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百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系建立及遗传稳定性分析



全 文 :第32卷第5期
2014年10月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.32No.5
  Oct.2014
文章编号:1671-9964(2014)05-0076-08  DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2014.05.014
收稿日期:2013-10-11
基金项目:国家自然科学基金(31170655、31370695和31300580)
作者简介:陈冠群(1990-),女,博士生,研究方向:园林植物种质资源保存,E-mail:chengq0111@163.com;
申晓辉(1962-)为本文通讯作者,女,博士,研究员,研究方向:园林植物种质资源保存与创新,E-mail:shenxh62@sjtu.edu.cn
百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系
建立及遗传稳定性分析
陈冠群1,李晓丹2,申晓辉1
(1.上海交通大学 农业与生物学院,上海200240;2.上海市崇明县新海镇农技中心,上海202150)
摘 要:采用单因素随机区组试验及多因素、多水平正交试验方案建立了百子莲胚性愈伤组织
(embryogenic calus,ECs)玻璃化法超低温保存体系。将由花梗诱导的胚性愈伤组织接种至预培
养基(MS+0.5mol/L蔗糖+1%琼脂)上,在4℃下预培养2d后,在室温下加入装载液(MS+0.4
mol/L蔗糖+2mol/L丙三醇+10mmol/L KNO3)处理60min;利用改良后的PVS 2玻璃化溶液
(MS+0.4mol/L蔗糖+30%丙三醇+15%乙二醇+15% DMSO)在0℃下处理40min,将含有
ECs的冻存管投入液氮中冻存1h;在40℃水浴中快速解冻90s;用洗涤液(MS+1.2mol/L蔗糖
+10mmol/L KNO3)处理30min,每10min换1次新鲜的洗涤液;洗涤后,接种到胚性愈伤组织
增殖培养基上恢复培养24h后,相对成活率分别达56.9%(TTC法)和43.3%(Evans blue法)。
恢复培养55d的百子莲胚性愈伤组织经过AFLP多态性检测后未发现基因组变异,证明该方法可
用于百子莲种质资源的超低温保存。
关键词:百子莲;胚性愈伤组织;玻璃化法超低温保存;遗传稳定性;AFLP
中图分类号:S682.32    文献标识码:A
Vitrification-Based Cryopreservation of Embryogenic Calus of
Agapanthus praecox ssp.orientalis and
Analysis of Genetic Stability by AFLP
CHEN Guan-qun1,LI Xiao-dan2,SHEN Xiao-hui1
(1.School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China;
2.Agricultural Technology Promotion Center of Chongming Xinhai Township,Shanghai 202150,China)
Abstract:The procedure for vitrification-based cryopreservation of embryogenic calus(ECs)of Agapanthus
praecox was established in present study using a single factor random block and orthogonal test.The induced ECs
from pedicel were pre-cultured on the MS medium supplemented with 0.5mol/L sucrose and 1%agar at 4℃for
2days,and treated with loading solution(MS+0.4mol/L sucrose+2mol/L glycerol+10mmol/L KNO3)for 60
min at room temperature,then exposed to improved PVS 2(MS+0.4mol/L sucrose+30%glycerol+15%glycol
+15%DMSO)for 40min at 0℃;After dehydration,the ECs in cryo-tube were plunged into liquid nitrogen.One
hour later,the ECs were thawed rapidly in 40℃ water bath for 90s,and diluted with the MS liquid medium
supplemented 1.2mol/L sucrose and 10mmol/L KNO3for 30min.At last,ECs were further transferred into the
第5期 陈冠群,等:百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系建立及遗传稳定性分析
proliferation medium for re-growth.The results showed that the relative survival rates after cryopreservation were
56.9%(in TTC method)and 43.3%(in Evans blue method),respectively.No genetic variation of the ECs after
cryopreservation recoverying for 55days was detected using AFLP test,which also certified that it is applicable for
the cryopreservation of Agapanthus praecox.
