試管微環(huán)境對馬鈴薯‘GSAP-H’愈傷組織花青素含量的影響

魏彩霞，牛智敏，竇富強(qiáng)，王清

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良和種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)干旱生境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州　730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州　730070)

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試管微環(huán)境對馬鈴薯‘GSAP-H’愈傷組織花青素含量的影響

魏彩霞1,2，牛智敏2，竇富強(qiáng)2，王清1,2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良和種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)干旱生境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730070)

摘要：【目的】 為獲得愈傷組織生長及花青素積累的最佳培養(yǎng)條件.【方法】 針對馬鈴薯“GSAP-H”試管苗莖葉誘導(dǎo)出的紫色愈傷組織進(jìn)行了外源激素、糖源、不同N素比例、光溫和pH等條件的研究.【結(jié)果】 隨NAA、2，4-D濃度的增加，愈傷組織快速生長，花青素含量呈先升后降的趨勢，于1.5 mg/L 2,4-D和1.0 mg/L NAA濃度下達(dá)到高峰，分別為863.15、880.65 nmol/g；高濃度BAP不利于愈傷組織的生長，但花青素含量在4 mg/L BAP下達(dá)到高峰，為848.745 nmol/g.蔗糖是花青素生產(chǎn)的最好碳源，45 g/L蔗糖下的愈傷組織生長最快且花青素含量最高(887.035 nmol/g)；培養(yǎng)基中NO3-與NH4+比例為3:1時(shí)，愈傷組織花青素含量最高(895.54 nmol/g).此外，全光照利于花青素產(chǎn)量的提高.pH 4.8及25 ℃的培養(yǎng)條件可明顯促進(jìn)愈傷組織花青素的積累.【結(jié)論】 研究結(jié)果將為利用紫色馬鈴薯愈傷組織進(jìn)行工廠化生產(chǎn)花青素奠定一定基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：馬鈴薯“GSAP-H”；花青素；激素；糖源；溫度；pH

我國馬鈴薯品種繁多，塊莖皮肉色澤多樣，有白色、黃色、粉紅、金黃、黑色、淺紫和深紫等顏色[1],尤其是黑紫色馬鈴薯富含花青素，一經(jīng)上市即引起人們的關(guān)注和喜愛.馬鈴薯花青素屬于黃酮類多酚化合物，是一類羥基、甲基化的1-苯基并吡喃陽離子[2]，與一個(gè)或多個(gè)糖分子通過糖苷鍵結(jié)合而顯現(xiàn)出顏色[3].黑紫色馬鈴薯中的花青素不僅具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值[4]，如抗氧化、延緩衰老、保護(hù)心血管、抗腫瘤活性、美容護(hù)膚等[5]，也可以作為天然色素提取的原始材料.

已有報(bào)道表明，花青素生物合成受到諸多因素的影響，如激素、糖類、光照、溫度等[6-8]，改變組織培養(yǎng)環(huán)境，如碳源、氮源等水平，將導(dǎo)致離體培養(yǎng)的植物組織花青素產(chǎn)量的變化[7]，這類研究在花卉和果蔬中報(bào)道較多，如葡萄、月季、矮牽牛、蘋果、擬南芥等[9-13].馬鈴薯花青素的研究，更多集中于花青素品種的篩選[14]，花青素含量的檢測及與花色苷合成相關(guān)基因表達(dá)差異的研究[15]，除盧其能等報(bào)道了2,4-D、BAP、蔗糖和卡那霉素對花青素含量影響的研究論文外[16]，尚未有更多涉及愈傷組織花青素含量的報(bào)道.故本研究從試管微環(huán)境著手，研究了不同外源激素、不同糖源、不同氮素比例、培養(yǎng)基pH及培養(yǎng)條件(光照、溫度)對愈傷組織生長及花青素產(chǎn)量的促進(jìn)效應(yīng)，旨在找出最適宜于紫色馬鈴薯‘GSAP-H’愈傷組織花青素生產(chǎn)的最佳培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，以期為進(jìn)一步開發(fā)和利用紫色馬鈴薯進(jìn)行工廠化生產(chǎn)花青素提供參考.

1材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

‘GSAP-H’是一種富含花青素的馬鈴薯栽培種(引自于美國，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良和種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室白江平教授提供)，2010年通過對塊莖芽無菌消毒培養(yǎng)成試管苗并長期繼代培養(yǎng).

