全 文 ：山西大学学报 (自然科学版 )17(1l 花 一 6 7, 19叫
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蛇床愈伤组织的形态发生及植株再生
都建平 张江涛 陈柔如 周小梅 李宝平 *
( 山西大学生物系 )
摘要 蛇床幼茎外植体在 M S + 之4 一 D劫创 十 K l 习.为吧八培养基上 形成淡黄绿色 松软状愈伤组
织 . 愈 伤 组 织 在 转 人 培 养 基 M S + N A A O.为创 , 灯 o . s n gl/ 以 后 分 化 出 不 定 芽 , 在
l尽M S + 护八加助 培 养基 中可 产生不 定根 , 进而发育成为完整 植株 . 愈伤 组织 在 M S ` 2 , 4 一
D .OmZ 幼 + 2 1, Z f o . 4m g l 培养基中继代 3 一 4 次以后 , 再转人 MS 十 N A A O么琪幼 十 z r o
.
8血l/ 培养
基中继代 1 ~ 2 次 , 形成了大盘胚状体 . 胚状体经过球形胚 、 心形胚 、 鱼雷胚和子叶胚最终 发育成
再生植株 . 器官发生和体细胞胚胎发生这两种形态发生方式在发生顺序 、 形态特征和所需激素条
件等方面都是 不同的 。
关键词 蛇床 , 形态发生 , 器官 发生 , 体细胞胚胎发生 , 植株再生
中图法分类号 0 945
蛇床是伞形科的一种中草药 。 除了用于临床处方外 , 近年来已成为生产卫生保健洗液
的主要原料 。 由于人类需求 日趋增长 , 而 自然资源又相对有限 , 所以人工栽培及品质选育就
成为一个重要 的问题 。 我们诱导蛇床愈伤组织通过器官发生和体细胞胚胎发生这两种形态
发生的基本方式【’ ,2] 获得再生植株 , 并对两条途径的特点进行了比较 。
1 材料和方法
实验材料为人工栽培的蛇床 C n诫 u m m on in ier 伍 。 ) C US . 。 取其幼茎 , 按 常规方 法消
毒后 , 放人固体培养基上诱导形成愈伤组织 。
基本培养基 为 M S 培养基 。 愈伤组织诱 导培养基中附 加不 同种类 和含量 的 激素 及
L H
。 芽分化培养基附加成分为 N AA 、 Z T 及 C H 。 诱导生根培养基附加激素为 N A A 或 IA A ,
形成胚胎愈伤组织和胚状体的培养基附加成分分别为 2 . 4 一 D 、 ZT 和 N A A
、
Z T
。
将各种愈伤组织和不同发育时期的胚状体用 F A A 固定液 固定 , 石蜡 包埋 , 切片厚度
即 m , 铁矾苏木精法染色 。 在光学显微镜下观察器官发生及体细胞胚胎发生的过程 。
* 现工作单位 : 山西运城高等 专科学校
收稿 日期 : 19 3 0 1 11
DOI : 10. 13451 /j . cnki . shanxi . uni v ( nat . sci . ) . 1994. 01. 016
郝建平等 蛇床愈伤组织 的形态发生及植株再生
2 实验结果
. 2 1激素对愈伤组织诱导和器官分化的影响 幼茎切段接人诱导培养基 9天 以后 , 首先
在 M s 十 I AA I . sm g八+ B A O . 4 m g皿培养基中 , 幼茎切 口端产生淡黄绿色松软状愈伤组织 。 但
出愈后愈伤组织的增殖生长以含 .2 4 一 D 的培养基效果最佳 。 细胞分裂素类 物质 K l , 、 B A
和 Z T 对诱导的作用无 明显差别 , 但添加比对照显然要好 。
将 M S + .2 4 一 D Z m g八+ K T住 Zm g 1/ 培养基中产生的愈伤组织转 人分化培 养基 。 14 天 以
