盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化

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1、盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化第3O卷第6期Vo1.3ONo.6中国草地ChineseJournalofGrassland2008年11月NOV.2008文章编号:1673—5021(200

2、8)06—0049—05盐地碱蓬愈伤组织的诱导及其脯氨酸含量的变化周鑫,李兴林一,崔兴华.,王丹丹,高文远.(1.天津市工业微生物重点实验室,天津300457;2.天津科技大学生物工程学院,天津300457;3.天津大学药学与生物技术学院,天津300072)摘要:为了利用碱蓬在盐激条件下积累脯氨酸的优势,探索新的脯氨酸生产途径,以碱蓬无菌苗的子叶为外植体,利用培养基中不同激素组合和培养条件诱导碱蓬愈伤组织形成,并对野生盐地碱蓬和愈伤组织的脯氨酸含量进行测定.结果表明,盐地碱蓬的叶片在培养基MS+2,4-D2mg/L+6-BAlmg/L和光照培养条件下,诱导和继代培养的愈伤组

3、织无论在颜色,质地还是在生长速度上效果最好,并且其愈伤组织的脯氨酸积累也达到最高,大约为野生盐地碱蓬含量的2O倍.关键词:盐地碱蓬;愈伤组织;脯氨酸;植物激素中图分类号:Q813.1文献标识码:A1引言L一脯氨酸为主要氨基酸类药物之一,常用于营养不良,蛋白质缺乏症,严重肠胃道疾患等的治疗和恢复.工业上,作为氢化,聚合和水解等反应催化剂,脯氨酸还可参与诱导不对称反应[1].目前,生产脯氨酸的方法有化学合成法,天然蛋白水解法和直接发酵法.化学合成法和天然蛋白水解法的成本较高,正在被逐步淘汰;直接发酵法越来越受到重视,目前的研究重点是获得微生物高产菌株,以及通过改进代谢途径提高脯

4、氨酸的产酸量[2].即使如此,微生物发酵生产的脯氨酸产量仍然不能满足日益扩大的市场需求.开发利用植物细胞获得脯氨酸是一种有益的尝试.碱蓬是一年生草本积盐植物,植物学分类为藜科(Chenopodiaceae)碱蓬属(Suaedaforsk.exscop),主要生长于海滨,湖边,荒漠等处的盐碱荒地,是一种典型的盐碱地指示植物.碱蓬在我国主要生长在新疆,蒙,甘,陕,鲁,晋,辽,冀等省区_3].碱蓬株高50~80cm,为无限花序,属高耐盐真盐生植物[4].种子双凸镜状,直径0.5～1.Omm,成熟期不一致.野生碱蓬多成片生长,较少有伴生植物,主要集中在海滩潮问带外缘,盐碱滩涂;耐盐

5、碱,较耐干旱和水淹,少有病虫害.野生碱蓬在漫长的自然选择中性状分化明显,在较干旱地区,株高表现矮小,产量和覆盖能力减弱_5].在渗透胁迫下,碱蓬细胞通过积累含氮化合物(如脯氨酸,多胺等)降低水势,维持体内的水分平衡,保证植物的正常生长.其中,脯氨酸主要以游离状态广泛存在于植物体中,它是水溶性最大的氨基酸,具有较强的水合能力].植物中脯氨酸的合成有两条途径:谷氨酸途径和鸟氨酸途径.两条途径的主要区别在于初始底物的不同,分别为谷氨酸(Glu)和鸟氨酸(Orn).在渗透胁迫和氮素缺乏的情况下,谷氨酸是合成脯氨酸的主要来源;而在氮素供应充足的情况下,鸟氨酸途径占主导地位l_7].其

6、中,盐胁迫下的谷氨酸合成途径为[8~11]:谷氨酸一谷氨酸一7一半醛一△1一二氢吡咯-5-羧酸一脯氨酸.利用盐地碱蓬外植体诱导愈伤组织,并通过愈伤组织培养大量悬浮细胞积累脯氨酸,这是脯氨酸生产的新思路.要达到这个目标,需要获得能满足悬浮细胞培养和脯氨酸高量积累的愈伤组织.本文利用盐地碱蓬的子叶在不同培养基,不同植物激素组合和黑暗或光照培养条件下诱导愈伤组织,通过对愈伤组织特点及其脯氨酸含量的比较,确定适宜于培养盐地碱蓬悬浮细胞的愈伤组织诱导的培养基和培养条件,为利用悬浮细胞生产脯氨酸积累基本实验参数.*通信作者,E-mail:lxlszf@tust.edu.cn收稿日期:2

7、008—05—28;修回日期:2008-07—28基金项目:天津市应用基础及前沿技术研究计划项目(200017)作者简介:周鑫(1982一),男,河北唐山人,硕士研究生,主要从事植物生物技术方面的研究,E-mail:zhouxin371@yahoo.com.cn.一49—中国草地2008年第3O卷第6期2材料与方法2.1盐地碱蓬愈伤组织的培养2.1.1无菌苗的培养用自来水洗去盐地碱蓬种子(采自天津塘沽)上的泥土,晾干;用75的酒精浸泡处理lmin,无菌水清洗;然后再用2的次氯酸钠溶液浸泡15min,无菌水反复漂洗3