放置于 2 50 士 1℃的暗室培养 , 继代培养每 25 一 30 天转代一次 。
培养物中蔡酿色素的测定 : 将来 自四种外植体的愈伤组织 , 在含 I A A的 L S培养基上培养
30 天后分别取出捣碎 , 朴 6 0℃的烘箱中烘干 , 再用 3 0 一 6 0℃的石油醚提取。 提取液呈红色 ,
将此液和新疆紫草原植株根部石油醚提取液进行薄层分析比较 。 高效硅胶板用烟台产的 , 展
开剂用石油醚 : 乙酸乙酷 ( 9 5 : 5) , 薄层层析图谱 , 以 C s 一 9 10 双波长薄层层析扫描仪进行扫
描 。
结 果 与 讨 论
(一 ) 激紊对愈伤组织的诱导生长及蔡眼色素合成的影响
将上述四种外植体根 、 胚轴 、 子叶和真叶接种于 L S附加 K T和 IA A及 L s附加 K T和 2 , 4 一 D的
两种激素配比的培养基上 。 实验结果表明 , 四种外植体在两组培养基上均可诱导形成愈伤组
织 (图 1 ) 。 但前者诱导的愈伤组织生长缓慢 , 质地紧密 , 呈鲜红色 。 后者诱导 的愈 伤 组
织生长较快 , 质地较疏松 , 呈白色带微红或微黄。 尽管两种激素配比均可诱导形 成 愈伤 组
织, 但在缺少或低浓度 2 , 4 一力培养基上产生的愈份组织 , 一经继代培养 , 大部分 即分 化出
不定根和芽 。 而高浓度的 2 , 4 一 D又抑制蔡酿色素 的 生物合成 (图 2 ) 。 据 aT b o t a等 “ ,认为
人工合成的激素 ( 2 , 4一 D和 N A )A 可强烈地抑制紫 草素的产生 , 特别是培养基中 2 , 4一 D浓
度为 1 0 一 “ m ol l/ 时 , 完全抑制茶酿色素的生物合成 。 I n o u y e等 `“ ’的示踪实验表明 , 2 , 4 一 D的
作用是阻碍紫草素生物合成途径中由特牛儿苗经基苯酸 ( I夕形成往牛儿苗醇氢 酿 (I v) 步骤 。
为获得生长良好的愈
伤组织 , 又不影响蔡酿色
素的诱导形成 , 我们采用
类似敖 T a b : t 。等汇“ ’采用的
“ 二步培养法 ” 。 第一步
在含有合适的 2 , 4 一 D浓度
的培养基上诱导与继代愈
伤组织 。 第二步将生长良
好的愈伤组织 转 入 含 有
I A A 的培养基上 , 以诱导
蔡酸色素的形成 。
此外 , 我们还初步观
察到蔡酸色素的生物合成
和细胞分裂生长之 间的关
系 。 当愈伤组织继代转入
新鲜培养基时 , 起初细胞
分裂形成的愈伤组织为白
色 , 随着培 养 时 间 的推
图 l 四种不同外植体诱 导形成的愈伤组织
1
. 真叶 ; 2 .根 , 3 .胚轴 , 4 . 子叶 .
( L S基本培养基 + K T + 2 , 4 一D )
移 , 逐渐转为粉红色 , 直至最后转变为深紫红色 。 当愈伤组织停止生长后 , 细胞中的色素即
分解并向培养基中渗透 , 且不再继续合成色素 (图 2 ) 。 由此可推测 , 紫草素及其衍生物的
生物合成处于细胞指数生长的后期 。 当然 , 更可靠的结论有待于进行细胞悬浮培养来验证 。
图 2 2 , 4一 D浓度与愈伤组织培养时间对 色素合成的影响
!
。 由原植物提取的标准样品 , 2一 5 . 四种外植体来源的愈伤组织 , 培养 50 天后取样 ; 6 、 7 . 培养基中 2 , 4 一D浓度为
l m g l/
, 培养 3 周后取样.
2 、 6
. 根诱导的愈伤组织 : 3 .胚轴 ; 4 . 子叶 ; 5 、 7 . 真叶 。
(二 ) 来源于不同外植体的愈价组织其蔡雌色紊成分的比较
将上述根 、胚轴 、 真叶和子叶四种不 同来源的外植体形成的愈伤组织 , 经过含2 , 4 一 D的培
养基继代培养之后 , 再转入含有 I A A的培养基上 , 均可合成蔡酿色素 。 四类愈伤组织中蔡酿 色
图 3 来源于不同外植体的愈伤组织产生的茶限色素薄层层析及扫描图
1
. 原植物提取的标准样品 ; 2 . 真叶诱导的愈伤组织 , 3 .根 : 4 . 胚轴 : 5 . 子叶 .
A
. 去氧紫草素 : B . 口, 口一二甲墓丙始酸紫草素 ; C . 乙跳紫草素 , D . 2奋 3二甲基戊烯酞紫草素 ; E .浅黄色点 ; F .紫草
素 , G · 口一经基异戊酥紫草素 .
( L s基本培养基 + K T + I A A , 继代培养 30 天后取样 )
素的成分为去氧紫草素 ( D e o x y s h i k o n i n ) , 刀,刀一二甲基丙烯酞紫草素 (刀,尸一 D i m e , h y l a c : y -
l s h i k o n i n )
, 乙酞紫草素 ( A e o t v l s h i k o n i n ) , 2 , 3一二甲基戊烯酞紫草素 ( T e r a e r y l s h i k o n i n ) 及
户经基异戊酞紫草素 (刀一 Hy d r o x y i s o v a l e r y l s h i二: o n i n ) 。 一与天然植株相比只缺少一种紫草素
(S 1, ik 。 n i n )
。但在四种培养物中都有一个较为明显的浅黄色的色点 , 有待进一步探讨 (图 :3 )E 。
最令人感兴趣而又极为理 想的是 , 具有抗肿瘤活性的乙酞紫草素在人工培养下的四类愈
伤组织中含量比其它几种衍生物都高 。
在自然状况下 , 紫草素及其衍生物的生物合成部位仅限于根部的木栓层 , 这种色素形成
的局限性表 明 , 禁酿色素很可能长限 J 几与木栓细胞形成有关的特殊条件下才能诱导合成 “ ’ 。
我们采用根 、 胚轴 、 真叶和子叶四种外植体诱导愈伤组织 , 经过特定的培养条件 , 四种
不同外植体来源的愈伤组织均可诱导合成蔡醒色素 , 这一试验结果再次表明了植物细胞的全
能性 。
参 考 文 献
卢馥荪等 , 10 8 3 , 植物学报 , 2 5 (汤) : 4 5 5一 4 50 .
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