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玫瑰茄悬浮细胞合成花青素的光效应研究

朱新贵  
【摘要】:光照是调节玫瑰茄细胞合成花青素的重要外部因子。在悬浮培养的玫瑰茄细胞体系中,光照对玫瑰茄细胞的生长、培养液的pH变化和降糖速度等参数没有明显的影响;而对花青素的合成却有显著的影响。 黑暗下玫瑰茄细胞不合成花青素,细胞中花青素的含量随着细胞的生长被稀释而降低,培养液中最终的花青素含量相对于最初接入的玫瑰茄细胞所带入的花青素的量,花青素在黑暗下玫瑰茄细胞生长的过程中几乎没有被破坏。随着光照强度(色温为7300K)的增强,花青素合成的速度和产量都会增加,但当光照强度超过31.0w/m~2时,花青素的产量增加不再显著。在50ml培养体系中,光照强度为31.0w/m~2时玫瑰茄细胞经过18天培养,细胞中花青素的含量为30.17mg/gWdc(细胞干重)、培养液中最终花青素的产量为21.6mg/50ml。单色光中蓝光对玫瑰茄细胞合成最具促进作用,红光作用最弱,其它单色光的作用随其波长接近蓝光波长,促进作用增强。蓝光和红光下细胞花青素含量分别为21.31mg/gWdc和1.92mg/gWdc,培养液中花青素的产量分别为8.97和0.84mg/50ml。 培养液中添加核黄素或β—胡萝卜素都不能促进花青素的合成,而加入核黄素的激发态抑制剂KI可以抑制花青素的合成,类胡萝卜素合成的专一抑制剂无效。说明玫瑰茄细胞内源合成的核黄素可能是玫瑰茄细胞合成花青素的光受体,而不是胡萝卜素。 黑暗下培养的玫瑰茄细胞不合成花青素,但并没有丧失花青素的合成能力,后期的光照可以诱导其花青素的产生。前期黑暗培养不超过8天、后期经过不少于8天的31.0w/m~2光照培养,可以产生与不经过黑暗培养而进行全程连续光照培养相当的花青素产量。但当黑暗下培养时间进一步延长时,即使后期光照时间也延长,花青素的产量也不会进一步提高。添加新鲜培养液或L—苯丙氨酸可以增强后期光照对黑暗下培养的玫瑰茄细胞合成花青素的促进作用。据此可以设计两段式培养玫瑰茄细胞进行花青素的生产。 光照对玫瑰茄细胞PAL活性和总黄酮合成都有促进作用,单色光中蓝光和红光作用相当,PAL有组成型和光照诱导型,后者在培养过程的后期逐步下降。前期红光光照、后期蓝光光照也能使细胞合成与全程全白光照相当的花青素产量。因此蓝光和红光直到合成总黄酮之前都同样有效,而蓝光只在由合成花青


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