將試管苗以單節(jié)切段轉(zhuǎn)移于不含任何激素的MS培養(yǎng)基中，待生長20 d后，將葉片或莖段剪切成0.5 cm2小塊或0.3～0.4 cm的小段接入含有2 mg/L NAA，2 mg/L BAP的MS培養(yǎng)基中(pH 5.8)，于(24±2)℃，24 h，2 000 lx不間斷光照下誘導(dǎo)愈傷組織.待誘導(dǎo)出較好的愈傷組織后，選擇紫色愈傷組織于繼代培養(yǎng)基(MS +1 mg/L NAA+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L BAP+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖+5 g/L瓊脂)中繼代培養(yǎng)，每3周繼代1次，繼代3次后作為本次實(shí)驗(yàn)的基本材料.

1.2試驗(yàn)方法

激素處理： 取繼代培養(yǎng)21 d的紫色愈傷組織，接種于含有5種NAA濃度(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/L)的MS+2 mg/L BAP+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖的愈傷組織培養(yǎng)基中；接種于含有5種2,4-D濃度(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/L)的MS+2 mg/L BAP+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖的愈傷組織培養(yǎng)基中；接種于含有5種BAP濃度(0、1.0、2.0、3.0和4.0 mg/L)的MS+1 mg/L NAA+1 mg/L KT及MS+1 mg/L 2，4-D+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖的愈傷組織培養(yǎng)基中.

糖源處理：以蔗糖、麥芽糖、葡萄糖為愈傷組織培養(yǎng)基(MS+1 mg/L NAA+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L BAP+1 mg/L KT)的滲透壓調(diào)節(jié)劑，三種糖源均設(shè)置4個(gè)濃度水平(15、30、45、60 g/L).

N素和pH處理:調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中NO3-∶NH4+為2∶1、3∶1和4∶1.將愈傷組織接種于MS+1 mg/L NAA+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L BAP+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖的培養(yǎng)基中.另外，調(diào)整愈傷組織培養(yǎng)基MS+1 mg/L NAA+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L BAP+1 mg/L KT+30 g/L蔗糖的pH分別為3.8、4.8、5.8、6.8、7.8.

上述試驗(yàn)在每一供試因子的每一水平下均接入5瓶愈傷組織，每瓶約2 g；于(24士2)℃，24 h不間斷光照條件下培養(yǎng)25 d后，測定愈傷組織的生長量及花青素含量.

光照及培養(yǎng)溫度的處理： 將接入到MS+1 mg/L NAA+1 mg/L 2,4-D+2 mg/L BAP+1 mg/L KT + 30 g/L蔗糖培養(yǎng)基中的愈傷組織分別放置于黑暗、全光照和16 h/8 h光照/黑暗條件下培養(yǎng)，25 d后檢測愈傷組織花青素含量.將接入到與光照培養(yǎng)基相同的愈傷組織于4、15、25 ℃的溫度條件培養(yǎng)25 d后，測定愈傷組織的花青素含量.

1.3愈傷組織花青素含量的測定及計(jì)算

取0.5 g愈傷組織于冰預(yù)冷且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 的HC1甲醇溶液中研磨，定容至10 mL，儲存于4 ℃的黑暗條件下抽提花青素24 h，再于5 000 r/min,4 ℃下離心15 min，利用UV-1200型分光光度計(jì)測定530、620、650 nm的D值.

花青素的計(jì)算按照劉延吉等的方法進(jìn)行[17].

愈傷組織生長量(g)=25 d的愈傷組織鮮質(zhì)量-接種量

2結(jié)果與分析

2.1外源激素對‘GSAP-H’愈傷組織花青素含量的影響

2.1.1BAP對愈傷組織花青素含量的影響在生長素為1mg/L NAA或1mg/L 2,4-D的培養(yǎng)基中，愈傷組織生長量均隨BAP濃度的升高而降低，但花青素含量卻隨BAP濃度的增加而提高，并于3～4 mg/L BAP濃度下花青素含量最高，分別為(833.77～848.62 nmol/g，NAA)和(838.70～848.75 nmol/g，2,4-D)(圖1-2)，但兩者的花青素平均含量具有顯著差異，以添加NAA培養(yǎng)基中的愈傷組織花青素含量更高，其平均含量為758.94 nmol/g，而1 mg/L 2,4-D為生長素的培養(yǎng)基中，平均花青素含量僅為624.72 nmol/g.綜合愈傷組織生長和花青素含量的變化，培養(yǎng)基中BAP的適宜濃度為2～3 mg/L.