Key words:Agapanthus praecox;embryogenic calus;vitrification-based cryopreservation;genetic
stability;AFLP
  百子莲(Agapanthus praecox ssp.orientalis)
又称蓝百合,为百子莲科(Agapanthaceae)百子莲属
(Agapanthus)多年生草本花卉,原产于非洲南部的
亚热带地区。它具有花期长、花朵大而密集、花色别
致多样等观赏特点,被西方国家广泛应用于高档鲜
切花、盆花和沿海公园地被材料,也是除玫瑰花之外
最能表达爱意的爱情花[1]。我国对百子莲的研究起
步较晚,在引种的过程中出现了不易结实的现象,因
此目前主要通过体细胞胚胎发生方法快速繁殖引进
的优良种质资源。但在近几年的试验中发现,百子
莲胚性愈伤组织(embryogenic calus,ECs)长时间
连续继代在含有高浓度2,4-D、6-BA和PIC增殖培
养基上会引起细胞胚性丧失或胚胎败育等问题,重
新启动胚性愈伤组织诱导不仅费时、费力,而且可能
会引起体细胞变异。因此,研究建立百子莲胚性愈
伤组织超低温保存(cryopreservation)技术体系是
实现其长期离体保存的最佳途径。
超低温保存是指将植物材料在-80℃甚至更
低的温度下进行中长期离体保存的方法,因为通常
是将植物材料保存在液氮(-196℃)中,又称液氮
保存[2]。近二、三十年来,玻璃化法超低温保存
(vitrification-based cryopreservation)种质资源的
技术得到了很大程度的发展和应用。玻璃化法超低
温保存即指在投入液氮前,用由一定比例的渗透性
和非渗透性保护剂组成的玻璃化溶液 (plant
vitrification solution,PVS)处理材料,使之与玻璃
化溶液在足够快的降温速率下过冷到玻璃化转变温
度,最终固化成无定形的玻璃化状态而避免胞内结
冰,并以这种状态在低温下保存的过程。玻璃化超
低温保存方法成功的关键在于冷冻材料进入液氮的
瞬间即固化形成玻璃态,以及解冻时没有再结晶现
象发生,而液氮中贮存时间的长短对冻后植株再生
和细胞遗传的特性几乎没有影响。由于该方法具备
操作简单、冻存率高、重现性好、适应性广等优点,逐
渐成为长期稳定保存植物种质资源的一条重要途
径,并已成功应用于200多种植物的胎胚、花粉、花
药、种子、愈伤组织、悬浮细胞、原生质体及茎尖、根
尖、腋芽等分生组织的保存[3]。
本文在实验室已有的研究工作基础上,采用单
因素随机区组试验,按照预培养蔗糖浓度、预培养时
间、装载时间、脱水时间的顺序逐步筛选出最优的处
理条件。然后应用多因素、多水平正交试验进一步
检验及优化,建立百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超
低温保存体系,并探究超低温保存的关键步骤对于
冻后存活率的影响,最后对于保存前后的百子莲材
料进行遗传稳定性分析以检测该种方法对于百子莲
种质资源超低温保存的适用性。
1 材料与方法
1.1 植物材料
试验材料为‘蓝色大花’百子莲(Agapanthus
praecoxssp.orientalis‘Big Blue’)胚性愈伤组织。
1.2 试验方法
1.2.1 百子莲胚性愈伤组织诱导及保持
百子莲胚性愈伤组织诱导方法参照范现丽[4],
并加以优化,诱导率达100%。以花梗作为外植体
材料,消毒后接种于培养基(MS+2.0mg/L PIC+
3%蔗糖+0.3%植物凝胶)上诱导愈伤组织的形成
(图1)。愈伤组织产生后再转移到胚性愈伤组织增
殖培养基(MS+1.5mg/L PIC+3%蔗糖+0.3%
植物凝胶)上继代培养。
图1 百子莲胚性愈伤组织的诱导
Fig.1 Induction of embryogenic calus of
Agapanthus praecox
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上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第32卷
1.2.2 百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存
