J038 雪莲细胞培养合成黄酮的研究雪莲细胞培养合成黄酮的研究 刘永刚1, 3 高敏1, 2 崔建云3 刘春朝1, 2 * (1中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室， 北京，100080；2中国科学院研究生院， 北京， 100093; 3中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京，100083; *通讯联系人） 摘 要 摘 要 本文就雪莲细胞生长、 黄酮合成和底物消耗的动力学以及不同培养基和有机添加物对细 胞生长和黄酮合成的影响进行了研究。经过24天的固体培养，最大生物量和黄酮产量分别达到 15.27g/l和479.08mg/l，与固体培养相比较，细胞悬浮培养获得了更高的细胞生长速率、比生长 速率和比合成速率，经过15天的悬浮培养，最大生物量和黄酮合成量分别达到了17.25g/l和 607.82mg/l，比固体培养分别提高了12.97和26.87%。最大比生长速率分别为0.245和0.286。 在不同培养基实验中发现，MS培养基最有利于细胞的生长，怀特培养基中的细胞黄酮含量最高， 而在B5培养基中获得最高黄酮产量。有机添加物实验中，苯丙氨酸和水解酪蛋白能够显著地提高 黄酮的合成量，分别比对照提高了47.68和21.59；椰乳显著地提高细胞生长，生物量比对照 提高了36.1。 关键词关键词 雪莲 动力学 黄酮 细胞培养 FLAVONOIDS PRODUCTION FROM CELL CULTURES OF SAUSSUREA INVPLUCRATA KAR.ET LIU Yonggang 1, 3, GAO Min 1, 2, CUI Jianyun 3 and LIU Chunzhao 1, 2* （1 State Key Laboratory of Biochemical Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academic of Sciences, Beijing 100080, P.R. China；2 Graduate school of the Chinese Academic of Sciences, Beijing, 100093；3 College of Food Science CM: coconut milk; CH: casein hydrolysate; YEP: yeast extract paste; DW: g dry weight/l medium; total flavonoids content was dry weight basis. Organic nutriments and precursor FW (g/l) DW (g/l) Flavonoids content(%) Flavonoids production(mg/l) control 356.87.914.30.226.20.16 881.513.7 phenylalanine（0.01mM） 374.912.314.80.487.00.15 1040.934.1 phenylalanine（0.1mM） 378.88.315.40.198.50.22 1301.815.7 phenylalanine（0.25mM） 359.68.014.30.356.80.22 969.823.7 phenylalanine（0.5mM） 340.116.714.00.545.90.16 822.331.7 phenylalanine（1.0mM） 324.97.013.50.395.60.17 761.122.0 CH(1.0gL-1) 363.712.514.40.397.20.17 1038.428.2 CH(10.0gL-1) 365.45.614.70.577.30.19 1067.241.5 CH100.0 gL-1) 374.920.514.60.587.30.12 1071.842.4 CH(250.0 gL-1) 350.920.513.50.547.10.16 957.538.5 CH(500.0 gL-1) 332.814.413.60.546.90.26 931.937.2 YEP(1.0 gL-1) 339.95.314.00.316.40.14 891.819.8 YEP(10.0 gL-1) 313.610.212.70.405.40.12 690.321.9 YEP(100.0 gL-1) 277.19.311.10.584.60.23 512.126.2 YEP(250 gL-1) 269.78.210.40.533.80.16 395.320.1 YEP(500.0 gL-1) 271.113.710.00.592.90.09 299.417.6 CM(0.1mlL-1) 360.910.114.10.496.30.21 893.830.8 CM(1.0 mlL-1) 365.05.314.20.477.10.16 1017.533.8 CM(10.0 mlL-1) 378.115.914.50.226.80.12 984.114.84 CM(50.0 gL-1400.79.816.10.636.50.11 1049.440.9 CM(100.0 gL-1) 416.07.519.50.765.60.25 1083.442.4 千体能大大提高植物细胞培养系统的产量和产率， 其诱导次级代谢产物积累的能力得到 了广泛认可。 