2.1.22,4-D、NAA對愈傷組織花青素含量的影響固定培養(yǎng)基中BAP濃度為2 mg/L，探討生長素對愈傷組織生長及花青素含量的影響，發(fā)現(xiàn)愈傷組織的生長量均隨生長素濃度的升高而增加(圖3).不同2,4-D處理濃度間的愈傷組織花青素含量均達(dá)到極顯著的差異，隨2,4-D濃度的增加，愈傷組織花青素含量逐漸提高，并于1.5 mg/L2,4-D濃度下達(dá)到最高，為880.65 nmol/g，比對照、0.5 mg/L及1.0 mg/L 2,4-D的花青素含量分別提高了120.50%、87.86%和64.02%.隨著2,4-D濃度的繼續(xù)升高(2.0 mg/L),愈傷組織顏色變淺，花青素含量下降(801.34 nmol/g).與2,4-D相似，不同NAA濃度的愈傷組織花青素含量與對照間均達(dá)到極顯著的差異水平，且隨NAA濃度的增加呈先升后降的趨勢，并于1.0 mg/L NAA濃度時(shí)達(dá)到峰值(863.15 nmol/g)，次之為1.5 mg/L NAA濃度下，花青素含量為766.45 nmol/g(圖4).故培養(yǎng)基中的生長素應(yīng)選擇1.0 mg/L NAA或1.5 mg/L 2,4-D.

圖1　BAP對愈傷組織花青素含量的影響(1 mg/L NAA)Fig.1　The effect of BAP on the anthocyanin content from the callus tissue(1 mg/L NAA)

圖2　BAP對愈傷組織花青素含量的影響(1 mg/L 2,4-D)Fig.2　The effect of BAP on the anthocyanin content from the callus tissue(1 mg/L 2,4-D)

2.2糖源對愈傷組織花青素含量的影響

將愈傷組織分別接種于附加不同濃度蔗糖、葡萄糖和麥芽糖的培養(yǎng)基中，生長25 d后檢測愈傷組織生長量及花青素含量.結(jié)果表明，蔗糖最適宜于‘GSAP-H’愈傷組織的生長，其平均生長量為4.04 g/瓶，較葡萄糖和麥芽糖增長了9.80%和42.02%，且在45 g/L蔗糖和麥芽糖及30 g/L葡萄糖濃度下，愈傷組織生長量最大，分別為4.94 g/瓶、3.67 g/瓶和4.02 g/瓶(圖6).此外，糖源及其濃度對花青素含量具有顯著影響，以蔗糖為碳源的培養(yǎng)基中，愈傷組織平均花青素含量最高(792.47 nmol/g)，葡萄糖次之(675.01 nmol/g),麥芽糖較差(649.31 nmol/g).不同糖濃度的愈傷組織花青素含量也有顯著差異，30～45 g/L蔗糖明顯促進(jìn)了花青素含量的增加，其含量高達(dá)840.26～887.04 nmol/g；葡萄糖和麥芽糖均在30 g/L濃度下的花青素含量最高，分別為784.55和800.74 nmol/g，當(dāng)糖濃度增加到45 g/L以上時(shí)，花青素含量急劇下降，比最大值分別降低了20.36～24.79%(葡萄糖)和12.65～30.03%(麥芽糖)(圖5).綜上所述，生產(chǎn)花青素的最佳碳源為蔗糖，最佳濃度為45 g/L.

圖3　2,4-D對愈傷組織花青素含量的影響Fig.3　The effect of 2,4-D on the anthocyanin content from the callus tissue

圖4　NAA對愈傷組織花青素含量的影響Fig.4　The effect of NAA on the anthocyanin content from the callus tissue

圖5　糖源及糖濃度對愈傷組織花青素含量的影響Fig.5　The effect of source of sugar and glucose concentration on the anthocyanin content from the callus tissue

圖6　糖源及糖濃度對愈傷組織生長量的影響Fig.6　The effect of sugar sources and glucose concentration on the callus growth from the callus tissue

2.3硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例對花青素含量的影響

氮素是植物生長必需的大量元素之一，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的比例極顯著影響著植物花青素含量的高低.在NO3-∶NH4+為2∶1、3∶1、4∶1的培養(yǎng)基中，以NO3-∶NH4+為3∶1的愈傷組織花青素含量最高，達(dá)895.54 nmol/g；而2∶1和4∶1下的花青素含量低于上述水平，僅為744.156 nmol/g和685.455 nmol/g(圖7).