百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存方法
参照吴元玲[5]大苞鞘石斛原球茎超低温保存方法而
建立。
(1)预培养:选取疏松、生长状态良好的百子莲
EC,分别接种到含0.3、0.5和0.7mol/L蔗糖的
MS固体培养基上,在4℃条件下分别暗培养1、2、
3、4d,比较不同预培养蔗糖浓度和时间对百子莲
EC超低温保存后相对存活率的影响。
(2)装载:将预培养后的百子莲EC放入2mL
冻存管中,加入装载液(MS+0.4mol/L蔗糖+2
mol/L丙三醇+10mmol/L KNO3),在室温下分别
处理20、40、60、80min,比较不同装载时间对百子
莲EC超低温保存后相对存活率的影响。
(3)脱水:将冻存管中的装载液置换成玻璃化
冷冻保护液PVS 2(MS+0.4mol/L蔗糖+30%丙
三醇+15%乙二醇+15% DMSO),在0℃下脱水
处理20、40、60、80min,比较不同脱水时间对百子
莲EC超低温保存后相对存活率的影响。
(4)快速冷冻与解冻:将冻存管迅速投入液氮
中,1h后于40℃水浴中快速解冻90s。
(5)洗涤:在室温下用洗涤液(MS+1.2mol/L
蔗糖+10mmol/L KNO3)洗涤30min,每10min
更换1次新鲜的洗涤液。
(6)恢复培养:将洗涤处理后的百子莲EC接
种在恢复培养基(同继代培养基)上,培养24h后用
于测定细胞相对存活率。
1.2.3 相对存活率检测
(1)氯化三苯四氮唑(TTC)染色法:采用TTC
法检测细胞相对存活率。称取50mg百子莲EC于
10mL离心管中,加入2mL 0.8% TTC溶液(50
mmol/L磷酸缓冲液溶解,pH7.4),于25℃避光染
色20h。除去TTC染色液,用无菌水冲洗3次后再
加入5mL 95%酒精,于80℃水浴50min。用紫外
分光光度计测定上清液在485nm处吸收值。用吸
光度的比值表示各处理在超低温保存后细胞的相对
存活率。计算公式如下:
相对存活率TTC=(处理样品吸光度值/未处
理样品吸光度值)×100%
(2)伊文思蓝(Evans blue)染色法:称取50mg
百子莲EC于5mL离心管中,加入0.5mL 0.05%
伊文思蓝溶液,染色30min。用3mL无菌水冲洗4
次后,加入1%SDS(十二烷基硫酸钠)溶液2mL,分
别在液氮和100℃水浴中反复冻融2次,用紫外分
光光度计测定上清液600nm处吸收值。用吸光度
的比值表示各处理在超低温保存后细胞的相对存活
率。计算公式如下:
相对存活率=(1-处理样品吸光度值/未处理
样品吸光度值)×100%
1.2.4 多因素正交试验
利用正交设计助手II v3.1,将预培养蔗糖浓度
(0、0.3、0.5、0.7mol/L)、预培养时间(1、2、3、4d)、
装载时间(20、40、60、80min)和脱水时间(20、40、
60、80min)设计4因素、4水平正交试验,试验采用
L16(4)5正交试验表设计,第5个因素设为空白。冻
后相对成活率通过TTC法测定。
1.2.5 遗传稳定性分析
研究采用的 AFLP分子标记实验程序主要参
照张荻[1]。AFLP分子标记技术主要包括以下几个
过程:选用限制性内切酶EcoRI/MseI对目的基因
组DNA进行双酶切、连接、预扩增、选择性扩增、变
性聚丙烯酰胺凝胶电泳、银染检测。引物和接头设
计序列见表1。以继代培养20d后正常生长的百子
莲EC作为对照,选取经玻璃化法超低温保存后恢
复培养55d的百子莲EC(图2)进行遗传稳定性比
较分析。采用改良的CTAB法提取百子莲EC总
DNA,-20℃保存备用。
图2 超低温保存前后的百子莲胚性愈伤组织
A:继代培养20d;B:超低温保存后恢复培养55d
Fig.2 Non-cryopreserved and cryopreserved
Agapanthus embryogenic calus
A:Subcultured for 20d;B:Recovery for 55d
1.3 数据处理与分析
每个试验处理重复3次。采用Excel软件进
行数据整理和作图,用SAS 9.1数据分析软件进
行LSD多重比较,相同小写字母代表差异性不显
著,不同小写字母代表具有显著性差异(P<
