全 文 ：文章编号:1001-4829(2011)01-0085-05
　　收稿日期:2010-09-20
　　基金项目:中国博士后科学基金资助项目(20100471471);辽宁
省教育厅项目(L2010495);国家高技术研究发展计划(863计
划)项目(2006AA100109)
作者简介:陈丽静(1971-), 女 ,山东省海阳县人 ,副教授 , 博
士 , 研究方向:植物基因工程与细胞工程 , 联系电话 , 024-
88487164, E-mail:chenlijing1997@ 126.com, ＊为通讯作者。
激素对新铁炮百合鳞片离体培养生理生化变化的影响
陈丽静 1 ,李丽丽 1 ,曹　珊 1 ,李慧男1 ,张　丽 1 , 明　军 3 ,陶承光 2＊ ,李天来1＊
(1.沈阳农业大学辽宁省生物技术重点实验室 , 设施园艺省部共建教育部重点实验室 ,辽宁 沈阳　 110866;2.辽宁省农业科学
院 ,辽宁 沈阳　110161 ;3.中国农科院蔬菜花卉研究所 ,北京　 100081)
摘　要:以离体培养不同时间的新铁炮百合新品种 “沈香一号 ”鳞茎为材料 ,在 MS+6-BA0.5mg· L-1 +NAA0.1mg· L-1和 MS
无激素培养基条件下 ,测定并分析激素对新铁炮百合生理生化特性的影响。结果表明 ,激素处理的新铁炮再生苗中可溶性蛋白和
非可溶性蛋白含量的变化趋势较大 ,适宜的激素处理能促进可溶性糖和淀粉含量的相互转变 ,通过激素处理明显增加新铁炮百合
组织中过氧化物歧化酶(SOD)含量 、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL), 同时降低丙二醛(MDA)含量。 总之 ,在不定芽
形成过程中 ,激素处理可以增强百合分化和脱分化过程中的蛋白和糖代谢 ,还会提高组织抗逆性。
关键词:新铁炮百合;鳞茎;激素;生理生化特性
中图分类号:S644.1　　　文献标识码:A
EfectsofHormonesonPhysiologicalandBiochemicalChangesin
RegenerationofLiliumlongiflorumThunb
CHENLi-jing1＊ , LILi-li1 , CAOShan1 , LIHui-nan1 , ZHANGLi1 , MINGJun3 , TAOCheng-guang2＊ , LITian-lai1＊
(1.BioscienceandTechnologyInstituteandKeyLaboratoryofProtectedHorticulture(MinistryofEducation)ShenyangAgriculturalUniver-
sity, LiaoningShenyang110161, China;2.LiaoningAcademyofAgriculturalSciences, LiaoningShenyang110161, China;3.Instituteof
VegetablesandFlowers, ChineseAcademyofAgriculturalSciences, Beijing100081, China)
Abstract:UsingthedifferentperiodbulbofnewvarietiesoftheLiliumlongiflorumThunb` ShenXiang1 astheexperimentalmaterial, the
efectsofhormonesonphysiologicalandbiochemicalvariationsoftheLiliumlongiflorumThunbweredeterminedandanalyzedunderMSme-
diumadded6-BA0.5mg· L-1 +NAA0.1mg·L-1 andonewithouthormone.Theresultsshowedthattheincreaseofsolubleproteinand
non-solubleproteincontentintheregeneratedseedlingsoftheLiliumlongiflorumThunbwhichwastreatedwithhormonewasmuchbigger.
Properhormometreatmentcouldinducethemutualtransformationofitssolublesugarandstarchcontent, andincreasedtheLiliumlongiflorum
Thunbcontentsofsuperoxidedismutase(SOD), Catalase(CAT)andPhenylalanineammonia-lyase(PAL), meanwhilebroughtdownMa-
londidehyde(MDA)ofits.Itwasconcludedthatthehormonetreatmentcouldenhancetheproteinandcarbohydratemetabolisminthe
processofLiliumlongiflorumThunbdiferentiationandde-differentiation, andpromoteditsorganizationalresistance.
