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挪威云杉(Picea abies)末成熟胚组织培养中体细胞胚胎的发生



全 文 :五 、 小结与讨论
保水 讨与土址棍 合后. 亨仁卜L 宝日 有校强的吸水性和保水性 , 并 比件有重复的特性 , 从理
论上 讲 , 这种特 陀可以使苗 {: 在一段缺水时 闻 l)J , {: `洁生 长丽不凋萎 , 即使在十旱 条 件 下 ,
也能推迟出现凋萎 i钩时间 。
苗木经保水剂浸根处理后 , 能较长时间保持苗木根系的水分 , 这对于保证长途运输后的
苗木质量 , 提高干旱地 区造林成活率提供了新的途径 。
在荒山造林中应用保水剂尚属试验阶段 , 以上结果只是初步偿试 , 如使用方法 、 时间 、
配制比例等有关问题还正在探索 , 有待于今后进一步深入研 究 。
挪威云杉 (iP o ae ab i e s ) 末成熟胚
组织培养中体细胞胚胎的发生
导 言
前几年针叶树的组织培养方面主要注意力集中于 茎 芽 的诱 导 。 B a L L 报 导 了 红 杉
( eS gu
o ia S e m p e r vi r e ns ) 组织培养器官形成 , 并于此后报导了几个种中茎芽的形成 。 一
般是从培养在含植物细胞分裂素的培养基上的外植体诱导出不定芽 , 不定芽受刺激发育为幼
茎 , 这些幼芽有时会生根 。 然而 , 针叶树愈伤组织和悬浮培养物中 形态 发 生的报导很少 .
M i n oc ha 详尽地描述 了裸子植物愈伤组织培养中诱导形态 发生所遇到 的 困难 。 用不 同浓度
的细胞分裂索和生长索的上百种不同组合也未能使美 国五针松 ( P 扭us s t r o b u s ) 胚 的 愈
伤组织产生芽 。 在少数报导中所描述的裸子植勿愈伤组织形态发生似乎不是普遍现象 . 一般
愈伤组织是由幼龄实生苗外植体或成熟胚的切块来诱导 。花旗松 ( P s e u d ot s u 妙 m e n z i e s i i)
的子叶产生绿色而弱小的愈伤组织样的细胞群 , 并于培养 4 周后偶尔从这个组织的表面出现
芽 。 W i n t o n 与 V e r h a g e n 也从花旗松子叶诱导产生愈伤组织 , 并能诱导 形成幼 茎 。 获 自花
旗松与挪威云杉胚的绿色愈伤组织 , 在 6一 12 周后产生了许多芽 。 将 挪威云衫萌发胚的愈伤
组织悬浮于液体培养基时 , 一些细胞表明具有对称的与极性的组织化生长的特征 。 另外 , 已
从挪威云杉雌配子体获得愈伤组织分化出芽与根 。 从吉氏云杉 ( iP c e a g e r a r d i a n a ) 的愈
伤组织培养得到了茎状组织并形成了根 。 从魏氏云 杉 ( P i c o a w ql l i c h i a n a ) 的下胚轴切
段诱导形成愈伤组织 , 并于后来形成幼茎 。 此外 , 从欧洲落叶松 ( L a r ix d e c i d u a ) 幼嫩
的雌抱子叶球柄得到的愈伤组织分化出芽 .
本研究中 , 我们 的目的是为了试验从挪威云杉未成熟的胚与雌配子体获得愈伤组织的可
能性 , 以确定能否诱导形成体细胞胚或进行器官发生 。
材 料 与 方 法
植物材料 :具有雌球果的枝条采自鸟普萨拉( U p pa sa l) 以西约 1 0公里的种子园 , 在胚
胎成熟期间 ( 7月 1 1 日一 8月 1 5 日 ) 每周采集一次 。 为了挑选足够的球果 , 选择了 3 株树 , 在
4 ℃下纸袋内储藏这些球果达 6 个月 。 从 球果中取出种子 , 在商品漂白剂内消毒 2 分钟 , 然
如用无菌蒸馏水 冲洗 2 次 。 无菌条件下 , 从雌配子体解剖出具胚 柄的未成熟胚 ; 分开两部分
组织进行培养 。 按每个采样 日期 , 至少对 1 50 个胚和雌胚子体剥离并进行培养 ,用贮藏了 2一 6
个月的种子作的试验中 , 培养了近 10 0 。个胚 。
培养基与培养条件 , 把新切割的组织移植到 50 毫米培养皿 内的琼脂培养基的表面 , 使用
的0 . 5 肠琼脂的基本培养基是 A r n O dl 与 E r i ks s o n 所描述的 。 一般情况下 , 组 织 培养的基本
培养基添加 2 . 4一D ( 10 一 S M ) 和 B A ( S X I 。 一 “ M ) ,而胚发育的基本培养基要加活性炭 ( 1肠 ,
W / V )
。 在一些试验中 , 测定了酪蛋 白水解物 ( C H , g1 / l) 对组织培养的作用 .