0.05)。
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第5期 陈冠群,等:百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系建立及遗传稳定性分析
表1 用于AFLP检验的接头和引物列表
Tab.1 Adaptors and primers in this study
接头和引物
Adaptors and primers
备注
Comments
代号
Code
碱基序列
Base sequences
EcoRI接头 酶切连接 EcoRI adaptor  5’CTCGTAGACTGCGTACC3’
5’PAATTGGTACGCAGTCTAC3’
MseI接头 酶切连接 MseI adaptor  5’GACGATGAGTCCTGAG3’
5’PTACTCAGGACTCAT3’
EcoRI-00 预扩增 E00  5’GACTGCGTACCAATTC3’
EcoRI-AAC 选择性扩增 E1  5’GACTGCGTACCAATTC AAC 3’
EcoRI-AAG  E2  5’GACTGCGTACCAATTC AAG 3’
EcoRI-ACA  E3  5’GACTGCGTACCAATTC ACA 3’
EcoRI-ACT  E4  5’GACTGCGTACCAATTC ACT 3’
EcoRI-ACC  E5  5’GACTGCGTACCAATTC ACC 3’
EcoRI-ACG  E6  5’GACTGCGTACCAATTC ACG 3’
EcoRI-AGC  E7  5’GACTGCGTACCAATTC AGC 3’
EcoRI-AGG  E8  5’GACTGCGTACCAATTC AGG 3’
MseI-00 预扩增 M00  5’GATGAGTCCTGAGTAA3’
MseI-CAA 选择性扩增 M1  5’GATGAGTCCTGAGTAA CAA 3’
MseI-CAC  M2  5’GATGAGTCCTGAGTAA CAC 3’
MseI-CAG  M3  5’GATGAGTCCTGAGTAA CAG 3’
MseI-CAT  M4  5’GATGAGTCCTGAGTAA CAT 3’
MseI-CTA  M5  5’GATGAGTCCTGAGTAA CTA 3’
MseI-CTC  M6  5’GATGAGTCCTGAGTAA CTC 3’
MseI-CTG  M7  5’GATGAGTCCTGAGTAA CTG 3’
MseI-CTT  M8  5’GATGAGTCCTGAGTAA CTT 3’
2 结果与分析
2.1 预培养蔗糖浓度和时间对百子莲EC超低温
保存后相对存活率的影响
预培养的目的是提高愈伤组织抗冻力,减少或
避免冷冻伤害[6-7]。本研究采用的是低温-高渗预
培养方法。TTC染色法和Evans blue染色法检测
结果(图3)均显示经过蔗糖预培养后的百子莲EC
超低温保存后相对存活率比对照高,且随着预处理
中蔗糖浓度的增加,相对成活率逐渐上升,其中0.5
mol/L蔗糖预处理后的百子莲EC超低温保存后相
对存活率最高,分别为25.5%(TTC法)和24.8%
(Evans blue法);当蔗糖浓度提高至0.7mol/L时,
细胞相对成活率反而下降至5.7%(TTC法)和
5.2%(Evans blue法),表明0.5mol/L蔗糖预培养
有利于百子莲EC的超低温保存。
不同的预培养时间对百子莲EC超低温保存后
相对存活率也有较大影响(图3)。预培养1~3d后
其相对存活率较高,但无显著性差异;当预培养4d
后,百子莲EC的相对存活率则明显下降至10.6%
(TTC法)和9.5%(Evans blue法)。以上结果说明
百子莲EC的预培养处理适宜时间是1~3d,其中2
d为最佳时间,相对成活率分别为25.5%(TTC法)
和24.8%(Evans blue法)。
2.2 装载时间对百子莲EC超低温保存后相对存
活率的影响
由图4可以看出,随着装载处理时间的延长,百
子莲EC相对存活率显著提高,其中处理60min时
相对存活率最大,TTC法和Evans blue法检测结果
分别为56.9%和43.3%;但处理80min后,其相对