Keywords:LiliumlongiflorumThunb;Bulb;Hormones;Physiologicalindex
　　新铁炮百合(LiliumlongiflorumThunb)是用麝
香百合和台湾百合杂交育成的杂种铁炮百合 ,是百
合切花中的优良品种 ,其花大瓣厚 ,花形特别 ,花朵
不同于铁炮百合向前开放 ,而是朝天怒放 ,尤其适宜
用作切花。又因其各种优良性状 ,倍受人们的喜爱 。
新铁炮百合市场潜力大 ,近几年来全国各地有较大
面积的栽培。
随着百合需求量的增加 ,百合的种植面积不断
扩大 ,对百合种球的需求量也将大幅度的上升。百
合种球的繁殖方式主要为有性繁殖和无性繁殖。有
性繁殖主要通过种子繁殖 ,虽能获得大量无病健康
的幼苗 ,但存在着授粉不亲和及胚发育早期死亡的
现象 ,结实率十分低 ,收获的种子数量很少;无性繁
殖方式主要有小鳞茎分株繁殖方式 、单鳞片扦插。
以上两种这种繁殖方式会造成病毒的积累 ,导致百
合的品质下降 ,而且单鳞片扦插还存在鳞片易腐烂
的问题 ,所以 ,依靠这两种方法生产远不能满足市场
85
2011年 24卷 1期
Vol.24　　No.1　　　　　　　　　　　　　　
西　南　农　业　学　报
SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences
DOI :10.16213/j.cnki.scjas.2011.01.051
对高质量百合种球的需求 (穆鼎 2005 , 赵祥云
2008)[ 1 ～ 2] 。
利用组织培养技术 ,能够迅速去除病毒和更新
品种 ,加快百合的快速繁殖速度 ,缩短百合的生育周
期 ,弥补种球繁育的不足 。植物组织培养是利用植
物组织或器官作为外植体 ,使它们产生完整的植株 ,
通常得先使它们发生脱分化。但到目前为止 ,还有
很多植物的组织或器官在离体培养时脱分化的比率
较低 ,有些甚至不发生脱分化。脱分化过程与组织 、
细胞内部物质代谢的变化有关。所以 ,对脱分化机
理的研究是重要的植物组织培养应用基础理论研究
课题。
本研究的目的就是通过以百合鳞茎为外植体进
行离体培养 ,分析几种生理生化指标的变化规律 ,并
且以激素调节处理与无激素处理进行对比 ,研究离
体培养中激素影响百合再生的机理 ,以期为新铁炮
百合的推广和深入研究提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试百合品种为新铁炮百合 “沈香一号 ”,沈阳
农业大学选育。
1.2　材料处理
把供试百合的鳞茎接种在两种培养基上(要求
接种条件一致),一种为最佳初代诱导培养基 MS+
6-BA0.5 mg· L-1 +NAA0.1 mg· L-1 ,另一种为
MS无激素培养基(对照)。外植体选择鳞片接种 ,
光照强度 2000 lx,温度 25±1 ℃,光照时间每天 12
h。把经过不同培养时间(0, 7, 14, 21, 28, 35 d)的百
合鳞茎进行冷冻保存 ,并等到第 35天进行生理指标
的测定 。
1.3　生理生化指标的测定方法
蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法 [ 3] ;糖及
淀粉含量的测定采用蒽酮比色法 [ 4] ;SOD活性的测
定采用 NBT光化还法 [ 5] ;丙二醛含量的测定采用
图 1　再生苗诱导过程中可溶性蛋白含量变化
Fig.1　Changesofsolubleproteincontentintheprocessofplantregenera-
tionofLiliumlongiflorumThunb
硫化巴比妥酸比色法 [ 6] ;PAL含量的测定 [ 7] ;过氧
化氢酶(CAT)活性的测定[ 8] ;数据处理及做图采用
Excel软件。
2　结果与分析
2.1　新铁炮百合再生苗诱导过程中蛋白质含量的
