全 文 ：南 京 大 学 学 报
第 0 3卷 第 l期 ’ J OU R NA LOF NA NJ IN u GN I vE R S IT Y v ol . 3 o, 掩
19 9 4年 l月 困 A T U R A L s C I EN C E S E D I IT O N ) J a n . , 19 9 4
滇紫草愈伤组织辐照和磁场效应
研究初报*.
王曼丝 1 ) 李鸣摘 2) 曹 日强 ’ ) 杨正举 3) 许自然孙 鹿牧 3)
1) 南京大学生物系 , 2 100 08 , 南京 ; 2) 江苏省植物研究所 , 2 10 0 14 , 南京 ; 3) 南京大学物理系 ,
2 100 0 5
,南京 )
摘要 本文初步研究了 H e 一N e 激光和磁场对滇紫草愈伤组织生长及色素形成的影响 . 结
果表明 : 功率密度 .0 37 m w / 。m ’ 的 H e一N e 激光处理 hl 刺激愈伤组织生长 , 而色素含量在 h2 和
h3 处理有较大提高 , 分别达 巧 . 7% 和 27 . 8 % . 10 K G S 场强的磁场处理 15 m in 对愈伤组织生长和
色素形成均有促进 , 当代和第二代色素含量较高 9 . 5% 和 27 . 5% 。 色素含量提高的稳定正在进一
步观察 .
关键词 滇紫草 , 愈伤组织 , 紫草色素 , 磁场 , H e一 N e 激光 , 生物刺激作用
分类号 Q .3 3 43 . 6
0 引 言
利用植物组织培养方法获得有效成份 , 关键在于提高次生代谢物生产率 。 在改变营养
因子方面国内外已做了大量研究 , 而通过物理方法诱变从而选择高产异株的工作做的不多 ,
且大都局限于 阅 c 。 : 射线或 、 射线 , 如 D e n s( 1 9 7 8) 用 、 射线处理长春花细胞获得高蛇根碱
含量细胞株 ; 郑光植 ( 19 8 3) 用 4 K R 的 下射线照射三分三愈伤组织获得东蓑营碱含量比亲本
植物高 30 % 的变异株且 14 代仍保持性能稳定 。 目前利用激光研究愈伤组组织的仅见有
eH
一
Ne 激光和 N Z 激光提高高粱细胞分化率的报告 (高潮龙等 , 1 9 9 0) 。 利用磁场作用于
愈伤组织以及通过物理途径提高紫草色素生产率的工作尚未见报道 。
本文试图通过激光 , 磁场对紫草愈伤组织生长和色素生产的影响来探讨它们在提高紫
草色素含量以及植物组织培养中的作用和地位。
1 材料和方法
1
.
1 材料 滇紫草 (o n o sm a p a n i e u l a t u m B u r . e t F r a n e h ) 采 自云南昆明 , 外植体为植株幼
* 收稿 日期 : 19 92 刁 7刁 l
第一作者简介 :王曼丝 , 女 , 19 35 年 10 月出生 , 副教授 , 植物组织培养专业飞
南京大学学报 (自然科学 )第 3 0卷
嫩茎部分 , 诱导培养基 L S + .2 4一D .O Zm g / L , B A P .Z o m g / L , 经 B , 培养基继代两年以上
和选择的 。
L Z 方法
L 2 .1 采用改良 B S十 B A IP . o m g / L , I A A o . 02 5m g / L , N A A O . l m g / L 作为生长培养基 , 25
一 2 6℃暗培养 15 一 20 d 后进行处理 。
1
.
2
.
2 处理 ① H e一N e 激光 (H 一 1 l o e 型 ) ,波长 6 3 2 . s n m , 功率密度 o . 3 7m w / e m Z , 辐照 。 ,
l
,
2
,
& 3 h ;或②高压交变电磁场 , 场强 o , 7 , 1 0 , 1 5 & Z o K G s , 15` · 处理后一半立即转人 B S
培养基 , 其余转改 良 M g + B A PI . om g / L , I A A .O l m g / L 即色素形成培养基 , 25 一 26 ℃暗
培养各 20 一 25 d , 取样测定 .
L .2 3 测定 ①生物量测定 . 采用称重法 , 以 B , 培养基上愈伤组织鲜重增加百分率表
示 , 即 :
收获量 (g ) 一 接种量 (g )
接种量 (g )
x 10 0 %
。
②色素含量测定 。 取 M , 培养基上收获的愈伤组织 lg , 石油醚抽提定容 25 m l , 稀释 4 倍 ,
于 7 21 型分光度计测光吸收 0 . D 520 mn , 对照标准曲线求出色素百分含量 (% ) 。
L .2 4 实验数据统计 . 采用单因素固定效应模型的 D un ca n 多重 比较 . P > 0 . 01 表示差
异板显著 , P > 0 05 表示差异显著 , P < 0 . 05 表示差异不显著 。 (据杜荣赛 《生物统计学》 高
等教育出版社 , 1 9 8 5)
2 结果与分折
ǎ欲à哥率聊侧兹黔洲犯领
2
.
