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樟叶越桔细胞悬浮培养条件的优化
植物学报
2022, 57 (2):
227-235.
DOI: 10.11983/CBB21069
为了提高樟叶越桔(Vaccinium dunalianum)悬浮培养细胞的生物量, 以樟叶越桔叶片愈伤组织为试材, 通过单因素试验探究不同蔗糖浓度、培养基pH值、培养基体积、初始接种量和摇床转速对悬浮培养细胞生长的影响, 并根据响应面法Box-Behnken试验设计原理进行组合试验以优化培养条件。结果显示, 以改良WPM培养基为基础培养基, 樟叶越桔细胞悬浮培养的最优条件为40 g·L-1蔗糖、培养基pH5.2、培养基体积45 mL、初始接种量2.64 g和摇床转速为149 r·min-1, 其细胞生物量干重为0.184 4 g, 与理论预测值0.184 5 g较为接近, 且细胞的生长曲线呈S型。研究结果为樟叶越桔悬浮培养细胞次生代谢产物的生产调控奠定了技术基础。  View image in article
图1
蔗糖浓度(A)、pH值(B)、培养基体积(C)、初始接种量(D)和摇床转速(E)对樟叶越桔悬浮培养细胞生物量的影响
不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。
正文中引用本图/表的段落
从图1A可知, 蔗糖浓度较低时, 悬浮培养细胞的生物量也较低。当蔗糖浓度增加至40 g·L-1时, 悬浮细胞的生物量干重达到最高(0.119 9 g), 然后随着蔗糖浓度的增加, 生物量有所下降。可能是较低蔗糖浓度下培养基中碳源不足, 不能为悬浮培养细胞提供充足的营养而导致其生长率较低。因此, 确定细胞悬浮培养体系中蔗糖的最适浓度为40 g·L-1。
由图1B可知, 当培养基pH值为4.5时, 悬浮培养细胞积累的生物量最低, 随着pH值的升高, 生物量的变化呈先升后降的趋势, 当pH值为5.0时, 生物量干重最大(0.109 8 g)。因此, 确定细胞悬浮培养的最适pH值为5.0。
由图1C可知, 悬浮培养细胞生物量的积累随培养基体积的增大而增加, 并在培养基体积为55 mL时达到最大(0.110 2 g)。培养液是悬浮细胞生长的能量来源, 培养基的体积越大养分也就越多, 在同等接种量下细胞密度便会降低, 使得细胞更加分散, 从而可以与培养液充分接触而获得充足的养分。而45- 55 mL培养基中悬浮培养细胞的生物量差异不显著, 综合考虑成本, 选择45 mL作为细胞悬浮培养体系的最适培养基体积。
由图1D可知, 随着初始接种量的增加, 悬浮培养细胞的生物量也随之增加, 并在初始接种量为2.5 g时达到最大(0.184 0 g), 但当接种量达到3.0 g时生物量反而略有下降。接种量过高可使细胞悬浮培养体系中的细胞密度增大, 从而导致悬浮培养细胞不能从培养基中获得充足的养分供其生长。因此, 确定2.5 g为细胞悬浮培养体系的最适初始接种量。
由图1E可知, 悬浮培养细胞的生物量随摇床转速的增加而增加, 并在摇床转速为150 r·min-1时达到最大(0.183 9 g), 但当摇床转速大于150 r·min-1时, 生物量反而显著降低。摇床转速是影响悬浮培养细胞均一性和分散性的主要原因, 转速过高可能会使细胞受到过大的剪切力从而造成细胞损伤。因此, 选择150 r·min-1作为细胞悬浮培养体系的最适转速。
本文的其它图/表
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