变化
2.1.1　新铁炮百合再生苗诱导过程中可溶性蛋白
含量变化　蛋白质作为功能性物质存在于植物体
内 ,一般含量较低 。从图 1可以看出用激素处理离
体百合鳞片在诱导过程中 ,随着不定芽的直接分化
蛋白质含量随着培养天数逐渐上升 ,到第 28天达到
峰值 3.803 mg· g-1 ,之后呈急速下降趋势 。其中
第 7天到第 14天有一个略微降低外 ,这可能是外植
体在培养初期开始分化尚未合成新的蛋白质 ,原有
蛋白质被消耗所致 。
用激素处理的百合鳞片可溶性蛋白含量变化趋
势与对照(CK)差异较大 ,用激素处理过的百合鳞片
中可溶性蛋白含量的变化趋势较大 ,并且上升下降
的程度比较大 ,而未处理的百合鳞片中蛋白含量的
变化比较平稳 。说明适宜的激素处理可以调节鳞片
外植体内蛋白质代谢 ,使蛋白质活性增强 ,可溶性蛋
白含量变化较大。
2.1.2　新铁炮百合再生苗诱导过程中非可溶性蛋
白含量的变化　前人研究表明 ,非可溶性蛋白主要
是一些不具备生理活性的结合蛋白 。从图 2可以看
出用激素处理的离体百合鳞片在诱导过程中 ,非可
溶性蛋白随着脱分化进程推进 ,逐渐上升 ,培养到第
28天时呈现最高值 0.443 mg· g-1 ,之后该含量变
化趋于平稳。未用激素处理的离体百合鳞片非可溶
性蛋白随着培养天数逐渐上升 ,到第 28天达到最大
值 0.51 mg· g-1 ,之后逐渐下降 , 趋势比较缓慢。
用激素处理的百合鳞片在离体诱导过程中非可溶性
蛋白含量比对照(CK)含量少。可能是因为用激素
图 2　再生苗诱导过程中非可溶性蛋白含量变化
Fig.2　Changesofinsolubleproteincontentintheprocessofplantregenera-
tionofLiliumlongiflorumThunb
86 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
图 3　再生苗诱导过程中可溶性糖含量变化
Fig.3　Changesofsolublesugarcontentintheprocessofplantregenera-
tionofLiliumlongiflorumThunb
处理后 ,蛋白质活性增强 ,蛋白质代谢变快 ,非可溶
性蛋白减少 。
2.2　新铁炮百合再生苗诱导过程中糖含量的变化
2.2.1　新铁炮百合再生苗诱导过程中可溶性糖含
量的变化　在诱导过程中 ,百合鳞片外植体中可溶
性糖含量变化显著 ,趋势如图 3所示。加激素百合
鳞片外植体在整个培养期呈波动不大的平稳趋势 ,
在第 21天为最高值 5.828mg· g-1。无激素处理的
百合鳞片外植体(CK)在诱导过程中可溶性糖含量
在培养初期呈下降趋势 ,在第 7天达到最低值 1.
552mg· g-1 ,之后开始逐渐上升到第 14天后开始
快速上升 ,在 21 d时达到最大值 10.824 mg· g-1 ,
之后开始迅速下降与培养 7 d水平相似 ,之后趋于
平稳。对比两种处理的可溶性糖含量变化趋势 ,加
激素处理变化幅度小 ,说明再生苗诱导过程中 ,激素
可以调节外植体中碳代谢 ,保持较稳定的可溶性蛋
白含量 。
2.2.2　新铁炮百合再生苗诱导过程中淀粉含量的
变化　在器官型形态发生中 ,淀粉代谢是影响百合
鳞片形态发生途径的关键因素之一 ,从图 4可以看
出 ,加激素的离体百合鳞片在诱导过程中初期与不
加激素的差异不明显 ,到培养 21 d时 ,经激素处理
图 4　再生苗诱导过程中淀粉含量变化
Fig.4　Changesofstarchcontentintheprocessofplantregenerationof
LiliumlongiflorumThunb
图 5　再生苗诱导过程中丙二醛含量变化
Fig.5　ChangesofMDAcontentintheprocessofplantregenerationofLili-
