全 文 ：一九八二年 厦 门 水 产 学 院 学 报
第一期 JO U R N A O LF XI A ME N F 工S H E R I E S C O L LE G E 9 8 2
仙菜 e ae rm imu ten e r ro um ( Ma r t) o k am 和日本多
管藻 P o l y si p ho n i a ja p o n i c a H a ry 切段再生的研究
章景荣
(厦门水产学院 )
王素娟
( 上海水产学院 )
纪友宝
(上海水产学院 )
摘 要
本文报导了C ea rm i um fen e r rim um ( Ma r f) O k a n 和P o l gsi p ho n i a j a p o n i ea
H a r
y 两种红藻切断的再生 。 前者中轴细胞只 能 产 生 皮 层 细 胞 与 假 根 , 由 皮
层细胞再生新枝或假根 。 后者由中轴细胞再 生 生 长 点 , 然 后 由 它 生 成 新 枝 ,
围轴细胞只能产生假根与无色毛 。 藻体基部的小皮层细胞可 以产生生长 成 新 枝 的
生长点 。 两种红藻都表现了切断细胞的明显分工与再生的极性 。 无论仙莱或多管藻
的切断都是近 .上端部份产生新枝 , 近切断下端产生假根 , 未见到上下颠倒的现象 。
产生假根的细胞在切断的任何部位均可 , 假根末端多成多分枝 , 用以附着于基质上
(S ub
s fr af u m )
。 假根末端分枝初期的形状在同一属不同种间表现有所不同 。 研究证
明利用切断再生比利用抱子萌发长成 的藻体要快 。 可以考虑利用这一特点在人工条
件下一年多次生产具有经济价值的海藻 。
月明 吉
海藻细胞组织培养是近十多年来建立发展起来的海藻研究的新分枝 。
基于植物细胞的 “ 全能性 ” , 海藻的细胞组织可以在适当条件下长成新藻体 , 这为研究
海藻的遗传育种 , 形态发生 , 胞外产物等问题开辟了新途径 。 因此不少的海藻工作者开始研
究这方面的工作 。 目前 已知国外研究了十多种海藻 由器官 、 组织或单个细胞发生 了 完 整 植
株 〔 ` 二〔 ` 一 , 。 在国内我们曾朴 2 9 5 1年报道 了多管藻 P o l y : ￡p瓦o n i。 u r c e o乙a : a ( L i g b t f . ) G r e v
切断再生的研究 〔 ` , 此外其它学者还对海带和裙带菜 、 紫菜等细胞的组织培养也进 行了 有
成效的研究 (未刊 ) 。
本文着重研究了红藻中的仙菜 c er a 。 似m , en 。 。 : ￡m u m (M a r t . ) O k a m 、 日本 多 管 藻
p o 忑夕s i P h o n i。 j a户。 。 ` e。 H a r y 切段的再生 , 现报道如 下 :
. 注 : 本文照片为张敏同志拍摄 , 路安明同志参加部份试验工作 , 均表示感谢 。
一 、 材料与方法
试验用的仙菜 C e r a ,二 i u m t e o e r r i o u m ( M a r t ) o k a m . 1 9s l年采 自浙江普陀岛 、 日本多
管藻 P o 乙y s i p孔o n i a j a p o o i e a H a r y 采自青岛大麦岛。 材 料采回后 用 比 重 为 1 . 0 2 2至 1 . 0 2 5
的消毒海水加热至 80 ℃ ,冷却到室温 ,再加入营养 盐 : N O 。一N 2 8 p p m , P O 、 一 P 3 p p m 培养 在
室内 2 0 一 5 0 L u x 光照下 ,试验时所用培养皿及用具均经高压灭菌 ; 试验材料用消 毒 海水 洗
刷多次 , 除去表面杂藻等污物 , 用双面刀 片切成小段后 , 以消毒海水冲洗数遍 , 再把切段分
散在培养皿中的盖玻片上 , 用上述经加营养盐的消毒海水在恒温室内培养 , 光源为 40 W的 日
光灯 , 光时为 10 一 1 2小时 / 日。 仙菜 C 。 : a 。 加m et en ; : 玄。 u m切断培养自 5 月到 n 月共重复 进
行数次 , 切断长为 1一 6 节 , 这一期间室温变 化 在 14 一 25 ℃ ; 培 养 光强为 2 0 一 5 0 L u x ;
每 5 天更换一次培养液以减少培养皿水分蒸发造成的比重误差 。 日本多管藻 尸ol sy 助 h 。心 a
]’a P咖 ,’c a切段培养 自 10 月 17 日至 n 月 18 日 , 切段长 1 一 5 节或更长 , 室温为 14 一 20 ℃ , 比重
为 1 . 0 2 3 , 光强为 2 0 0一 5 0 0 L u x , 光时为 1 0一 1 2小 时 / 日 。
二 、 结 果
(一 ) : 仙菜 C e r a m乞u 川 t e n o r r ￡。 u m ( M a r t . ) o k a m . 切断的再生
1
。 旅体的结构
藻体为反复叉状分枝 , 外观为团块状 , 一般 l 一 3 C m长 , 分枝 由单列圆柱状的中轴细胞