苯丙氨酸在植物体内可以通过参与蛋白质的合成和作为一种碳源和氮源来影响 细胞的生长，同时，在植物次级代谢中,它也是植物的一个代谢中间体，它是合成生物碱、 木质素等次生代谢物质的前体 11。Zenk 等12（1977）在培养鞘蕊花（coleus bumei）时发 现 3mmoll -1的苯丙氨酸既可以促进细胞的生长，又使迷迭香酸的含量增加一倍。在黄酮的 生物合成中，苯丙氨酸也是一个非常重要的前体，它构成了黄酮类化合物B环和C杂环C2、 C-3 和C-4 13。水解酪蛋白能为初级代谢和次级代谢提高能量和前体，这或许是其促进黄酮 合成的原因 14 。在Onosma paniculatum悬浮细胞培养中，椰乳作为一种复杂得有机添加物 大大地刺激了色素的积累， 色素含量获得了一个 5 倍的增长 15。 椰乳是一种复杂的有机营 养物，它的添加改变了培养基中碳源和氮源的比率，这可能是其促进细胞生长的原因之一。 3 结 论 本文在成功建立雪莲细胞悬浮培养体系的基础上， 研究了雪莲细胞培养中细胞生长、 黄 酮合成和营养物消耗的动力学， 得出了雪莲细胞生长、 黄酮合成和底物消耗的动力学规律及 其内在联系， 基于以上研究， 考察了不同培养基和有机添加物对细胞生长和黄酮合成的影响， 结果表明：MS 培养基最适合于细胞的生长，B5 培养基最有利于黄酮产量的获得；苯丙氨 酸和水解酪蛋白对雪莲细胞的黄酮合成具有显著的影响。 References 1 王慧春,徐文华藏药雪莲花的研究进展J青海大学学报，2001，19（4） ：79. 2 陈发菊,杨映根,赵德修我国雪莲植物的种类、 生境分布及化学成分的研究进展J.植物学通报,1999， 16 （5） ：561566。 3 赵德修，赵丽丽雪莲花的研究进展J中草药，1996，27（6） ：372374。 4 Dubois M, Gilles K A, Hamilton J K. Colorimetric methods for the determination of sugar and related substances. Anal Chem 1956;28:350-357. 5 Wang L J, Zhang Z. Analytical Chemistry. Beijing: Chemistry industry publication 1998:351-353 6 Weatherburn M V. Phenol Hypochlorite reaction for determination of ammonia.AnalChem1967;39(8):971-974. 7 Chen P S, Toribara T Y, Huber Warner. Micro determination of phosphorus. Anal Chem 1956;28(11):1756-1759. 8 Jia Z., Tang M., Wu J (1999) The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chem. 64: 555-559. 9 Abdullah MA, Ali AM, Maraiah M, Lajis NH, Ariff AB (1998) Establishment of cell suspension cultures of Morinda elliptica for the production of anthraquiments. Plant cell tissue and organ culture. 54: 173-182 10 Yasuhiro FJ, Yssuhiro H, Chuzo SG, Teijiro M (1981)Production of Shikonin Derivatives by cell suspension culture of Lithospermum erythorhizon. Plant cell report. 1: 61-63 11 欧阳光察, 薛应龙,. 植物苯丙烷类代谢的生理意义及调控J .植物生理学通讯, 1988，24 (3):9 -16 12 Zenk MH (1977)Production of rosmarinic acid by cell suspension cultures of coleus blunei. Natur-wissens Chaftem.64: 585. 13 李雄彪, 张金忠.简明植物生物化学M.天津:南开大学出版社,1992,341 344 14 Ouyang J,Wang XD,Zhao B,Wang YC. Formation of phenylethanoid glycosides by Cistanche deserticola callus grown on solid media. Biotechnol Lett 2003,25:223225. 15 Zhou LG, Zhen GZ, Wang SL, Gan FY. Effect of the Oligosaccharins and coconut milk on callus culture of Onosma paniculatum. Acta Botanica Yunnanica 1992;14(2):193-197.