存活率反而下降。以上结果说明装载60min最有
利于百子莲EC超低温保存。
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上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第32卷
图3 不同预培养蔗糖浓度及时间对百子莲EC超低温保存后相对存活率的影响
Fig.3 Effect of sucrose concentrations and preculture times for Agapanthus embryogenic calus on the relative survival rates
图4 不同装载时间对百子莲EC超低温保存后
相对存活率的影响
Fig.4 Effect of osmoprotection times for Agapanthus
embryogenic calus on the relative survival rates
2.3 脱水时间对百子莲EC超低温保存后相对存
活率的影响
脱水是超低温保存过程中的关键步骤之一。
PVS 2溶液处理时间对百子莲EC超低温保存后相
对存活率有很大影响(图5)。当脱水处理40min
后,百子莲EC相对存活率最高,TTC法和Evans
blue法检测结果分别为56.9%和43.3%;若脱水时
间超过40min,由于PVS 2中含有高浓度的蔗糖和
DSMO,会对细胞产生严重的脱水胁迫和离子毒害,
使其相对存活率显著下降,甚至导致细胞死亡。
2.4 不同因素对百子莲EC超低温保存后相对成
活率的交互作用
尽管单因素随机区组试验设计能够筛选出同一
因素下多个水平对百子莲EC超低温保存后相对存
活率的差异,但却无法确定不同因素下不同水平之
间对百子莲EC超低温保存后相对存活率的交互作
用。因此,通过多因素、多水平正交试验可以明确不
同因素对百子莲EC超低温保存后相对成活率的影
图5 不同脱水时间对百子莲EC超低温保存后
相对存活率的影响
Fig.5 Effect of dehydration times for Agapanthus
embryogenic calus on the relative survival rates
响,并筛选出理论上的最优配比组合。从表2中可
以看出,由于各个因素的极差不同,对百子莲EC超
低温保存后相对存活率影响因素大小依次为脱水时
间>装载时间>预培养蔗糖浓度>预培养时间;根
据K值的不同,不同水平间最优组合为预培养蔗糖
浓度为0.5mol/L、预培养时间为4d,装载时间为
60min,脱水时间为60min。经过对多因素、多水平
正交试验筛选出的最优组合进行超低温保存试验验
证发现,百子莲EC实际的相对存活率(TTC值)为
42.97%,反而比单因素随机试验筛选出的超低温保
存体系的相对存活率低24.5%,这可能与百子莲
EC本身的生长特性和状态有关。
2.5 遗传稳定性检测
应用 AFLP分子标记技术对超低温保存前后
的百子莲EC进行遗传稳定性检测分析,8对引物共
扩增出可统计条带3 086条,其中有6条差异条带,
变异率为0.2%(图6)。以上结果说明对照与超低
温处理样品之间基因组序列基本保持一致。
08
第5期 陈冠群,等:百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系建立及遗传稳定性分析
表2 正交试验设计和结果
Tab.2 The design and results of orthogonal test
试验处理
Treatment
预培养蔗糖浓度
/(mol·L-1)
Sucrose concentrations
预培养时间/d
Preculture times
装载时间/min
Osmoprotection times
脱水时间/min
Dehydration times
空白列
Blank
细胞存活率/%
(平均值±标准误)
The relative survival rate
1  0.0  1  20  20  1  3.18±0.01fg
2  0.0  2  40  40  2  7.60±0.01f
3  0.0  3  60  60  3  26.48±0.01b
4  0.0  4  80  80  4  18.56±0.07d
