背景^[1-3]

蔗糖,用于植物細(xì)胞培養(yǎng)是由一分子果糖和一分子葡萄糖組成的,蔗糖是可以直接進(jìn)入細(xì)胞的,蔗糖跨質(zhì)膜從質(zhì)外體進(jìn)入細(xì)胞是由載體介導(dǎo)并需要消耗能量的質(zhì)子-蔗糖共運(yùn)輸機(jī)制進(jìn)行的,另外,植物能夠利用的某些其他形式的碳源有麥芽糖、半乳糖、甘露糖和乳糖等.葡萄糖更不穩(wěn)定,培養(yǎng)基需添加葡萄糖一般都在滅菌后再兌換。實(shí)在要添加葡萄糖那么滅菌溫度一般控制在108~110左右,120度滅出來(lái)的就有一定程度的碳化了，所以用蔗糖更簡(jiǎn)單。

植物細(xì)胞培養(yǎng)中最常用的培養(yǎng)基的碳源是蔗糖,已知葡萄糖和果糖也能使某些植物生長(zhǎng)得很好，植物細(xì)胞可以分解蔗糖。

蔗糖,用于植物細(xì)胞培養(yǎng)基

植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中，需要添加糖類作為碳源物質(zhì)，因此糖類是影響植物組織培養(yǎng)成功與否的關(guān)鍵之一。

蔗糖作為碳源，主要有以下兩個(gè)方面的原因：

（1）同樣作為碳源物質(zhì)為植物細(xì)胞提供能量來(lái)源，蔗糖較葡萄糖能更好地調(diào)節(jié)培養(yǎng)基內(nèi)的滲透壓。配制相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的培養(yǎng)基，蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作為碳源，易使植物細(xì)胞脫水而生長(zhǎng)不良。同時(shí)，植物細(xì)胞吸收蔗糖的速率要明顯慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的滲透壓可相對(duì)長(zhǎng)期的保持穩(wěn)定。

（2）植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，要時(shí)刻注意防止培養(yǎng)基受到微生物的污染。微生物生長(zhǎng)所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作為培養(yǎng)基的碳源，可一定程度上減少微生物的污染。

應(yīng)用^[4][5]

用于仙茅細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生產(chǎn)仙茅苷的研究

仙茅（Curculigo orchioides Gaertn）為石蒜科仙茅屬多年生草本,又名地棕、獨(dú)茅、仙茅參,其根莖入藥,主要用于治療腎陽(yáng)不足、陽(yáng)痿遺精、虛癆內(nèi)傷,筋骨疼痛等病癥。隨著對(duì)仙茅藥用價(jià)值的深入了解,仙茅市場(chǎng)需求逐漸加大,仙茅野生資源受到破壞而大量減少,人工栽培仙茅也因土地資源、農(nóng)藥殘留、季節(jié)影響、活性成分含量差異等因素影響而受到了限制。

因此決定采用植物細(xì)胞工程技術(shù)來(lái)生產(chǎn)仙茅苷,可以縮短仙茅資源的利用周期,更有效的保護(hù)仙茅種質(zhì)資源,有利于仙茅產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。本文以仙茅為材料,采用幼葉作為外植體誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織,經(jīng)反復(fù)繼代后,以MS+2.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/LNAA為培養(yǎng)基,在溫度為25℃,轉(zhuǎn)速120 r/min,光照12 h/d,光照強(qiáng)度1 200 lx條件下進(jìn)行培養(yǎng)21d,成功建立了懸浮細(xì)胞系。

對(duì)懸浮細(xì)胞系在培養(yǎng)過(guò)程中的生物量、pH、PAL酶活性和代謝產(chǎn)物進(jìn)行了相關(guān)研究,結(jié)果表明懸浮細(xì)胞系在一定的培養(yǎng)周期內(nèi)能產(chǎn)生仙茅苷等代謝產(chǎn)物,但含量較低,且與細(xì)胞生物量,PAL酶活性,pH變化呈相關(guān)關(guān)系。

通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究接種密度、振蕩頻率、碳源濃度、以及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑2,4-D等因素對(duì)細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果表明:各因素促進(jìn)細(xì)胞增殖的響應(yīng)水平為,接種量73.94 g/L、2,4-D0.59mg/L、搖床轉(zhuǎn)速103.75 r/min、碳源濃度40.28g/L,在此條件下經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,所得懸浮細(xì)胞生長(zhǎng)良好,生物量為15.26±0.3×105個(gè)/mL。

通過(guò)研究不同光照、溫度、pH條件處理對(duì)仙茅細(xì)胞生長(zhǎng)與仙茅苷合成的影響,結(jié)果表明,光照條件為12h/d,1200x,溫度為26℃時(shí),初始pH為5.8～6.2時(shí),有利于仙茅細(xì)胞生長(zhǎng)與仙茅苷的合成。通過(guò)研究不同前體和誘導(dǎo)子條件處理對(duì)仙茅細(xì)胞生長(zhǎng)與仙茅苷合成的影響結(jié)果表明,添加L-苯丙氨酸、茉莉酸甲酯、水楊酸均能促進(jìn)仙茅苷的生物合成。

當(dāng)L-苯丙氨酸為100mg/L時(shí),仙茅苷的含量最高為3.32±0.18 mg/g干重,為對(duì)照組的2.48倍。茉莉酸甲酯為100μmol/L時(shí),仙茅苷含量最高為2.54±0.24 g/L干重,為對(duì)照組1.85倍。水楊酸為50μmol/L,仙茅苷含量最高為3.088 mg/g干重,為對(duì)照組的2.36倍。

通過(guò)研究前體和誘導(dǎo)子處理對(duì)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)液PAL酶活、總糖耗量和pH變化的影響,結(jié)果表明,前體L-苯丙氨酸,誘導(dǎo)子茉莉酸甲酯和水楊酸均能加大細(xì)胞的糖耗量,誘導(dǎo)子茉莉酸甲酯和水楊酸可提高懸浮細(xì)胞PAL酶活性與懸浮培養(yǎng)液pH。

參考文獻(xiàn)

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[5]鄒璐.仙茅細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生產(chǎn)仙茅苷的研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué),2019.