培养物每月继代培养一次 , 并维持 25 ℃温度 , 1 6小时的光周期 。用提供 10 一 40 微尔格 / 米 “
秒热量的 30 瓦或40 瓦的俄钨灯丝白炽灯管照射 。 将快速生长的愈伤组织移植到 内装 5 毫升液
体培养基的 50 毫升三角瓶 , 每周添加新鲜培养基 , 直至液体培养物持续生长 , 以后培养物每
两周 继代于 10 毫升新鲜培养基中 。
显微镜检术 : 光镜检查材料为 : ( 1 ) 具有极性化体细胞胚的培养物 ; ( 2 ) 愈伤组织
表面突出的绿色瘤 : ( 3 ) 愈伤组织生长的芽 。 石蜡包埋芽 ; 塑料包埋其它样品 。
l
、 石蜡 用 F A A ( 福尔马林 、 冰醋酸 , 乙醇 10 : 0J : 9 , V / V ) 固定分离的芽 , 通过
乙醇一叔丁醇系列脱去水份 , 并在石蜡中包埋 。 切片厚 10 一 14 微米 , 番红一固绿染色 。
2
、 塑料 用塑料包埋培养的植物材料的详尽方法 已有报 导 , 简言之 , 相继用 1 . 5肠与
3 肠的戊二醛 ( 用。 . 0 2 5摩尔浓度的磷酸钠缓中 , P H 6 . 8 ) 分别固定培养的组织或剥离的绿色
瘤 1 小时与 2 一 3 小时 。 用缓冲液短暂的冲洗 , 后固定在 l % 四氧化饿 ( 0 5 0 4 ) 的相 同缓
冲液内室温下 1一 2 小时 。 短暂冲洗后 , 在 0 ℃下 , 用酒精向环氧丙烯缓 慢地过 渡脱 水 。
在室温下用环氧树脂缓慢渗透并包埋 , 60 ℃烘 烤 24 小时 , 切片 l 微米厚 , 甲 苯胺兰 ( 用 1务
硼砂溶液配成 l 肠的染料 ) 染色 。
结 果 与 讨 论
在乌普萨拉的环境条件下 , 受精作用发生于 6 月份的第 3 周左右 。 挪威云杉的有性 繁殖
日期取决于初夏的天气条件 , 尤其是温度条件 。 在 7月中旬 ( 7 月 1旧 ) 之前胚太小 , 以 致
不能剥离 。 此后一周胚还是小 , 处理困难 。 在剥离过程中 , 这样小的胚 对脱水很敏感 。
大多数未成熟的种子含儿个胚 , 但随着种子的成熟 , 一般只有一个胚进一步发育 , 而其
它胚残存滞留 。 多胚现象是人们熟知的针叶树的特征 , 一般多胚现象是云杉属的习性 , 是由
于几个颈卵器的受精作用而致 。 树木之间与种子之间胚的大小差异不大 。
胚的发育 在含活性炭的培养基上培养时 , 胚发育出可见的子叶与根 , 但这只有胚达到
某一成熟度之后才可能 。 7 月末之前 ( 7 月 25 日 ) 挑选的胚从不 以这种方式发育 ; 而 自那个
日期以后挑选的胚容易发育 。 培养裸子植物原胚的尝试没成功 , 它显示出在试管内尚未出现
胚胎发生的完全正常的模式 , 而培养的成熟胚己迅速生长发育 。
组织培养 在初步实验中 , 测定了不 同生长调节剂组合与浓 度的作用 , 观 察 到 2 . 4e D
( 10
一 S
M ) 与 B A ( 5 x 10 一 6 M ) 的织合是适宜的 。
胚胎 只有极少数最不成熟的胚在培养中增殖 。 高的死亡率部分是由于剥离时脱水造成
的 。 几乎所有变得较成熟的胚都增殖了 。 观察到不 同树木的胚之间的分化与生长的能力均无
