全 文 ：西北农业学报　2010 , 19(5):167-170
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
连续组织培养引起大岩桐再生植株的表型变化＊
胡　鑫 ,徐全乐＊
(西北农林科技大学 生命科学学院 ,陕西杨凌　712100)
摘　要:将大岩桐叶片外植体接种于含有 BA 2.0 mg · L -1和 NAA 0.2 mg · L -1的 MS 培养基上 , 建立了大
岩桐的高效离体再生体系。在经过连续 5 代的组织培养以后 , 20.94%的大岩桐再生植株出现了体细胞无性
系变异;包括轮生叶序 、叶缘缺刻 、叶柄上着生两个叶片 、叶片上产生异源突起和花的同源异型现象等。这些
表型出现的频率分别为 3.72%、6.98%、1.40%、7.91%和 0.93%。扫描电镜的结果显示 , 体细胞无性系变异
叶片表面产生了异源分生组织。
关键词:大岩桐;连续组织培养;体细胞无性系变异
中图分类号:S682.2　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2010)05-0167-04
Morphological Variations of Somaclone Regenerated
from Series Tissue Culture of Gloxinia
HU Xin and XU Quanle
＊
(C ol lege of Li fe S ciences , Northw es t A&F University , Yan gling S haan xi　712100 , C hina)
Abstract:Gloxinia w as ef ficient ly plant-regene rated using i ts leaf explants cul tured on Murashige and
S koog (MS)medium with 2.0 mg ·L-1 6-benzy laminopurine (BA)and 0.2 mg · L-1 α-naphthalene
acetic acid(NAA).Through five cont inual g enerations , 20.94% of the regenerated plant le ts in the
last g eneration show ed morpho logical changes.T hese somaclonal variations include t ricussate who rled
phyllo tax is(tw p), lobed leaves , tw o leaf lets are bo rne on one petiole , leaf wi th ectopic protuberance ,
flo ral homeot ic va riants shared 3.72%, 6.98%,1.40%,7.91% and 0.93%, respectively .Observations
of scanning elect ron micro scope (SEM)f rom leaves w ith ectopic pro tuberance suggested that the ec-
to pic leaf let o r ectopic me ristems fo rmed on the adaxial leaf surface of somaclonal variations.
Key words:Sinningia speciosa ;Series tissue culture;Somaclonal variation
　　自 Larkin 和 Scow crof t 提出体细胞无性系
变异的概念以来[ 1] ,植物体细胞无性系变异已经
发展成为多种植物种质资源创新和良种选育的有
效途径[ 2-3] 。由于该法具有操作简单 ,周期短等优
点[ 4] ,已在水稻[ 5-6] 、小麦[ 7-8] 、高粱[ 9] 、豌豆[ 10] 、黄
瓜[ 11] 、棉花[ 12-13] 、玉米[ 14] 、杜仲[ 15] 、月季[ 16] 等作
物的育种中得到了广泛应用。尽管体细胞无性系
变异有诸多优点 ,并且已经在大田和观赏植物作
物育种中取得了可喜的进展 ,但是在园艺作物上
获得的相关结果还很有限[ 2] 。迄今为止 ,大约在
150种园艺作物的 1 700个品种中观察到变异的
形成[ 1 7] 。
大岩桐(S inning ia speciosa)是著名的温室
盆栽花卉 ,原产巴西 ,为苦苣苔科苦苣苔属多年生
肉质草本[ 18] 。因其叶茂翠绿 ,花大而艳美被广泛
种植 。目前 ,国内外已有较多大岩桐组织培养成
功的相关报道[ 19-27] ,但对于体细胞无性系变异的
报道较少 。Xu 等[ 27]报道了大岩桐组织培养过程
＊收稿日期:2009-10-12　　修回日期:2009-12-20
基金项目:西北农林科技大学人才基金项目(Z111020824);西北农林科技大学人才专项资金(Z111020912)资助。
作者简介:胡　鑫 ,男 ,博士 ,讲师。主要从事植物细胞与分子生物学方面的研究工作。 E-mai l:xuql03@163.com
＊通讯作者:徐全乐。 E-mai l:xuql03@163.com
中产生的 tw p(t ricussate w ho rled phy llotaxis)突
变及花的同源异型现象 ,但缺少对大岩桐体细胞
无性系变异的系统研究。本文详细报道了大岩桐
体细胞无性系变异的表型变化 ,并对其进行了初
步的分析 。
1　材料与方法
1.1　植物材料
试验用大岩桐块根购自兰州市花卉市场 。将
其种在营养土中 ,待长至 4 ～ 6片叶片时备用 。
1.2　体细胞无性系变异植株的获得
参考 Xu等[ 27] 方法。取大岩桐叶片 ,依次用
70%乙醇浸泡 30 s , 0.1%升汞浸泡 10 min ,无菌
蒸馏水冲洗 3 次 。灭菌的叶片外植体剪为 0.5
cm2 大小 ,接种于含有 BA2.0 mg · L-1和 NAA
0.2 mg ·L-1的 MS培养基[ 28] 上。培养基均添加
3%蔗糖和 0.7%琼脂 ,用 NaOH 调 pH 为5.8 ,并
于 120℃湿热灭菌 20 min。培养条件为光照强度
