西洋参转基因冠瘿组织培养及人参总皂苷含量_宋永波

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综合西洋参冠瘿组织生长和总皂苷累积情况可 知, 第 24 d时总皂苷产率达最高, 可作为考察的收 获时间。 314 培养因子对冠瘿生长和总皂苷累积的影响
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光照: 为寻找较适宜的光照条件, 设连续光照培 养、暗培养和光暗交替培养, 结果如表 2。光对西洋 参冠瘿组织生长以及总皂苷的合成都有明显的抑制 作用, 且有褐化现象。暗培养的组织生长量、总皂苷 含量及产率均高于光培养。
* S( 3% )
01 488
41 0 2
21 4 5
111 96
是对照组的 1164倍; 氨基氮用量增加一倍则明显抑
S( 4% )
01 505
41 1 7
31 0 3
151 30
制总皂苷 的累积, 仅 为对照组 的 0138 倍。由 此可
S( 5% )
01 392
31 2 4
21 3 8
91 330
01 17 5 01 13 9 01 27 6 01 17 8 01 20 2 01 32 2
11 94 11 54 31 07 11 97 21 24 31 58
11 51 21 03 11 70 21 52 11 97 21 18
21 64 3 21 82 2 41 69 2 41 48 6 31 97 9 71 02 0
表 3 pH 对西洋 参冠瘿组织生长以及总皂苷的影响
冠瘿组织 pH 值 生长量 生长倍数
( g 干重 /瓶 )
总皂苷 含量 (% )
产率 ( mg# 干重
/瓶 )
5120 01 447
31 5 2
21 60
111 62
5140 01 519
41 0 9
21 63
131 66
5160 01 471
31 7 1
21 34 101 72
温度: 温度对植物细胞培养有一定的影响, 冠瘿
组织的生长及皂苷的合成情 况考察结果 ( 图 2) 表 明: 最适生长温度 25e , 总皂苷累 积的最适温度为 20e , 产 率 在 20 ~ 25e 之 间 变 化 不 大 ( 11121 ~ 11169 m gDW / flask) 。
与总皂苷的生物合成。
表5
氮源对西洋参冠瘿组织生长及总皂苷 的影响
NH4NO3 ( g /L ) KNO3 ( g /L ) NH4 + /NO3冠瘿组织生长量 ( g# 干重 /瓶 ) 生长倍数 总皂苷含量 (% ) 产率 ( m g# 干重 /瓶 )
图 2 温度对西洋参 冠瘿组织生长以及总皂苷的影响 ) u ) 冠瘿 ) p ) 总皂苷 ) * ) 产率
pH 值: 培养基初始 pH 是影响植物组织培养的 重要因素之一。本研究结果 ( 表 3) : pH 514时对冠 瘿组织生长最为适宜, 生长倍数为 4109, 皂苷产率 也最高。 pH 512~ 516之间有利于总皂苷的累积, 过 高既不利于组织生长, 也不利于皂苷的累积。
碳源 (% )
S( 2% )
冠瘿组织 生长量 生长 倍数
( g干重 /瓶 )
总皂苷 含量 (% )
01 452
31 7 3
21 6 9
产率 ( mg干重
/瓶 )
121 16
瘿组织生长影 响较大。这些 说明氨基氮与 硝基氮 ( NH 4 + /NO3- ) 对冠瘿组织生长有一定的协同作用。 M S培养基中添加硝基氮, 明显促进总皂苷的累积,
# 栽培与育种 #
西洋参转基因冠瘿组织培养及人参总皂苷含量
宋永波 1 徐珍霞2 金钱星2 于荣敏* 2 ( 11沈阳药科大学制药工程学院, 沈阳 110016; 21 暨南大学药学院, 广州 510632)
摘要 高压纸层析电泳证实 了根癌农杆菌 C58对西洋参 茎的转 化成功, 得到 西洋参 冠瘿组 织。考察了 冠瘿组 织生长及皂苷合成的最 佳培养基和收获期, 以及光照、温度、培养基初始 pH 值、碳源、氮源等因子的影响。
见, 硝基氮比氨基氮更有利于总皂苷的合成。本结
S( 20% ) + G ( 1% )
01 405
31 3 5
11 5 2
61 156
