紫草是一种重要的药用植物,其根部富含红色的萘醌类次生代谢产物紫草宁及其衍生物,它们具有抗菌、消炎、活血、抗肿瘤等多种功效,同时也是一种天然的染料。采用两阶段培养技术,即在B5固体生长培养基上繁殖细胞,然后接种到改良的M9液体生产培养基中的紫草培养细胞就能大量生产紫草宁及其衍生物。经过广泛的研究,目前已经清楚了紫草培养细胞中紫草宁次生代谢产物的生物合成过程,并在紫草中开展了基因克隆、紫草宁代谢工程以及紫草宁生物合成代谢调控的分子机理等方面的研究。我国也已建立了滇紫草和新疆紫草等紫草物种的细胞培养体系,掌握了两阶段培养技术大量生产紫草宁及其衍生物的技术,同时也在紫草宁形成调控等方面进行了探索性研究。大量的研究报道表明,植物生长激素、无机盐离子、真菌诱导子和光等许多的物理、化学和生物影响因子对紫草培养细胞中紫草宁的形成具有重要的调控作用。其中光是重要的调控因子,白光能完全抑制紫草宁及其衍生物的产生,而这种抑制作用是可逆的,即一旦转到黑暗中培养时就能形成红色的紫草宁及其衍生物。在改良的M9生产培养基中暗培养条件下紫草培养细胞在接种后培养4-5天就能开始观察到细胞和M9培养基中颜色的变化。此外,紫草宁的检测和定量也很容易。因而,紫草培养细胞体系不但是研究药用植物细胞培养中目标次生产物生产调控的好材料,也是一个可以作为开展细胞信号转导和次生代谢调控等的生化和分子机理的重要材料。本研究以滇紫草培养细胞为材料,采用药理学和基因表达分析等技术分别初步研究了Ca2+/CaM信号组分和不同波长的光对紫草宁衍生物形成及其相关基因表达的影响。