后 , 在 M s + N A A O, Zm g八+ z T o . s m g八培 养基 中分 化 出肉眼 可见 的绿 色小 芽 (图版 I , 图
l )
。 若将带有小芽点的愈伤组织及 时转人 1佗M S + I A了、 Zm g八培养基 中 , 在绿 芽相对的下
端 的愈伤组织中分化出根 (图版 工 , 图 2) , 不定 芽和不 定根发育 , 最终形成完整植株 (图版
J
, 图 3) 。 在 M s + 2 . 4 一 D o . 2 一 0 . s m g J注+ z T 0 4 m g j’1 培 养基 中 , 愈 伤组 织 也能 分化 出绿芽
点 , 但绿芽生长缓慢 , 以后被快速增殖的愈伤组织所包被 。
在附加 I A A 和高浓度 2 . 4 一 D 的培养基 中 , 愈伤组织细胞 只增殖 、 不分 化 , 形成 白色 、 疏
松 、 柔软的状态 (图版 l , 图 4 ) 。
.2 2 激素对体细胞胚胎形成 的影 响 虽然愈伤组织在 M S 十 2 . 4 一 D 住 Zm gl + Z T 住4m g八培
养基 中表现出有限的分化 , 但继代培 养 3 一 4 次以后 , 其结构逐渐发生 了 变化 (图版 工 , 图
5)
。 转人培养基 M S + N A A住Z m g1/ + zT o
.
sl 雌理中继代培养 l 一 2 次 , 在愈伤组织中形成 了
胚状体 (图版 L , 图 6 一 10) 。 若转入 人1S + N A A O . s m g / l培养基中 , 胚状体可直接发育成为小
植株 (图版 I , 图 1 1) 。
.2 3 器官发生和体细胞胚胎发生的过程 蛇床愈伤组织的器官发生 中 , 根 、 芽分化既不 同
时发生 , 又要求不同的条件 。 在分化培养基中 , 愈伤组织表面突起形成小 的绿芽点 , 进而发
育成芽 (图版 1 , 图 13 ) 。 幼 叶形成 以后 , 顶端 分生组织又产生叶原茎 (图版 U , 图 14 、
16)
, 叶原基又可分化 出新的幼叶 。 不定根的分化类似于不定芽 (图版 n , 图 17) , 幼叶中的
维管组织与愈伤组织联 为一体 (图版 几 , 图 16) 。
胚状体是一个相对独立的完整结构 。 愈伤组织表层或内部的一些特殊 的分生细胞 持续
分裂 , 形成了球形胚 (图版 I , 图 6 ) 。 球形胚中部 的细 胞向一端 (将来 的子叶端 )的两侧分
裂 , 发育成为心形胚 (图版 工 , 图 7 ) 。 在心形胚期已经初步有苗端和根端 的分化 。 心形胚伸
长 , 形成鱼雷胚 (图版 工 , 图 9) 。 两个子叶和胚根逐步发育形成成 熟的子 叶胚 (图版 I , 图
10 )
。 子叶胚最终发育形成再生植株 (图版 l , 图 1 1) 。
3 讨论
.3 1 激素与愈伤组织形成及器官分化的关系 蛇床幼茎切段愈伤组织诱导生长时 , 只要 有
适 当浓度的生长素类物质存在 , 即可启动外植体的脱分化过程 。 若同时与细胞分裂 素类物
质配合使用 , 则可加速愈伤组织细胞的增殖 。 这一结果表明 , 在愈伤组织的诱 导过程 中 , 激
素的作用表现为一定的顺序性 , 或者说表现出一定的主次关系 。 其中生长素类物质可能起
关键作用 。 愈伤组织的产生 , 是细胞不断分裂增殖的结果 。 一般认 为 , 生长素促 进细胞伸
长 , 细胞分裂素促进细胞分裂川 。 不加细胞分裂素时 , 生长素同样可 以促进外 植体细胞分
74 山西大学学报 (自然科学版 ) 17(1) 19 4
