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滇紫草(Onosmapaniculatum)为紫草科(Boraginaceae)多年生草本药用植物,其根入药,主要成分为紫草宁(shikonin,C16H16O5)及其衍生物。上世纪80年代中期,成功获得了滇紫草的愈伤组织,随后,又分别从培养条件的优化、影响细胞生长及紫草素生物合成的理化因子、紫草素的生物合成途径、优良细胞株系的筛选、大规模细胞培养等方面进行了许多研究。寡糖素(Oligosaccharins)是20世纪70年代初Albersheim及其同事们发现的一类具有特殊生物活性的寡糖。寡糖素作为信号分子,可以诱导植物产生防卫反应。寡糖素还参与植物的许多生长发育调控活动,如细胞分裂、分化、新器官的形成及体细胞胚的发生等。本文主要目的:1)建立新的滇紫草愈伤细胞系,以进行进一步的细胞和分子生物学研究;2)研究人参多糖和琼脂对滇紫草细胞生长和紫草宁形成的作用及其可能的机制。
研究结果显示通过液体培养基培养的方法,获得了滇紫草的无菌苗;并通过愈伤组织诱导,获得新的紫草宁低产愈伤细胞系YN1/Y1和YN1/Y2,紫草宁产量为原有高产细胞系的0.5%左右。
采用滇紫草高产细胞系YN1、YN1/1W,以及低产细胞系YN/Y1为材料,检测人参寡糖素(15mg/L,30mg/L,60mg/L,100mg/L)在细胞生长以及紫草宁合成上的作用,以及琼脂(10mg/L)对紫草宁合成的作用。同时进一步研究了人参寡糖素和琼脂对苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性的影响。结果表明:人参寡糖素可以促进滇紫草愈伤细胞的生长,细胞生长的最适浓度由于细胞系差异有所不同,分别为30mg/L(YN1、YN1/1W)和15mg/L(YN/Y1)。在对紫草宁合成的影响上,也存在着细胞系间的差异,对于高产细胞系YN1和YN1/1W,低浓度的人参寡糖素(15mg/L)可以促进紫草宁的合成,高浓度的人参寡糖素抑制紫草宁的合成(30mg/L-100mg/L),琼脂(10mg/L)可以促进紫草宁的合成;对于低产细胞系YN/Y1,人参寡糖素和琼脂均无明显作用。对于高产细胞系YN1/1W我们发现,人参寡糖素(15mg/L)对于苯丙氨酸解氨酶作用不明显,但是可以显著促进超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性;琼脂(10mg/L)可以显著促进苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶活性的活性,对超氧化物歧化酶促进作用不明显。因此,人参寡糖素和琼脂可能是通过影响这些酶而影响紫草宁的形成。