1 H
e一 N e 激光对滇紫草愈伤组织生长
和色素形成的影响 .
(注 : 1 ·左面纵标括号外为 B , 单位 , 括号
内为 M , 单位 。 .2 B S一愈伤组织生长
培养基 ( B , )生长量变化曲线 ; M , , 一色
素形成培养基 ( M , )生长量变化曲线 ; S -
色素含量变化曲线 。 下同 。 )
由 图 1 可 见 : ( l) 随着 剂 量 改 变 ,
H
e一N e 激光对愈伤组织生长表现出刺激
或抑制作用 。 短时间小剂量 ( l h) 刺激生长
伊 > 0 . 0 1) , 但色素含量下降 。 随着处理时
间延长 (2 h & 3 h )即剂量增大 , 对生长的抑
子88
〔,劣
0 1 2 3
处理时间 (h)
图 1 H e一 N e 激光对愈对伤组织生长和色素形成的影响
F 19
.
1 E fe
e t s o f H e一N e la se r o n e a l lu s g r o w t h
a n d hs i k o n i n d e r i
v a t i
v e s of
r m a t io n
制作用逐渐明显 ( h2 , P < 0 . 05 ; h3 , P > 0 . 05 ) , 色素含虽 比对照有不 同程度提高 , 处理 h2 和 h3
分别提高 1 5 . 7% 和 27 . 8% 。
第二代的初 步结果显示 , F : 代具有与 F l 代相 同的趋势 , 但对生 长的作用不如 当代
显著 ,而色素含量持续提高 。
( 2) 实验结果显示愈伤组织生长与色素生产之间具有负相关性 。
第1 期 王曼丝等: 滇紫草愈伤组织辐照和磁场效应研究初报
2. 2 磁场对滇紫草愈伤组织生长和色素形成的影响 。
4 0 0
( ~2 0 0
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\之、 卜一一`B S }、 、 {0 . 6 0 沙、一八只! 湍一! 吟! 呻予83
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哥事聊侧兹然洲倾招
0 7 10 15 20
磁场强度 (K G S )
图 2 磁场对愈伤组织生长和色素形成的影响(当代)
F i g 2 E fe
e t s o f M a g n e t i e if e l d Qn e a llu s g r o w ht
a n d s h ik o n i n d e ir v a t i v e s fo mr
a it o n ( F
,
)
~ 4 0 0
。 ( 2 0 0
O 、
由图 2 及图 3 可见 : ( l) 磁场普
遍刺激当代愈伤组织生长 , 刺激作
用表现为抛物线型 , 以 10 K G S 为
最 大 (图 2 , 7 , 1 5 & 2 0K G S ,
P > 0
.
0 5 ; l o K G S P > 0
.
0 1 )
. 色 素
含量在 1 0 k G S 处理时提高 9 . 5% ;
第二代生长除 20 K G S 外均呈
下降趋势 (图 3 各处理 P 均 < 0 . 05 ) ,
而色素含量有不同程度的提高 , 7
& 15 K G S 分 别 提 高 .9 7% 和
1 3
.