果中推测, 氨基氮在西洋参冠瘿组织生长过程中优
G ( 3% )
01 3来自百度文库1
31 1 5
21 0 7
71 887
先利用, 主要参与组织的初级代谢, 而硝基氮主要参
* 对照组 ( M S 培养基 ), G 葡萄糖, S 蔗糖
图 1 西洋参 冠瘿组织和人参总皂苷累积曲线
总皂苷的累积与组织生长过程平行, 但稍后于 组织生长。大致分为四个阶段: 0~ 8 d 为下降期, 此时组织生长占优势, 无皂苷累积; 8 ~ 16d为缓慢 累积期; 8~ 16 d为快速累积期, 第 28天时达最高, 为 2149% , 是起 始时的 1154 倍; 28 天以后 为下降 期。
氮源: 将西 洋参 冠瘿组 织分 别在 氮源用 量和 本培养基中 (对照组 ) 的氨基氮用量均对组织生长
NH4 + /NO3-不同 的M S培 养基中 培养, 结 果 ( 表 5) 呈抑制作用; 而在 NH 4 + 用量一定的情况下, 增加硝
表 4 碳 源对西洋参冠瘿组织生长以及总皂苷的影响
基氮用量可促进冠瘿组织生长, 且 NH4 + /NO3-对冠
关键词 西洋参; 冠瘿组织培养; 人参皂苷
西洋参 Panax quinquefo lium L1 具有独特的医 疗保健作用。现代化学和药理学研究表明, 其主要 活性成分为皂苷类 ( sapon ins) 化合物, 且不能人工 合成。西洋参原产于北美洲, 近年来在我国部分地 区也已栽培成功。
本课 题组 利用 转基 因技 术将 根 癌农 杆菌 Agrobacterium tum efeciens中 T i质粒上的 T-DNA 插入 西洋参细胞核基因组而得到冠瘿组织。本文报道西 洋参冠瘿组织培养及其总皂苷含量研究结果, 可供 参考。 1 主要仪器与材料
中药材第 28卷第 3期 2005年 3月
m ,l 作为对照品储备液, 分别精密吸取对照品储备液 011、012、013、014、015、016 m l 置 10 m l 具塞试 管 中, 室温下挥尽 溶剂, 分别 精密加入 5% 香草醛-冰 醋酸溶液 012 m l和高氯酸 018 m ,l 摇匀, 置 60e 水 浴中加热 15 m in, 流水冷却 2 m in。精密加入冰醋酸 5 m ,l 摇匀, 以甲醇作为空白对照, 按同样步骤操作, 在 550 ? 1nm 处测定吸光度 ( A ) , 以 A 为横坐标, 人 参皂苷 Re标准品毫克数 Y 为纵坐标, 绘制标准曲 线。回归方 程 Y = 012671A + 0101632, r= 019996 ( n= 5)。
收获的组织于 [ 50e 条件下干燥至恒重, 以细 胞干重的生长倍数为生长指标。 212 高压纸层析电泳 称取不同生长周期的西洋 参冠瘿组织及西洋参茎各 110 g于研钵中, 加入约 等体积的 80% 乙醇, 于低温下研磨匀浆。具塞离心 管中浸提 2 h后, 离心 ( 12000 r/m in) 10 m in, 吸取上 清液 (即提取液 ) 进行纸电泳。冠瘿碱的检测参照 许耀等的方法〔2〕。电泳条件为 400V, 80 m in。菲醌 显色后于 365 nm 波长下观察。 213 冠瘿组织中总皂苷含量的测定〔3、4〕 精密称 取对照品人参 皂苷 R e 2m g, 甲醇 溶解并 定容至 5
# 165#
好, 有利于建立悬浮培养体系。因此, 选定 M S 培养
基为西洋参冠瘿组织的继代培养基。这点与西洋参
愈伤组织培养有所差别〔5〕。
表1
培养基筛选
冠瘿组织 培养基 生长量
( g干重 /瓶 )
增加的 倍数
人参总皂 苷的含量
(% )
产率 ( m g干重 /瓶 )
6, 7-V H B5 W h ite W ood MS
21 64
121 44
5180 01 421
31 3 2
21 25
91 487
6100 01 392
31 0 9
11 67
6120 01 409
31 2 2
21 23
61 554 91 119
碳源: 本研究在 M S培养基其他成分保持不变 的条件下, 考虑了不同浓度蔗糖和葡萄糖及其组合
对冠 瘿组织生长及 皂苷合成的影响, 结果 如表 4。 蔗糖浓度在 2% ~ 4% 范围内, 随浓度的增加, 组织 生长和总皂苷含量均增加, 浓度为 4% 时, 最利于组