2.4pH對花青素含量的影響

愈傷組織花青素含量隨培養(yǎng)基pH 的增加呈先升后降的趨勢，并于pH 4.8時(shí)達(dá)到最高，為770.22 nmol/g；隨著pH繼續(xù)升高，花青素含量逐漸下降，當(dāng)pH為7.8時(shí)，花青素含量最低，僅為553.57 nmol/g(圖8)，可見酸性條件利于花青素含量的積累.但適宜于花青素含量增加的pH并不利于愈傷組織的生長，盡管未做愈傷組織生長量檢測，但肉眼觀察到pH 3.8和pH 7.8培養(yǎng)基中的愈傷組織近乎停滯生長并略有褐化，pH 5.8時(shí)愈傷組織生長最好.

圖7　硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例對愈傷組織花青素含量的影響Fig.7　The effect of NO3-∶NH4+ on the anthocyanin content from the callus tissue

圖8　pH對愈傷組織花青素含量的影響Fig.8　The effect of pH on the anthocyanin content from the callus tissue

2.5溫度及光照對花青素含量的影響

低溫(4 ℃)既不利于愈傷組織生長也不利于花青素的積累,此時(shí)花青素含量僅為798.70 nmol/g；而適宜于愈傷組織生長的溫度(25 ℃)，同樣利于花青素的積累，在此培養(yǎng)溫度下花青素含量達(dá)935.15 nmol/g(圖9).

光照時(shí)間的長短同樣影響愈傷組織的生長和花青素積累.盡管全光照對愈傷組織生長的促進(jìn)效應(yīng)差于其他兩種光照條件，卻極顯著促進(jìn)了花青素的積累，其含量高達(dá)986.93 nmol/g；暗培養(yǎng)下的愈傷組織生長最快，相對于全光照，花青素含量卻明顯降低(746.58 nmol/g)；16h/8h光照黑暗交替既保證了愈傷組織快速生長，且花青素含量也明顯高于黑暗培養(yǎng)，為899.05 nmol/g(圖10).

圖9　培養(yǎng)溫度對愈傷組織花青素含量的影響Fig.9　The effect of incubation temperature on the anthocyanin content from the callus tissue

圖10　光照時(shí)間對愈傷組織花青素含量的影響Fig.10　The effect of light time on the anthocyanin content from the callus tissue

3討論

3.1激素對愈傷組織花青素含量的影響

外源激素是植物組織培養(yǎng)不可缺少的一類物質(zhì)，生長素和細(xì)胞分裂素的比例不僅影響著植物生長的快慢和愈傷組織再生植株的能力，也影響著細(xì)胞內(nèi)眾多生理生化反應(yīng)和組織培養(yǎng)中次生代謝物質(zhì)的種類和含量[16-17,19].作為植物二級代謝產(chǎn)物的花青素，無論是生長素還是細(xì)胞分裂素均對其有顯著的影響.Ozeki等發(fā)現(xiàn)，2,4-D通過影響PAL和CHS基因的轉(zhuǎn)錄水平而引起花色苷生物合成的改變，1 mg/L 2,4-D可明顯促進(jìn)草莓懸浮細(xì)胞的生長和花青素產(chǎn)量的增加[18]；鄧日烈的研究結(jié)果表明，0.2～1.0 mg/L 2,4-D以及2.0～10.0 mg/L NAA下的雞冠花愈傷組織的花色苷含量最高[19]，盧其能則認(rèn)為高濃度的2,4-D雖然利于愈傷組織細(xì)胞的增殖，卻不利于花色苷的積累，隨著2,4-D濃度的增加到3mg/L，馬鈴薯愈傷組織花色苷產(chǎn)量急劇下降，而花色苷積累的最好濃度為2 mg/L[16],說明適宜于不同植物花色苷生產(chǎn)的激素種類和濃度并不一致.細(xì)胞分裂素亦是如此，如BAP能夠明顯促進(jìn)纖細(xì)單冠菊花花色苷的合成[20]，2 mg/L BAP和5 mg/L KT明顯增進(jìn)了雞冠花愈傷組織花色苷的產(chǎn)量，但隨濃度的繼續(xù)升高花色苷的產(chǎn)量反而下降[19].研究表明，低濃度的生長素對花色素苷的積累具有促進(jìn)作用，較高濃度的2,4-D 和NAA 通常會抑制花色素苷的積累.本試驗(yàn)中，愈傷組織花青素含量均隨NAA、2，4-D濃度的增加呈先升后降的趨勢，并于1.5 mg/L 2,4-D和1.0 mg/L NAA濃度下的花青素含量最高(880.65 nmol/g和863.15 nmol/g)，其變化趨勢與前人研究的結(jié)果相同[16,19]，但‘GSAP-H’愈傷組織似乎對BAP比較青睞，無論在含有NAA還是2,4-D的培養(yǎng)基中，在供試的BAP濃度范圍內(nèi)，最高量的BAP(4 mg/L)收獲到最大量的花青素含量(848.75 nmol/g和856.62 nmol/g).可見，作為信號物質(zhì)的激素，有可能會激活或抑制花色苷生物合成相關(guān)基因的表達(dá)并改變相關(guān)酶的活性[21]，從而促進(jìn)或抑制花色苷合成與積累，但這種作用的強(qiáng)弱往往與植物種類及品種有關(guān)[22].