24μmol·m -2 · s-1 ,光照 16 h ·d-1 ,温度(25 ±
2)℃。
取大岩桐无菌再生苗的叶片 ,按照上述方法
进行连续组织培养至少 5代 。移栽 ,观察再生植
株株型 、叶型 、花型的变化并记录。
1.3　扫描电镜分析
取野生型与体细胞无性系变异植株叶片 ,清
洗干净后用 3%戊二醛(Sigma , pH 7.2磷酸缓冲
液配置)固定 4 ～ 12 h ,梯度浓度乙醇 50%、70%、
83%、95%、100%(两次)干燥 ,每级 5 min;再用
乙酸乙酯置换 5 min ,CO2 临界点干燥仪干燥;然
后在 60倍解剖镜下将干燥好的样品贴在样品台
上 ,喷镀 。SEM(JEO L1600 , Japan)扫描电镜观
察 ,照相。
2　结果与分析
大岩桐叶片外植体在含有 BA 2.0 mg ·L-1
和 NAA0.2 mg · L-1的 MS 培养基上可以按照
“一步法”进行分化成苗[ 27] 。叶片外植体在该培
养基上生长约 15 d时 ,即可生成大量颗粒状愈伤
组织(图 1-A);大约 30 d 后 , 99.04%的愈伤组织
可以分化为不定芽(图 1-B)。当不定芽在相同的
培养基上继续生长时 ,可见有不定根的形成(图
1-C)。
取大岩桐无菌再生苗的叶片进行连续的组织
培养 ,大多数再生苗表现出和野生型一致的表型:
如对生叶序 、椭圆形叶片(图 1-D)等。然而 ,有一
些大岩桐再生苗的表型发生了变异 ,比如叶序由
对生变为轮生(图 1-E)、叶缘缺刻(图 1-F)、叶柄
上着生两个叶片(图 1-G)、叶片上产生异源突起
(图 1-H 、I)、出现花的同源异型现象(图 1-K)等 ,
这些表型出现的频率分别为 3.72%、6.98%、
1.40%、7.91%和 0.93%。
在这些体细胞无性系变异植株中 ,以轮生叶
序(tw p)和叶片表面产生异源突起两种表型所占
比例最大 。Sriskandarajah 和 Serek 认为长期的
组织培养可以导致内源激素水平的改变[ 29] 。对
tw p突变体的分析显示 ,其内源生长素和赤霉素
的含量相比野生型均有降低[ 27] 。扫描电镜结果
显示 ,野生型叶片表面比较平整 、分布大量表皮毛
(图 1-L);具异源突起叶片表面具有新的异源叶
片/异源分生组织产生 ,叶片表面也有大量表皮毛
分布 ,但与野生型相比较短(图 1-M)。目前已知 ,
植物激素尤其是生长素可能在叶原基起始过程中
起重大作用[ 30] 。因此 ,可能是在大岩桐的长期组
织培养和多次继代的过程中 ,使得再生植株的内
源激素水平发生改变 ,进而调控器官的发生和器
官在正确位置上的形成[ 31] ,导致体细胞无性系变
异的出现 。
3　讨论
S kirvin等[ 32] 提出植物无性系变异对园艺植
物基因型改良具有重要作用。但对不同的作物 ,
体细胞无性系变异育种的效果不同;其中以营养
器官繁殖的作物效果相对较好[ 33-34] 。本研究所采
用的大岩桐正是以块茎进行常规繁殖。在经过连
续组织培养以后 ,得到了不同的体细胞无性变异
株系 。但只有连续培养 5代以上的大岩桐再生植
株才发现了上述的变异表型 ,这可能是由于变异
具有积累作用 ,当这种积累到达一定程度时 ,就体
现为体细胞无性系变异。Muller 等[ 35] 也发现 ,长
时间培养会增加体细胞无性系 DNA的多态性。
在大岩桐体细胞无性系变异植株中 ,大部分
变异是不规则的 ,这也反映了植物体细胞无性系
变异育种在应用上还存在一定局限[ 3] 。当然 ,也
有一些规则的 、有价值的变异 ,比如这里得到的
tw p突变 ,可以为叶序调控机制的研究提供良好
的材料来源[ 27] 。笔者还发现大岩桐花的同源异
型现象 ,即一轮萼片中包含两个花苞 。类似的现
象在大岩桐[ 27] 和重瓣大岩桐中有过报道[ 36] ,对这
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些同源异型花的研究和分析将有助于进一步深入 了解成花和花变异的规律[ 36] 。
　　A.叶片外植体上形成大量愈伤组织 Cal li f ormed f rom leaf surface;B.愈伤组织分化为不定芽 Calli f rom leaf surface dif ferentiated
into advent it ious buds;C.再生苗 Regenerated p lan tlet;D.野生型大岩桐植株 Wild type;E-I.大岩桐体细胞无性系变异植株 S om aclonal
variations;E.tw p(tricussate w horled ph yllotaxi s)突变体(t ri cus sate w horled phyllotaxis)varian t;F.叶缘缺刻 Lobed leaves;G.一个叶柄
上着生两片叶片 Tw o leaf let s are b orne on one petiole;H , I.叶片表面具有异源突起(箭头所示)Leaf w ith ectopic p rotuberance(arrow);
J.野生型花苞 Floral buds;K.一轮萼片中包含两个花苞 Floral homeotic variants;L.野生型叶片的扫描电镜照片 SEM micrograph of
w ild type;M.具异源突起(箭头所示)叶片的扫描电镜照片 SEM micrograph of the leaf w ith ectopic p rotuberance;标尺=500μm , Bar =
500μm .
图 1　大岩桐体细胞无性系变异植株的表型变化
Fig.1　Morphological variations of somaclone regenerated from series tissue culture of gloxinia
　　组织培养引起表型变异的现象已有许多报
道。早在 1981年 , Larkin 和 Scow crof t [ 1]就系统
地评述了组织培养再生植株中广泛存在无性系变
异。此后 ,许多科学家对其变异机制进行了分
析[ 37] ,提出了关于体细胞无性系变异机制的一些
观点 , 但基本都只能对其中的部分现象进行解
释[ 38] 。因此 ,对于植物体细胞无性系变异发生的
原因及其影响因素还需进一步研究 。
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