表 2 光照与西洋参冠瘿组织生长及总皂苷含量
培养条件
冠瘿组织 生长量 ( g干重 /瓶 )
生长 倍数
总皂苷 含量
(% )
产率 ( m g干重
/瓶 )
光 光 # 暗 ( 12h) 暗
01 1 01 01 3 07 01 4 58
01 85 21 56 31 82
11 46
01 148
11 83
51 618
干燥培养物粉碎称重后, 氨仿脱脂 115 h, 再用 甲醇回流提取 6 h。抽滤后, 甲醇部分减压 回收至 干, 残留物用水 溶解, 并 用水饱和的正丁 醇萃取 4 次。然后, 正丁醇部分减压回收至干, 残留物用水溶 解, 上 D101 大孔树脂柱, 流 速 115 m l/m in, 先后用 水和 20% 的乙醇洗脱去除杂质, 最后用 70% 乙醇洗 脱并收集洗脱液, 回收乙醇, 提取物用甲醇 溶解定 容, 过滤后待检测。检测过程同上。 3 结果与讨论 311 西洋参冠瘿组织的鉴定 本实验所用菌株为 根癌农杆菌 C58, 其 T i质粒上的 T-DNA 序列中含有 胭脂减合成酶基因, 而植物染 色体中不含此基 因。 如成功转化并表达, 则在诱导出组织中就能检测到 胭脂碱。高压纸电泳实验结果显示, 诱导出的组织 中有胭脂碱荧光条带, 而阴性对照中没有。此结果 表明, 所诱导出的西洋参冠瘿组织已经整合了 T i质 粒上的 T-DNA。 312 培养基的筛选 不同培养基所含组分及用量 均不相同, 所以对西洋参冠瘿组织生长及皂苷的形 成呈现不同程度的影响 ( 表 1)。高盐浓度的 M S培 养基 最 有 利 于 冠 瘿 组 织 的 生 长; 而 低 盐 浓 度 的 W h ite培养基最 有利于总皂 苷的合成; H 和 6, 7-V 培养基不利于组织生长和皂苷合成, 而且冠瘿组织 有明显的褐化现象。在 M S培养基中, 总皂苷的产 率最高, 明显优于 其他培养基, 而且组织分 散性较
313 冠瘿组织生长及总皂苷累积 实验采用无激 素 M S培养基, 接种量为 410 g /瓶 (下同 ), 25 ? 1e , 暗培养。每 4天收获一次, 以组织干重和皂苷含量 为指标 ( 图 1) 显示: 西洋参冠瘿组织固体培养的生 长曲线呈 -S. 型。在 44 d生长周期中前 4 d为延迟 期, 生长缓慢; 5 ~ 24 d为快速 生长期; 25 ~ 32 d为 相对稳定期; 32天以后为衰减期。 24 d时生长量达 最高, 为接种时的 5102 倍。第 20~ 24 d生长速度 最高, 可作为转接继代的最佳时期。五加科植物的 愈伤组织往往延迟期较长, 一般 为 14 d, 培养 40 d 左右生物量才能达到最大值〔6〕。由此可见, 冠瘿组 织培养能缩短生长周期, 更易于实现产业化。
中药材第 28卷第 3期 2005年 3月
织的生长和总皂苷的累积, 可能因渗透压增大而影 表明: 仅以 NO3-为唯一氮源的培养基不适合组织生
响了组织的正常生长。葡萄糖的加入却抑制冠瘿组 长, 说明氨基氮为西洋参冠瘿组织生长所必需。在
织生长和总皂苷的累积。
NO3-用量一定的情况下, 无论增加还是减少 M S 基
MT-152型 数 显 温 控 仪 ( 宁 波 自 动 仪 表 研 究 所 ) , W FZ800-D2型紫外分光光度计 ( 北京第二光学 仪器厂 ), 69L 9-V 型 高速 离 心 机 ( 上 海 医 用 仪表 厂 ) , DYY-Ⅲ 型 稳 压 稳流 电 泳 仪 ( 北 京 六 一 仪器 厂 ) 。章鱼碱和胭脂碱标准品 ( Sigm a 公司 ) 。精氨 酸 ( 北京来亨有限公司 ) , 菲醌 ( 北京化学试剂厂 ) , 对照品人参皂苷 Re(中国药品生物制品检验所 ) 。 2 方法 211 冠瘿组织培养 西洋参冠瘿是本研究组由胭 脂碱型根癌农杆菌 C58菌株诱导产生〔1〕。冠瘿组织 每 20天左右继代一次, 培养其为 M S 基本培养基, 加入 3% 的蔗糖和 017% 的琼脂, pH 5170。暗培养, 温度 25 ? 1e 。
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