3.2外界條件對花青素含量的影響

糖是組織培養(yǎng)中常用的碳源，是組織和細(xì)胞生長不可缺少的物質(zhì)，同時(shí)它又是調(diào)節(jié)滲透壓的重要物質(zhì).糖濃度過高必然會引起滲透脅迫，影響愈傷組織的正常生長.此外，在花青素合成中，糖是代謝過程中的前體物質(zhì)，是花色苷結(jié)構(gòu)的一個(gè)組分，并作為信號分子通過特異的信號傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)花色苷合成相關(guān)酶的基因表達(dá)，影響植物的著色[23].已有研究表明，蔗糖是刺激花青素苷呈色的最主要糖類物質(zhì)之一，以蔗糖為碳源的培養(yǎng)基可大大提高非洲菊、香石竹、雞冠花的花青素含量[19,23]；蔗糖能夠特異性的增加擬南芥花青素苷的積累，而果糖和葡萄糖卻收效甚微[23,24]，蔗糖或葡萄糖利于玫瑰茄細(xì)胞的生長和花青素積累[25]，但鼠李糖卻利于提高葡萄細(xì)胞花青素合成酶CHFI的活性及花青素產(chǎn)量[26].在馬鈴薯愈傷組織的花色苷研究中，盧其能發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加(20～80 g/L),愈傷組織的花色苷含量也隨之增加[16].與其結(jié)果不同，本研究發(fā)現(xiàn)蔗糖促進(jìn)‘GSAP-H’愈傷組織花青素含量增進(jìn)的最好濃度為45 g/L(花青素含量高達(dá)887.04 nmol/g)，而葡萄糖和麥芽糖則以30 g/L為好，但增進(jìn)效果差于蔗糖，這或許與選用的馬鈴薯品種不同有關(guān).

光照、溫度等外界條件在花青素的合成過程中同樣發(fā)揮著重要作用，已有研究表明,強(qiáng)光可以同時(shí)誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因的表達(dá),使花青素苷的積累量增加；黑暗或弱光卻抑制或下調(diào)基因的表達(dá)[27].Weiss在矮牽牛的研究中發(fā)現(xiàn)，相對高能量的光量子通量若長時(shí)間照射矮牽牛,可使CHS基因表達(dá)量和色素積累量達(dá)到最高水平,離體培養(yǎng)條件下的矮牽?；ü诘纳L和花青素苷積累均被強(qiáng)烈抑制[28].本研究也獲得了一致的結(jié)果，全光照培養(yǎng)下，馬鈴薯愈傷組織花青素積累量最大，較16 h/8 h黑暗交替和暗培養(yǎng)下花青素含量提高了20%～40%，可見離體條件下，暗培養(yǎng)時(shí)間越長，光誘導(dǎo)花色素苷積累的作用越弱[29].此外，有研究表明，適宜于細(xì)胞生長及花青素積累的溫度并不一致，如最適于紫蘇細(xì)胞生長和花青素積累的溫度分別為22～28 ℃和25 ℃[15]，最適于草莓細(xì)胞生長和花青素積累的溫度為30 ℃和20 ℃[30]，在我們的研究中，當(dāng)愈傷組織處于4 ℃時(shí)，植物組織近于冷害條件，不利于愈傷組織生長和花青素積累，而適合于愈傷組織生長的溫度同樣適合于馬鈴薯‘GSAP-H’花青素的積累(25 ℃)，可見，試管微環(huán)境如：外源激素種類及濃度、糖源及濃度、pH等以及適宜的光溫條件對提高愈傷組織花青素產(chǎn)量至關(guān)重要.

