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高山红景天颗粒状愈伤组织悬浮培养和红景天甙的诱导

吴双秀  
【摘要】: 珍贵中药植物高山红景天(Rhodiola sachalinensis A.Bor)的根和根茎中含有以红景 天甙(salidroside)为主的次生代谢物质,具有抗疲劳、抗衰老、抗缺氧、抗微波辐射等 作用,是非常有开发前途的环境适应药物。本实验利用植物组织和细胞培养技术,以诱导 和建立较高红景天甙产量的高山红景天愈伤组织悬浮培养体系为目的,系统地对高山红景 天愈伤组织的诱导和状态调控、分化了的愈伤组织颗粒(CCA)悬浮培养体系的特点和 生长规律、红景天甙的积累规律、培养基优化和生产条件优化、利用诱导因子和添加前体 方法提高红景天甙产量、以及红景天甙生物合成途径几个方面做了调查。 利用高山红景天无菌苗的子叶、幼叶、幼茎和根成功诱导出了7种愈伤组织。以其 子叶最容易诱导产生愈伤组织,其次是幼叶、幼茎和根。对上述愈伤组织的状态进行调控, 得到红景天甙含量高、生长速度快、初步分化了的CCA型愈伤组织颗粒。 CCA悬浮培养的生长周期为25~30天。在继代后的0~15天左右为指数生长期, 15~20天以后生长速度减慢。最大红景天甙积累是在继代后的3~5天内。 外源8.27mg/L的BA与4.14mg/L的IBA的组合时,CCA悬浮培养的生长最好; 外源2,4-D抑制CCA悬浮培养的生长,但是对红景天甙积累的刺激作用最大。以MS基 本培养基的成分和含量为标准,总氮量不变、总糖量增至45g/L、pH值为5.7利于CCA 悬浮培养的生长,但抑制其红景天甙的积累;总氮量减少1/2、总糖量减少1/2、pH值为 4.2利于CCA悬浮培养细胞内红景天甙的积累,但抑制其生长。利于CCA悬浮培养生长 的培养条件为较低的温度(15℃)和较低的摇床转速(100rpm/min);但利于红景天甙 积累的培养条件则为24℃和较高的摇床转速(150rpm/min)。 在继代培养后的第15天进行200W/m~2的254nm的紫外线照射20min对提高红景 天甙产量效果最好;牛皮杜鹃根的水提液的诱导效率大于高山凤毛菊根的水提液。前体 甙元酪醇(tyrosol)、苯丙氨酸(Phe)、水杨酸(SA)、色氨酸(Trp)和酪氨酸(Tyr) 对提高CCA细胞内红景天甙含量的效果依次减小。 建议生产上可以采用“两步法”培养来提高红景天甙产量。首先在利于CCA悬浮 培养生长的培养基上培养15~20天左右,使生物量积累达到最大,此时进行紫外线诱导 处理,或添加约4mg/L的高浓度2,4-D,或更换到生产培养基中培养3~5天再收获红景 天甙。CCA悬浮培养的生长培养基为总氮含量与基本MS培养基的含量相同、总糖含量 为45g/L、pH值为5.7并附加5mg/L的BA和2.5mg/L的IBA的外源激素;相应培养 条件为15~20℃、正常光照、摇床转速100rpm/min。红景天甙的生产培养基为总氮含 量减少1/2、总糖含量为15g/L、pH值为4.2并附加4mg/L的2,4-D;相应培养条件为 24℃、正常光照、摇床转速150rpm/min。


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