裂 、 增殖 , 形成愈伤组织 ,说明生长素在细胞脱分化基 因的活化方面起决定性 的作用 , 组织
的脱分化与愈伤组织的形成 , 主要是外源的生长素与外植体的内源物质共同作用的结果 。
细胞分裂素类物质的相 对含量在器官分化过程 中可能起重要作用 。 通过脱分化形成的
蛇床愈伤组织 , 在含较高浓度 的 .2 4 一 D l( 一 ZgnT l)/ 的培养基 中 , 可长期保持薄壁细胞状
态 , 生长无序进行 , 细胞不规则排列 , 无明显极性 (图版 1 , 图 18) 。 当培养基 中 2 . 4 一 D 的浓
度适 当降低 ( 0 .2 一 0 .s mg l)/ 或代之 以 低浓 度 的 N A A .(0 Zmg l)/ , 并适 当提 高 Z T 的浓 度
(0 名gm l)/ 时 , 愈伤组织产生活跃分裂的分生细胞团 , 并由之分化 出芽 。 在欧 当归芽的诱导
中我们也得到类似的结果 l’ 。 对于第一种 植物来讲 , 愈伤组织分化 的启动可 能有 一个 阑
值 , 即细胞分裂素 /生长素的 比值 。 比值高 , 芽正常分化 、 发育 ; 比值低 , 不分化或只分化
根 ; 比值适中时 , 愈伤组织既可分化根 , 又可分化芽 。 在一定比值时 , 愈伤组织 虽然能分化
出芽 , 但芽的进一步发育受到阻遏和影响 。 对于 蛇床来 讲 , z T o . 4 ,2/ . 4一 D l . 0 , 愈 伤组织不分
zT .0 4/ 2一 0D一 0 . 5 , 可分化芽 , 但分化频 率较低 , 芽发 育迟 缓 ; Z T o . 8/ N A A O . 2 , 分化芽发育正常 ; ZOT . 2/ N A A O . 5 , 只分化根 , 但 已分 化芽 的愈伤组织转人后芽 可正常发育成化
芽苗
.3 2 激素与体细胞胚胎形成的关 系 在体细胞胚胎形成过程 中 , 不同的植物对激素的种类 和
浓度有不同的要求阴 。 蛇床幼茎愈伤组织体细胞胚胎的发生需要生长素和 细胞分裂素类
物质的共同作用 。 诱导的不同阶段需要不同的生长素 。 在诱导初期 ,低浓度的 2 . 4 一 D 与 Z T
配合使用 , 对胚性愈伤组织的形成具有促进作用 。 但 2 . 4 一 D 的继续存在阻碍了胚状体的形
成和发育 : N A A 可促进蛇床胚状体发生潜力的充分表达 , 使胚状体的发育正 常进行 , 由胚
性愈伤组织形成球形胚 , 并经心形胚 、 鱼雷胚最终发育成为成熟的子叶胚 , 子叶胚直接发 育
成 为完整植株 . 由此可见 , 与许多其它种植物 `6 ’ } 一样 , 蛇床胚状体的发生亦具有两个 阶
段 , 这两个阶段可能具有完全不同的代谢功能 , 受不同激素的调控 。 第一个阶段决定胚状体
的分化方向 , 第二个阶段影响胚状体的发育进程 。
.3 3 器官发生途径与体细胞胚胎发生途径的区别 器官发生 和体 细胞胚胎 发生是两种完
全不同的形态发生方式 。 首先表现为发生顺序上的不同 。 经诱导产生的愈伤组织转人分化
培养基约两周以后 , 即可看到在松软状愈伤组织表面有不定芽的分化 。 而胚状体是在愈伤
组织继代培养几次以后才形成的 , 此时愈伤组织的质地和颜色已发生了十分明显的变化 , 由
初期器官发生时的淡黄绿色松软状转变成为结构较为致密的黄色颗粒 状 。 其次 , 从 形态特
征来看 , 胚状体与器官发生所形成的不定芽和不定根也有本质的不 同 。 胚状体 是一个具有
两极性的独立结构 , 它的发育过程类似于合子胚 , 具有严格的顺序 性 , 经历 了球形胚 、 心形
胚 、 鱼雷胚和子叶胚四个发育时期 , 每个时期都有其固有的特征 。 与胚的发育不 同 , 在器官