參考文獻(xiàn)

[1]郭趙娟,吳煥章.彩色馬鈴薯營養(yǎng)價(jià)值與主要品種[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008,17:107-109

[2]楊智勇,李新生,馬嬌燕,等.彩色馬鈴薯花青苷研究現(xiàn)狀及展望[J].中國釀造,2013,32(7):5-7

[3]于東,陳桂新,方忠祥.花青苷提取、分離純化及鑒定的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2009,33(3):127-133

[4]Ravinder K,Hari,Thakor R P,et al.An overview of pigment production in biological systems:Function,biosynthesis,and applications in food industry[J].Food Review International,1994,10(1):49-70

[5]Tsuda T,Horio F,Osawa T.The role of anthocyanins as an antioxidant under oxidative stress in rats[J].Biofactors,2000,13(1-4):133-139

[6]Kentaro M,Sumiko S,Hiroshi G.Decreased anthocyanin biosynthesis in grape berries grown under elevated night temperature condition[J].Scientia Horticulturae,2005,105(3):319-330

[7]Chi B D,Fran?ois C.Effects of low nitrate and high sugar concentrations on anthocyanin content and composition of grape (VitisviniferaL.) cell suspension[J].Plant Cell Reports,1991,9(9):500-504

[8]Kenji S,Mamoru N,Jun-ichi S.Culturing conditions affecting the production of anthocyanin in suspended cell cultures of strawberry[J].Plant Science,1996,113(1):91-98

[9]Poudel P R,Mochioka R,Beppu K,et al.Influence of temperature on berry composition of interspecific hybrid wine grape ‘Kadainou R-1’(Vitisficifoliavar.ganebu×V.vinifera‘Muscat of Alexandria’)[J].J Jpn Soc Hortic Sci,2009,78:169-174

[10]Biran I,Halevy A H.Effects of varying light intensities and temperature treatments applied to whole plants,or locally to leaves or flower buds,on growth and pigmentation of ‘Baccara’ roses[J].Physiology Plant,1974,31:175-179

[11]Shvarts M,Borochov A,Weiss D.Low temperature enhances petunia flower pigmentation and induces chalcone synthase gene expression[J].Physiology Plant,1997,99:67-72

[12]Ban Y,Honda C,Hatsuyama Y,et al.Isolation and functional analysis of a MYB transcription factor gene that is a key regulator for the development of red coloration in apple skin[J].Plant Cell Physiology,2007,48:958-970

[13]王曼,王小菁.藍(lán)光和蔗糖對擬南芥花色素苷積累和CHS基因表達(dá)的影響[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào),2004,12(3):252-256

[14]楊瓊芬,白建明,楊萬林,等.云南省彩色馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和方向[J].中國馬鈴薯,2006,20(4):254-255

[15]盧其能,楊清,沈春修.馬鈴薯愈傷組織中色素含量與4個(gè)花色苷合成相關(guān)基因的表達(dá)差異[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué),2009,28(4):678-684

[16]盧其能,楊清.激素等外源物質(zhì)對馬鈴薯愈傷組織花色苷積累的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2007,27(11):2233-2239

[17]劉延吉,向文娟,田曉艷,等.南果梨愈傷組織及花青素誘導(dǎo)的初步研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2008,27(3):83-87

[18]Ozeki Y,Komamine A.Effects of growth regulators on the induction of anthocyanin synthesis in carrot suspension cultures[J].Plant Cell Physiology,1986,27:1361-1368

[19]鄧日烈,王惠珍,吳文花,等.植物生長調(diào)節(jié)劑對雞冠花愈傷組織生長及花色素苷積累的影響[J].生物技術(shù)通報(bào),2008,3:170-173