差异 ; 然而 , 观察到最早采样期的轻微差异 , 这可能是由于未成熟胚大小的差异 。
对培养物的诱导 , 尤其对极不成熟阶段培养物的诱导 , 酪蛋 白水解 物 ( C H ) 似乎是有
益的但不是必需的 。
1个月内可建立组织培养的大致 3 种类型 。 ( 1 ) 由丰满的小细胞组成的鲜 绿色愈伤组
织状 的组织 。 以前我们 已试图用不同组合与不 同浓度的植物生长调节剂分化这种愈伤组织类
型 , 但没有成功 。 ( 2 ) 绿色紧实的组织上面常发现具针叶及芽状结构 。 这个组 织 完全类似
于在含细胞分裂素的培养基上培养成熟胚时获得的那种产生不定芽的组织 。 ( 3 ) 半透明易碎
的白 色 愈伤组织 ( 图 1 ,略 ) , 用较高放大倍数显微镜观察时 , 可看到从 组 织突出的两极
化的结构 ( 体细胞胚 ) , ( 图 2 , 略 ) 。 在本研究 中 , 集中注意这个白色组织类型 , 它 最经
常获自较少发育的胚 , 而绿色组织较常从更成熟的胚 形成 。 从 8月以前挑选的胚所得的培养
物 , 约阅肠是 白色类型的 , 以后这个频率就降低 , 因为胚 已经长到其足够的大小了 。 1 月份
挑选的胚只产生绿色愈伤组织或绿色的紧密组织 。
自色组织的培养物包含许多两极化的结构 , 与较多的非组织细胞群混合在一起 (图 3略 ) 。
当 )日光学显微镜检查生长于固体培养基 的组织样品或液体培养物的等分试样时 , 观察到不同
大小 , 但在器官形成方面有相同的模式的两极化结构 。 它们是由代表胚端的小而密集的分生
细胞聚合体及由此伸展出的代表胚柄的长而具液泡的细胞组成 。 用切片材料清楚地看到两极
化结构的内部解剖构造 ( 图 4 、 图 5 略 ) 。 分生组织细胞内细胞分裂是频繁的 . 图 4 与图 5
描绘的两极化结构的形态与松柏类裸子植物的合子胚胎发生是很相似的 。 在琼脂培养基上进
一步培养 , 这些胚性细胞群发育为淡黄色的瘤 , 瘤后来变为绿色 。 从这些瘤发育的具液泡的
长细胞变为愈伤组织 。 用光学显微镜检验 , 这些瘤可容易地从这个组织分离 ( 图 l b 、 6 、 7 、
略 ) 。 在一些情况下 , 可观察到从瘤出现的根状结构 ( 图 7b 、 略 ) 。 大约两个月后 , 几个针
叶与茎芽从这些瘤发育出 ( 图 I C 与 8 、 略 ) 。 这些芽也是容易从组织剥离的 , 而这些芽下
的细胞为黄色到褐色 , 有时象根状 。 图 9 是一个两极化结构的切片 , 具有茎端和根端 , 示有
完整的维管系统 ( 图 9 , 略 ) 。
通过光学显微镜对培养物的发育继续观察表明培养物中形成的 “ 芽 ” 起源于愈伤组织的
两极化结构 。 除芽以外 , 根状结构也在该组织中看到 , 并在许多情况下 , 无论茎或根的分生
组织都不分化 。 白色组织的培养物表现出高的分化潜力 , 并且几乎全部遵循上述生长发育模
式 。 用组织培养最初诱导所用的相同培养基成份 , 得到了芽与似根的组织 。 当把分化了的结
构转移到具低浓度生长素的培养基或无生长调节剂的培养基时 , 有时促进 了进一步的发育 .
