光照和黑暗对银杏愈伤组织生长和内含物的影响的研究
银杏(Ginkgo biloba L.)是最古老的活化石之一,既是观赏树种又是药材树种,银杏叶中富含大量的次生代谢产物,如黄酮类、酚类、萜类内酯、类戊二烯类等,其中最具药用活性的成分是银杏黄酮类与萜类内酯。利用银杏的不同器官可以诱导愈伤组织,可利用愈伤组织生产黄酮和内酯化合物。银杏黄酮受光照影响较大,不同外植体在不同光照强度下的合成代谢物水平不同,为了高效培养目的产物,确定适宜光照强度是培养过程中的一个重要环节。
本研究以不同银杏叶片和胚为外植体,诱导愈伤组织产生,研究光照和暗培养条件愈伤组织生长、黄酮和内酯含量及其相关酶活性的变化,为银杏细胞培养生产有效成分,规模化生产工艺的建立提供技术参考。
1. 银杏叶片、胚的愈伤组织的培育研究进展
银杏叶片富含有大量黄酮类等次生代谢产物,是银杏的药效成分,但是普通的生产方式无法满足市场需求,而采用愈伤组织培养的方法可以同时保证产物无限连续地生产,在短时间内得到大量的目标产物、其前体化合物以及其它原植物不含有的化合物[1],并且提取过程比直接从植物体内提取简单,这也使银杏愈伤组织培养技术得到了广泛的研究、提升与应用。
根据王俊燚等人的研究得出银杏叶片愈伤组织的生长速率有一定的规律,大致分为三个阶段:前16天为缓慢生长阶段、16-32天为快速增长阶段;而32-40天又明显减缓为缓慢生长阶段,呈“S”型曲线生长趋势。在愈伤组织整个生长过程中,其外观也会有很大变化,根据颜色可分为绿色、黄色及褐色。绿色愈伤组织可能处于初生代谢阶段,黄色愈伤处于次生代谢阶段,而褐色愈伤组织则处于衰老死亡阶段。[2]
在银杏愈伤组织的生长期间,会伴有褐化的现象产生,是由于植物外植体内产生的酚类物质被自身激活了的多酚氧化酶所氧化而生成褐色的醌类物质所致,这严重影响了植物愈伤组织的活性与生长。通过添加活性炭、药物或者激素的方法可以有效控制褐化的程度,通过严格控制外植体取材的时间和取材年龄也可以有一定的效果,但不如前者。王俊燚等人研究结果表明在培养基中加入VC的浓度对褐化影响最大,其次是KT浓度,再者是外植体的月份,NAA浓度对褐化的影响最小。由此进行正交试验,在培养基中加入不同浓度的VC、KT、NAA后发现4月的银杏叶片诱导出的愈伤组织生长情况最好,褐化程度最低;5月叶片诱导出的愈伤组织中总黄酮含量最多;6月叶片诱导的愈伤组织黄铜积累量最多。[3]
对于银杏胚愈伤组织的培养有未成熟胚[4]、成熟胚[5]、胚乳、胚芽等多种来源,在研究中发现胚通过子叶吸收营养,减少通气可抑制胚的生长而促进愈伤组织形成[6],Li等[7]发现大于3mm的胚更容易诱导形成愈伤组织,一般接种3天后便开始形成淡绿色的愈伤组织,并且在培养基中添加BA和NAA有利于愈伤组织的诱导,而2,4-D、KT则相反。
李红梅等人的研究表明不同的处理方式会影响银杏胚愈伤组织的诱导,并得出先用2. 0 g /kg HgCl2浸泡10s后再接种在培养基上的胚生长状态最好,胚根粗壮,且污染较低。[8]