5%
,
2 0K G S 降 ` 。 l o k G S 处理
生长与色素形成仍然较好 , 色素含
量继续提高达 27 . 5 % 。
(2 )当代和第二代中除 10 G K S
外 , 仍然表现出愈伤组织生长与色
素生产 之 间的负相关性 。 10 K G S
和生产具有双重促进 , 是一特异剂
量 。
3 讨 论
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305
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0 7 20 一5 26
磁场强度 (x G S )
图 3 磁场对愈伤组织生长和色素表成的影响 (第二代 )
F ig 3 E fe
e t s o f M a g n e t ie if e l d o n e a l lu s g r o w t h
a n d s h ik o n in d e r i v a t iv e s fo r m a t i o n ( F
:
)
激光具有方向性 , 单色性 , 亮
度高等特点 , 用于诱变育种已 引起
方泛重视其机理据认为主要是利用
生物刺激作用使基因诱发突变的积
极因素部分 (姜平 , 一1 9 85 ) . 同时 ,激
光具有光热 , 电磁及压力效应 , 增
大了组织及细胞的通透性 , 有利于代谢物质的运输 , 并使酶活性提高 , 加速生物体内各种生
化反应的进行 , 为生物体生长发育提供了的物质基础 (郭桂云 , 1 9 9 0) 。
关于低功率 H e一 N e 激光 (十分之几到几 m w · c m 一 2)其生物学效应显然 不包括机械作
用及热作用 , 刘普和等 ( 1 98 9) 暂 时称之为 “ 生物刺激作用 ” 邵耀椿 ( 1 9 8 9) 认为 H e一 N e 激光主
要是利用激光能量高度集中和单色性等特点 , 通过光效应产生生物学效应 。 植物中光敏素
两态相互转换如下 : 不活泼形式
红光 (峰值 6 6 o n m兀
选红光 (峰值 7 3 0 。 m ) 尸
二一 P 二一 生物效应, , , ,eH 一Ne 激光波长 为 6 32 · sn m , 此时 p , 吸收率远远大 于 尸 fr , 即p , 态具有生物活性 , 引起潜在基因的激活 , 影响到酶 。 尸 , 转人 p , 多 , 而
南京大学学报 (自然科学) 第 3 0卷
从细胞水平上探讨 , H e一N e 激光辐照产生光活化效应的另一可能途径是通过改变细胞
类脂膜的组态或未知的细胞膜受体机制得以实现的 。 膜在许多生化过程中起重要作用 , 激
光辐照通过膜影响诸如识别 , 控制 ,离子及代谢物运输 ,能量转换和信息传递等 ,导致细胞机
能的活化和生物合成水平的提高并触发多种生理变化 。 其机理有待进一步研究 。
姜平 ( 19 85) 认为激光育种本质上是生物物质在交变电磁场作用下产生的各种效应 。 因
此利用磁场处理应有更直接的效果 。 磁场作用机理可能是 :在磁场作用下细胞膜中形成大
量 自由基 , 高浓度自由基使得生物膜透性提高 ,同时激活了与生物膜结合的腺昔酸环化酶 ,
导致基因活化和 m R N A 的合成 , 进而使酶活性增强 , 从而保证营养物质迅速充分地进人细
胞 , 加速细 胞分裂 ,提高蛋白质和核酸合成的强度 , 使整个植物生长过程活跃起来 (林延安 ,
19 9 0 )
.
至于 10 G K s 剂量的磁场对愈伤组织生长和色素生产的双重促进可解释为 :磁场在这一
剂量下通过某种机制活化了次生代谢酶系 , 解除了初级代谢对次级代谢途径的抑制 , 暂时
地使两者共同 良好运转 。 但毕竟它们对前体白犷竟争是不同的 , 反映在 F Z 代初级代谢 (生长 )
受到阻碍 , 次级代谢 (色素生产 )的运转大大提高 .
虽然 目前激光和磁场作用 的机理尚未完全搞清 , 但在组织培养中引进物理处理技术无
疑是有效和值得研究的 。 激光和磁场引起的细胞内环境的任何变化都会导致次级代谢物质
和量的改变 。 本实验一个突出之处在于 , 10 K G S 剂量的磁场对愈伤组织生长和色素形成均
有促进作用 ,且色素合成产率持续提高 , 从而可能较好解决生长和生产之间的矛盾 , 对于工
厂化生产紫草色素有一定意义 。 现在正采用平板技术从 10 K G S 处理组筛选高产稳定的细
胞株 。
参 文 考 献
D e n s B
.
I n A l fe r m a n A W ( e d ) P r o e I n t 1 S y m P P l a n t C e ll C u 1t u r e
.
G e s S U m b H M u n ie h l 9 7 8
.
l l 8
郑光植等 . 三分三愈伤组织辐射效应研究 . 植物生理学报 , 1983 , 9( :2) 129
姜平 . 激光育种物理机理及激光与生物等离子体相到作用理论研究 . 应用激光联刊 . 19 85 , 5 ( :2) 60 一 63
高朝龙等 . 激光对高梁培养细胞分化的影响 · 应用激光 , 1990 , 10 ( :6) 2乒9一 2 71
刘普和 , 刘国刚 . 激光生物学作用机制 . 北京 : 科学出版社 , 198 9
邵耀椿等 . H e一N e激光对植物的生物效应的研究 . 应用激光联刊 . 198 9 , 8( :l) 40 ~ 43
郭桂云等 . H e一N e激光辐射蕃匣种子的研究 . 哈师大学报 , 19 90 , 6 (4)
林廷安 . 梯度磁场对农作物的增产效应及其机理 ,核农学通报 , 1990 , 1 1(:4) 189 一 190
E F F E C T O F H e 一N e L A S E R A N D M A G N E T I C F I E L D IN
O N O S M A P A N IC U L A T U M B
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s u b s e q u e n t p a s s a g e e o n t e n t o f s h ik o n i n d e r i v a t i v e s i n e r e a s e d b y 9
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