5  0.3  1  40  60  4  25.01±0.04bc
6  0.3  2  20  80  3  12.66±0.02e
7  0.3  3  80  20  2  5.40±0.02fg
8  0.3  4  60  40  1  20.90±0.06cd
9  0.5  1  60  80  2  36.30±0.04a
10  0.5  2  80  60  1  35.28±0.03a
11  0.5  3  20  40  4  16.25±0.04de
12  0.5  4  40  20  3  6.48±0.01fg
13  0.7  1  80  40  3  2.47±0.01g
14  0.7  2  60  20  4  12.45±0.01e
15  0.7  3  40  80  1  2.28±0.01g
16  0.7  4  20  60  2  26.80±0.00b
K1 55.82  66.96  58.89  27.51  61.64
K2 63.97  67.99  41.56  47.22  76.1
K3 94.31  50.41  96.13  113.57  48.09
K4 44.00  72.74  61.71  69.8  72.27
k1 13.96  16.74  14.72  6.88  15.41
k2 15.99  17.00  10.39  11.81  19.02
k3 23.58  12.60  24.03  28.39  12.02
k4 11.00  18.19  15.43  17.45  18.07
极差 12.58  5.59  13.64  21.51  7.00
最优组合 0.5  4  60  60  42.97±0.02
3 讨论
玻璃化法超低温保存是目前发展较快、应用较
广的一种超低温保存新技术,已经成为一种较为理
想的长期保存植物种质资源的方法[8]。玻璃化法超
低温保存步骤包括预培养、装载、脱水、快速冷冻、快
速解冻、洗涤和恢复培养[9],因而,影响玻璃化法超
低温保存效果的因素很多,如保存材料的特性、细胞
状态等。胚性愈伤组织细胞较小、细胞核大、原生质
浓厚、无液泡,常富含淀粉粒,且分化能力强,非常适
合作为玻璃化法超低温保存的材料[10],其中冷冻前
的处理对材料的成活率影响较大。
3.1 适当的超低温保存方法对于提高百子莲冻后
存活率至关重要
一些研究表明,保存材料的生理状态对保存效
果的影响甚至比其他因素更重要[11],而预培养是改
善材料生理状态、提高超低温保存后成活率的有效
手段[12]。众所周知,预培养(高渗培养和低温锻炼)
的主要目的是减少细胞内自由水含量,增强细胞
18
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第32卷
图6 超低温保存前后百子莲EC基因组DNA聚丙烯酰胺凝胶图谱
奇数条带为超低温保存前样品,偶数条带为超低温保存后样品。
Fig.6 Profiles of AFLP in Agapanthus embryogenic calus between control and cryopreservation treatment
Non-cryopreservation samples were on the odd number ladders,cryopreservation samples were on the even number ladders
的抗寒力[13]。一般来说,高渗培养主要是向培养基
中添加高渗透性物质作为保护物质,由于蔗糖对于
提高植物组织的抗寒性有着重要的作用[14],因此一
般添加浓度为0.1~1.0mol/L的蔗糖[15]进行预培
养;低温锻炼一般是在2~5℃进行培养,因为在这
个温度范围内植物材料具有较好的内在适应机
制[16]。本试验结合两种预培养方法,采用低温-高
渗的方法将百子莲EC接种到含有0.5mol/L蔗糖
的 MS培养基中,4℃冰箱中预培养2d,发现保存
效果较好。
装载即脱水预处理是脱水前必不可少的一步,
一般装载液的浓度为60%PVS 2溶液,以诱导细胞
对渗透胁迫产生一定的适应性[17];此外,装载液处