发生中 , 分生组织细胞分裂 、 分化的结果 , 在构成器官的纵轴上表现 出单 向极性 。 单极生长
的芽或根 , 其维管组织与愈伤组织中形成的维管分子密切联 系在 一起 (图版 1 , 图 16) 。 无
论是器官发生 还是体细胞胚 胎发生 , 所形成的维管组织主要由螺 纹导管分子组成 (图版
n
, 图 15、 19) , 这可能是物种本身固有的一种遗传特性 。
在组织培养 中 , 把胚状体发生与器官发生 (特别是不定芽 ) 联系起来 加以研究的工作还
不多见 , 来源于同一部位 、 既可以产生胚状体又可以分化不定芽和不定根 的外 植体就 更为
郝建平等 蛇床愈伤组织的形态发生及植株再 生 7 5
有限了 l9] 。 本文诱导蛇床幼茎愈伤组织通过器官发生和体细胞胚胎发生两条途径形成了
再生植株 , 为研究形态发生的基本 问题提供了参考依据 , 同讨也为蛇床的快速繁殖提供了新
的手段 。
参 考 文 献
l 上海植物生理研究所细胞生理研究室 。 植物细胞培养 与细胞杂交研究的进展 . 植物 学报 , 1973 , 巧
(2) : 28 5 一 307
2 韩碧文 、 刘椒兰 。 植物离体体细胞胚胎 发生 。 植物生理学通讯 19 8 , (l) : 9 一 巧
3 王熊 。 激素对植物培养细胞生长分化的调节作用 . 细胞生物学杂志 1983 , 5 (2) `明 一 45
4 郭双生 , 李宝平 , 郝建平等 。 欧 当归原 生质体 再生植株 . 山西大学学报 ( 自然科 学版 ) , 19 1, 14 (:2)
188 一 19 5
5 周俊彦 。 植物体细胞在组织培养中产生 的胚 状体 。 植物生理学报 , 19 81 ,7 (’) : 389 一 397
6 陈志 贤 , 李淑君 , N . L . T r o如d er ;J . R . G 。 。 id n . 棉花细胞悬浮培养胚 胎发生和植株再生某些特性 的
研究 。 中国农业科学 , 198 7 , 瑕 5 ): 6 一 11
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丁七。 pr e de . ) 1978: 59一 66
9 詹祥灿 。 植物体细胞胚状体与器官发生的激素调节 。 植物生理学 报 1983 . 9( :3) 3 17 一 325
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的手段 。
参 考 文 献
l 上海植物生理研究所细胞生理研究室 。 植物细胞培养 与细胞杂交研究的进展 . 植物 学报 , 1973 , 巧
(2) : 28 5 一 307
2 韩碧文 、 刘椒兰 。 植物离体体细胞胚胎 发生 。 植物生理学通讯 19 8 , (l) : 9 一 巧
3 王熊 。 激素对植物培养细胞生长分化的调节作用 . 细胞生物学杂志 1983 , 5 (2) `明 一 45
4 郭双生 , 李宝平 , 郝建平等 。 欧 当归原 生质体 再生植株 . 山西大学学报 ( 自然科 学版 ) , 19 1, 14 (:2)
188 一 19 5
5 周俊彦 。 植物体细胞在组织培养中产生 的胚 状体 。 植物生理学报 , 19 81 ,7 (’) : 389 一 397
6 陈志 贤 , 李淑君 , N . L . T r o如d er ;J . R . G 。 。 id n . 棉花细胞悬浮培养胚 胎发生和植株再生某些特性 的
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