现正在进行 由体细胞胚发育为植株条件方面的研究 。
许多情况下 , 最幼小的种子胚的胚柄细胞产生上 述组织 培 养 物 。 如 前 说 , 当 培 养
P i c e a r “ s i no
s a 胚时 , 胚柄细胞可被诱导分裂 。 当培养较成熟的胚时 , 子叶下 面 的细胞增
殖 , 并且产生白色细胞群 。
当把组织块转移到液体培养基时 , 将建成持续生长的液体培养 。 这今培养物包含有在固
体培养基上培养的组织中观察到的同样两极化结构 ( 图 3 b , 略 ) 。 现在这种结构 已 现液体
培养基内维持了 6 个月 。
雌配子体 培养的雌配子体通常变得膨大并呈现有颗粒的表面 。 然而 , 这些细胞是否为
雌配子体器官的 , 就不一定了 , 因为当移去增殖的细胞时 , 雌配子体还是不受损伤 。 培养的
雌配子体未能诱导形成愈伤组织或进行器管发生 。 然而 , 先前 S i m o al 与H o n k a n e n 报导培养
的挪威云杉雌配子体产生可继代培养的愈伤组织 , 这个愈伤组织也能分化出茎与根 。 此外 、
从黑云杉 ( iP c e a il g r a ) 、 P . r e s i n os a 与 P . m u g 。 培养的雌配子体得到了愈伤组织 。
结 论
本研究表明 : 从挪威云杉的未成熟胚可 以得到具有高潜力地产生体细胞胚的愈伤组织 。
用 4 ℃以下储藏半年以上球果种子剥离的未成熟胚获得了相似的结果 。 使 用 储 藏种子的成
功 , 有意义地增长了植物材料的有效时 间周期 , 并且会促进未来对胚发育的研究 。 本研究描
述的白色组织类型大多数一般是从最幼嫩 的胚获得的 , 将它培养在液仁、培养基 , 或在固体培
养基上时 , 形成许多类似幼嫩合子胚的体细胞胚 。 在继代培养中 , 这些体细胞胚形成具完整
维管系统 的两极化茎一一根袖 。
自 《 P l a r l t S e i e 工I C e 》 , 2 0 8 。 、 : 8 、 。 :一 : 。
齐之尧译 ( 天律农学院 ) 张世工校 又兰州 火学 )
树 木 学 名 浅 释
姚 德 生 ( 省 林 业 学 校 )
我国树木种类极为丰富 ( 已知的共 8 0 0 。余种 , 隶属 13。 。余属 , 19 2科 ) , 树 种 名 称繁
多 , 更由于古今书籍记载的不 同 , 地方名称的差异 , 一个树种常有数个名称 , 或多至数十个
名称 , 出现了 “ 同树异名 ” 、 譬如我们在河岸两边常见的胡桃科的枫杨 ( P et r o c a r y a s et n o -
p t e r a D C
.
)
, 其中文名称有秤柳 、 燕子树 、 柜柳 、 枫柳 、 样柳 、 麻柳 、 大叶柳 、 柳 丝子 、
水槐树 、 魁柳等 。 另外 , 也 由于观察不够细致 , 有时把形状近似的一些树木误认为是一种树
木而起了同一个名字 ;或者因为种类和名称的繁多而出现了重名 ,这种现象就叫 “ 异树同名 ” 。
譬如 中文叫 “酸枣 ” 这个名字的就有两种树木 , 一种是北方在干早的石灰岩山坡上常见的酸
枣 , 属鼠李科的小灌木 , 其学名是 iZ : y P h us j uj ul 〕 a M il l , 另一种是南方的速 生喜光树
种酸枣 , 属漆树料的一种大乔木 , 其学名是 C h o e r o s p o n d i a s a x i l za r i s ( R o x b . ) B -
` r t
.
e t H il
. 。 甚至在一些地方的林业生产 中 , 把栋属 ( Q :` 。 : c u : ) 的 树 木玩 你 为青
冈 , 熟不知该属在我 国产土10 个种哩 ; 把一些不认识 的树木记为 “ 杂水 ” ; 把一些不认识 的