理的时间对于冻后相对存活率也有很大的影响,过
短或过长都会对材料造成伤害而降低成活率。本研
究发现百子莲EC在室温下装载液处理60min后,
相对成活率最高。玻璃化法超低温保存植物最关键
的步骤就是玻璃化保护剂PVS 2的脱水处理,而最
重要的环节就在于严格控制植物材料的脱水时间。
脱水时间取决于材料的特性,包括植物的基因型、抗
冻性及细胞的年龄、生理状态等[18]。由于玻璃化溶
液中含有较高浓度的DMSO和蔗糖,处理时间较短
可能无法使自由水完全渗透到细胞中,导致投入液
氮后产生大的冰晶颗粒伤害细胞;若处理时间过长,
会产生离子毒害和过度脱水,直接引起细胞活性降
低甚至死亡。因此,合适的脱水时间要根据不同植
物细胞膜特性、细胞大小、细胞的脱水耐受性及保护
剂的渗透性等多种因素综合考虑。就已有的报道来
看,不同材料的最佳处理时间相差很大,白芨
(Bletilla striata)合子胚在PVS 2中最佳脱水时间
是3h[19],玉米(Maize)愈伤组织的最佳脱水时间为
40min[20]。从本试验结果来看,在0℃下将百子莲
EC在玻璃化溶液PVS 2中处理40min达到较好
的效果,保存后细胞的相对存活率达到了56.9%
(TTC法)和43.3%(Evans blue法)。
3.2 多因素、多水平正交试验结果验证了单因素随
机区组实验结果
由于在超低温保存过程中,影响植物材料冻后
相对存活率的因素很多,并且存在相互作用,因此可
通过多因素、多水平正交试验的方法明确各个关键
因素间的交互作用。试验结果表明,在超低温保存
过程中脱水时间对于冻后相对成活率影响最大,装
载时间和预培养蔗糖浓度的影响次之,而预培养时
间则是对冻后相对成活率影响最弱的因素。多因
素、多水平正交试验结果与单因素随机区组试验结
果基本一致,但是稍有不同之处在于预培养的时间
及脱水时间。在百子莲EC超低温保存的实际操作
中,预培养2d后胚性愈伤组织的状态与正常继代
的相近,而预培养4d后则明显下降,甚至部分出现
褐化的现象,这可能是由于百子莲是热带植物,其
EC对于低温比较敏感的缘故。脱水时间的筛选结
果不同可能是由于百子莲EC自身的生长特性及继
28
第5期 陈冠群,等:百子莲胚性愈伤组织玻璃化法超低温保存体系建立及遗传稳定性分析
代培养过程中分化程度不一致而引起的。因此,多
因素、多水平正交试验的结果也辅助证明了此为最
优的百子莲EC超低温保存体系。
3.3 TTC法与Evans blue法在检测植物细胞活性
中可以相互印证、补充
从图2中可观察到,超低温保存后恢复培养55
d的百子莲EC呈现淡黄色的颗粒状,表层细胞半
透明,并且增殖迅速,证明了这一保存体系的可靠
性。由于直接观察冻后材料的恢复生长率耗时较
长,因此在超低温保存后可通过细胞染色的方法检
测冻后细胞的活性。目前常用的检测细胞活性的方
法有TTC法、FDA法、Evans blue法等。本文主要
对比分析了TTC法和Evans blue法两种定量分析
方法的差异。TTC法主要应用于植物种子、细胞活
性的检测,而Evans blue法则多应用于动物细胞活
性检测。刘楠等对比了不同胁迫处理的拟南芥
(Arabidopsis thaliana)叶片的Evans blue染色照
片和定量测定结果,表明Evans blue染色法是一种
安全、准确地检测植物细胞活性的方法[21]。本研究
结果表明TTC法与Evans blue法的定量测定结果
趋于一致,在检测植物细胞活性中可以相互印证、
补充。
3.4 玻璃化法超低温保存可以保持冻存材料的遗
传稳定性
植物种质资源保存方法要求保存材料的遗传稳
定性,否则保存就失去了意义。AFLP技术是检测
DNA多态性常用的技术,应用该方法进行超低温
保存前后的遗传稳定性检测结果表明,超低温保存
过程没有对百子莲 EC 基因组造成变异。这与
Shane等[22]、朱文涛等[23]和郝玉金等[24]在袋鼠花
(Anigozanthos viridis)、五 叶 草 莓 (Dragaria
pentaphy)、苹果(Malus pumila Mil.)种质资源上
的研究结果相似,证明玻璃化法超低温保存是长期
保存百子莲种质资源的最佳途径。
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