umlongiflorumThunb
的百合鳞片中淀粉含量比未处理的百合鳞片淀粉含
量高很多 。从总体趋势上看 ,加激素处理淀粉含量
随时间变化比对照处理更平稳 ,这与外植体中可溶
性糖的变化趋势相对应 。淀粉作为一种在细胞中可
利用的能源和结构物质 ,在分化过程中呈现出积累 、
消耗 、再积累的变化过程 ,同时可以看出培养 28 d
后激素处理可以加快外植体内淀粉的分解 ,使淀粉
通过碳代谢过程为外植体更稳定的提供能量 。
2.3　新铁炮百合再生苗诱导过程中丙二醛含量的
变化
　　丙二醛是反映植物体衰老重要的指标。植物器
官衰老时或在逆境条件下 ,往往发生膜脂过氧化作
用 ,其产物丙二醛(MDA)会严重损伤生物膜。通常
利用它作为膜脂过氧化指标表示细胞膜脂过氧化程
度和植物衰老指标及对逆境条件反映的强弱 。从图
5可以看出在培养前 7 d, MDA含量均呈升高状态 ,
这与外植体在接种时受损伤有关 ,经过激素处理的
百合鳞片在 14d时 MDA含量最低 ,测定值为 8.436
mg· g-1 ,后开始缓慢升高 ,未处理的外植体在 21 d
后 MDA含量上升较快 。激素处理的百合鳞片在离
体诱导过程中 MDA含量均低于对照(CK)的离体百
合 ,说明在诱导过程中 ,适宜的激素处理可提高外
图 6　再生苗诱导过程中 SOD活性变化
Fig.6　ChangesofSODactivityintheprocessofplantregenerationofLili-
umlongiflorumThunb
871期 　　　　　　陈丽静等:激素对新铁炮百合鳞片离体培养生理生化变化的影响
图 7　再生苗诱导过程中 CAT活性变化
Fig.7　ChangesofCATactivityintheprocessofplantregenerationofLili-
umlongiflorumThunb
植体的抗逆性 ,减缓组织衰老。
2.4　新铁炮百合再生苗诱导过程中超氧化物歧化
酶活性的变化
　　超氧化物歧化酶 (Superoxidedismutase, 简称
SOD)是生物体内普遍存在的一种活性氧清除剂 ,它
能清除对生物体有毒害作用的氧自由基 ,保护细胞
膜的稳定性 ,有效地防止细胞膜的衰老。在百合离
体鳞片诱导再生过程中 , SOD活性的变化总体呈先
上升后下降的趋势。从图 6可以看出两条曲线大体
变化趋势相同 ,均为培养初期上升。未经过激素处
理的百合鳞片 SOD活性到第 7天开始下降 ,加激素
的百合鳞片在第 21天达到最大值 485.516 mg·
g-1 ,随后缓慢下降 。无激素处理的百合鳞片 SOD
值与加激素处理在前期差距很小 , 14 d后差距加
大 ,在培养 28d后 ,不加激素的百合鳞片中 SOD活
性迅速下降 。综合比较两者的异同 ,可知适当的激
素添加可以增加外植体内超氧化物浓度 ,增强其抗
氧化性损伤的能力。
2.5　新铁炮百合再生苗诱导过程中过氧化氢酶活
性变化
　　过氧化氢酶在植物体内可以清除高浓度的活性
氧 ,提高植物组织抗性 。从图 7两条曲线可以看出 ,
在整个培养过程中加激素处理的外植体内 CAT的
活力比对照强 ,两条曲线整体变化一致 ,总体呈现升
一降一升的趋势 。
2.6　新铁炮百合再生苗诱导过程中苯丙氨酸解氨
酶活性变化
　　从图 8可以看出 ,加激素处理的百合鳞片在培
养过程中 PAL活性变化呈现先上升后下降的趋势 。
在培养初期(前 5 d)PAL活力急剧上升 ,到第 5天
时达到峰值 ,随后逐渐下降;到培养的第 20天又开
始上升 ,第 25天 PAL活力又出现一个小高峰 。第
一个活性高峰出现在培养的第 5天 ,这似与组织分
化无关 ,可能是由组织或细胞转移到新培养基上诱
图 8　再生苗诱导过程中 PAL活性变化
Fig.8　ChangesofPALcontentintheprocessofplantregenerationofLili-