[20]Constable F,Shyluk J P，Gamborg O L.The effect of hormones on anthocyanin accumulation in cell cultures of Haplopappus gracilis[J].Planta,1971,96:306-316

[21]程海燕,李德紅.光、糖與激素影響植物花色素苷合成與積累的研究進(jìn)展[J].亞熱帶植物科學(xué),2010,39(3):82-86

[22]趙利敏,馬紹英,楊海榮,等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化葡萄籽原花青素的提取工藝[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,47(2):121-125[23]Minakuchi S,Ichimura K,Nakayama M,et al.Effects of high-sucrose concentration treatments on petal color pigmentation and concentrations of sugars and anthocyanins in petals of bud cut carnations (Dianthuscaryophyllus)[J].Hortic Res (Japan),2008,7:277-281

[24]Solfanelli C,Poggi A,Loreti E,et al.Sucrose-specific induction of the anthocyanin biosynthetic pathway inArabidopsis[J].Plant Physiology,2006,140:637-646

[25]鄭穗平,郭勇.主要營養(yǎng)成分對懸浮培養(yǎng)玫瑰茄細(xì)胞生長和花青素合成的影響[J].廣西植物,1998,18(7):70-74

[26]郭成栓,歐陽蒲月,杜敏.培養(yǎng)條件對植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)花青素影響的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(12):6109-6111

[27]Mol J,Jenkins G,Schafer E,et al.Signal perception,transduction,and gene expression involved in anthocyanin biosynthesis[J].CRC Crit Rev Plant Sci,1996,15:525-557

[28]Weiss D,Halevy A H.The role of light reactions in the regulation of anthocyanin synthesis inPetuniacorollas[J].Physiology Plant,1991,81:127-133

[29]王小菁,孟祥春,彭建宗.花色形成與花生長的調(diào)節(jié)控制[J].西北植物學(xué)報(bào),2003，23(7):1105-1110

[30]趙昶靈,郭華春,劉福翠.馬鈴薯‘轉(zhuǎn)心烏’塊莖色素的組成和含量[J].西北植物學(xué)報(bào),2007,27(10):1953-1961

(責(zé)任編輯李辛)

Effect of microenvironment on the anthocyanin content from the callus of potato ‘GSAP-H’

WEI Cai-xia1,2，NIU Zhi-min2，DOU Fu-qiang2，WANG Qing1,2

(1.Gansu Key Laboratory of Crop Improvement and Germplasm Enhancement,Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.College of Life Science and Technology,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract：【Objective】 In order to obtain the optimal condition for callus growth and anthocyanin accumulation.【Method】 Potato purple callus was induced from the leaves and stems of ‘GSAP-H’ in vitro.The purple callus was treated by different level of exogenous hormones,sugar source,nitrogen source,illumination time,cultural temperature and pH value.【Result】 The results showed that callus grew rapidly with the increasing concentration of NAA and 2,4-D,anthocyanin content rose first then decreased and reached the maximum under 1.5 mg/L 2,4-D and 1.0 mg/L NAA,by 863.15 nmol/g and 880.65 nmol/g,respectively.High concentration of BAP was against callus growth,but the anthocyanin content reached the peak under 4 mg/L BAP concentration level (848.75 nmol/g).Sucrose was the best carbon source for anthocyanin accumulation by purple callus cultivation,the callus grew quickly and the anthocyanin content was the highest (887.04 nmol/g) after the purple callus was cultured in medium with 45 g/L sucrose.With the ratio of NO3- to NH4+ reaching 3∶1,the anthocyanin content also rose up to the highest (895.54 nmol/g.FW).In addition,the culturing condition of 25 ℃ and full exposure could obviously promote the anthocyanin accumulation of purple callus growing in medium with pH 4.8.【Conclusion】 The results could be applicable for industrializing production of anthocyanin with purple potato callus in the future.

Key words：potato ‘GSAP-H’；anthocyanin；hormone；sugar source；temperature；pH

通信作者：王清，女，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事馬鈴薯生物技術(shù)育種研究.E-mail：wangqing@gsau.edu.cn

基金項(xiàng)目：甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(GSCS-2012-12).

收稿日期：2015-03-15；修回日期：2015-04-24

中圖分類號：S 532

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1003-4315(2016)02-0047-07

第一作者：魏彩霞(1990-)，女，碩士研究生，主要從事馬鈴薯生物技術(shù)育種研究.E-mail：1004278491@qq.com