umlongiflorumThunb
导产生的 ,而第二个活性高峰出现在培养的第 25
天 ,可能作为分化启动的指示酶 ,并伴随着分化的进
行 , PAL活性呈下降趋势变化。 PAL活力可以作为
外植体分化的指标。无激素处理百合鳞片 PAL活
力呈单峰变化 ,峰值出现在培养的第 15天。
3　讨　论
不同植物 、组织和器官在离体培养条件下对脱
分化的诱导条件要求是不同的 ,虽然引起植物组织
脱分化的原因较复杂 ,受影响的因素又是多方面的 ,
但最终结果都会通过生理生化的反应表现出来。新
铁炮百合在脱分化过程中 ,百合鳞茎中糖 、淀粉 、蛋
白质 、SOD、MDA、CAT、PAL都有不同程度的变化 ,
且表现出添加激素在碳代谢 、蛋白质代谢和抗逆性
的指标中的优势。
脱分化期间 ,新铁炮百合鳞茎为了维持正常的
生理代谢活动 ,必须不断地消耗贮藏的养分。淀粉
和可溶性糖可能是作为形态建成过程中迅速可利用
的贮藏的能源 ,淀粉与可溶性糖的转化影响外植体
形成建成 。适宜的激素可以促进鳞片外植体可溶性
糖和淀粉的分解及相互转化 ,从而调节碳代谢过程 ,
同时通过增强有关酶活性 ,用来转化这些物质以满
足鳞片形态发生的能量需要 。
生物机体中的每一个细胞和所有重要组成部分
都有蛋白质参与 ,所以新铁炮百合脱分化期间 ,可溶
性蛋白质含量的高低可间接反应各种代谢活动的强
弱。有研究显示 ,大白菜品种的耐热性与可溶性蛋
白质含量成正相关 ,耐热性强品种其可溶性蛋白质
下降的幅度低于不耐热的品种 [ 9] 。可溶性蛋白可
以反应组织细胞中酶的含量 ,虽然它们是次生代谢
的酶 ,但它和细胞分裂生长有着密切的关系。本研
究通过可溶性蛋白和非可溶性蛋白的分析可知 ,可
溶性蛋白含量和非可溶性蛋白含量均表现出逐渐增
加。这些变化都说明百合脱分化时期 ,百合的发育
88 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
与蛋白质的分解代谢密切相关 。通过对比可以从本
实验看出 ,培养基中添加适当激素可以调节蛋白质
代谢 ,增加组织中可溶性蛋白质含量 ,提高新铁炮百
合体内蛋白质活性。
对新铁炮百合外植体进行膜脂过氧化相关指标
测定 ,结果表明 ,在百合脱分化过程中 , MDA的含量
是平稳中有所增加 ,变化趋势是先快速增加再缓慢
增加。而 SOD的含量则是先大幅度的增加随后很
长一段时间内缓慢下降。可见新铁炮百合在脱分化
过程初期由于外植体在接种时受损伤 ,造成明显的
膜脂过氧化作用波动 。通过添加激素处理与常规培
养相比较可知 ,添加激素可以明显增加新铁炮百合
组织中 SOD含量和降低 MDA含量 ,从而增强其抗
逆性和环境适应能力 。
过氧化物酶活性与高等植物发育有关 ,过氧化
氢酶作为自由基清除者是膜脂过氧化的保护酶 ,它
们的活性与植物的抗性密切相关 。徐竹筠证实 ,在
胡萝卜体细胞的胚胎发生过程中 ,过氧化物酶的总
活性与胚状体发育有关 ,无胚状体出现时酶活性较
低 ,当少量胚状体出现时酶活性增高 ,大量胚状体出
现并开始分化为小植株时 ,酶活性又变低 [ 10] 。研
究发现在百合鳞片离体培养过程中 ,在外植体分化
初期也伴随着 PAL活性的增加 ,并表现出有激素诱
导的情况下 PAL活力上升迅速。 20世纪 70年代以
来 ,有不少关于苯丙酸类代谢及其产物与细胞分化
及器官生长发育的相关性报道。愈伤组织在分化过
程中出现 PAL活性高峰与木质部形成有紧密联系。
在分化组织中有大量管状分子出现 ,管状分子的形
成主要是由于木质素在细胞壁中的沉淀 。
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(责任编辑　陈　虹)
891期 　　　　　　陈丽静等:激素对新铁炮百合鳞片离体培养生理生化变化的影响