(节间部 ) 和位于中轴细胞相接处 (节部 ) 的数个小皮层细胞构成 , 顶端钳状 。 节 间 部 无
皮层细胞 , 藻体无刺 , 分枝长短不一 。 在不分枝的一段藻体内 , 近藻体基部的中轴细胞由短
到长 , 由细到粗 , 藻体上部的中轴细胞则相反 , 而藻体中部的中轴细胞则变化不大 。 近分枝
处 , 分枝前的细胞大于分枝后的细胞 。 中轴细胞上端斜向分裂产生 原 始 的 皮 层 细 胞 , 因
此 , 在皮层细胞较少的节部 , 近多角形的皮层细胞较靠近后面一个 中轴细胞 , 业有一较长的
角朝向后方 , 从而可以区分切段的上端 (近顶端一端 ) 和下端 。
2
. 切段的再生方式
切段经过两天培养后 , 部分切段开始再生 。 同一切段上两种细胞均有再生能力 , 但 中轴细
胞与皮层细胞的再生方式不 同 , 在皮层细胞处 ,先由有一个皮层细胞分出一椭 园形顶端细胞 ,
再由它单向分裂至 3 个细胞 以上 , 即成为新枝的中轴细胞 , 基部新的中轴细胞上端斜向分裂
产生皮层细胞 ( 图 工 : 1一 3 ) 。 新枝以这样的尖端进行顶端生长 。 新枝的各节部皮层细胞
逐渐增多 , 最后包围节部 。 由切段中的皮层细胞分裂生成新枝的中轴细胞 , 新的中轴细胞 ,
个体较小 ( 图版 I : 2 ) , 后来它虽也产生皮层细胞 , 但产生时间较晚 , 甚至有些长时间不
产生皮层细胞 。 切段的一个节部的皮层细胞生出一到数个新枝 ( 图版 工 : 4 一 6 ) 。 在任何
节部的皮层细胞和在切段下端的切割面上的中轴细胞 , 均 可 以 再 分 裂 ;形 成 突 起 , 突起
不断延长 , 成为分节的单一假根 , 在假根末端成多分枝状 , 假根或在假根前端充 满 以 淡 红
色颗粒 , 附着在玻片上 。 假根基部开始时稍呈圆椎状 , 与产生假根的细胞之间也可以有分隔
(图版 ! : l 一 2 ) 。 假根末端由指状逐渐膨大 , 最后形成多分枝状 (图版 I : 3 一 6 ) 。
假根生长情况与温度有关 , 5 月初的试验 , 切段培养 5 天 (室温 19 一 24 ℃ ) , 假根末端 已长
成复杂的分枝 , 6 月 14 日至 19 日 ( 18 一 2 ℃ ) 的试验也有同样的结果 ; 而 10 月 10 日至 1 月 1
日 ( 14 一 20 ℃ ) 的试验中 , 切段再生的假根末端一直没有长成分枝状 , 这些差别显示与温度
降低有关 , 但尚待今后进一步的研究 。 在句似分辨出上下端的切段 中 , 新枝大多由上端或近
上端节部的皮层细胞生出 , 方向成斜向的生长 , 由切段下端的中轴细胞向下生 出假根 (图版
l : l)
。 未经切割的藻体的顶端 , 可以由原生长点继续生长或由皮层细胞产生 新 的 生 长
点 , 长成新枝或假根 , 而在下端切割处的中轴 细胞 只 产 生 假 根 (图 版 1 : 2 一 3 一 4 一
5 )
, 从未见到能再生新中轴细胞的现象 , 而在切段上端切割处的中轴细胞既无再生中轴细
胞的能力也无再生假根的现象 。 10 月份 以 1 . 0 20 比重培养的切段 , 培养一个月后 , 有的 新 枝
长达 1 5 0 0 u , 假根长4 3 Ou 。
(二 ) B 本多管燕 P o ly s Ph o n i a i a P o n i c a H a r y 的再生
1
. 藻体结构
藻体为多次二分枝的灌木状 , 一般 2 一 6 C m 长 , 顶端生长 。 分枝为分节 的圆 柱 状 , 每
节由一个柱状的中轴细胞和四个围轴细胞组成 。 主枝基部表面有小皮层细胞位于围轴细胞之
间 , 分枝越上越细 , 近顶端分节越来越多 , 个别切段正置分枝处 , 因此可区分部分切段的上
下端 。
2
。 切段再生方式
切段经培养三天后 , 部分切段开始产生生长点。 从切段一端的中轴细胞分裂出一个很小的
顶端细胞 , 由此细胞单向分裂至 2 一 4 个细胞左右 , 基部细胞开始纵向分裂产生围轴细胞 ,
由此顶端继续生长形成新枝 (图版 万 : 1一 2 ) , 少数切段的生长点亦可 由单个小皮层细胞
以上述方式产生 ( 图版 万 : 3一 4 ) 。 在一个切段中 , 切割下端的围轴细胞可以 向下伸长 ,
产生淡红色突起 , 由之延长形成细长的假根 (图版那 : 2 一 5 ) , 但不能同时由中轴细胞产生
新的生长点 。 假根随着生长逐渐产生分节 , 假根基部稍粗 , 与产生假根的围轴细胞之间亦产
生分隔 , 假根末端由指状逐渐膨大 , 最后形成花朵状的吸着盘 , 吸着盘的各叶不 断 增 多 增
大 , 假根增粗 , 牢固地固着在玻片上 。 假根起初无色 , 后来充实以淡棕黄色素体颗粒 。 切段
切割面的四个围轴细胞也可生出比假根细长的无色毛 , 不分节 (图版 V : 4 ) 。 新枝和假根
是由切段的不同端生出的 , 在可分辨上下端的切段上 , 新枝多发生在上端 , 假根与无色毛多
生在下端 (图版 W : 2 . 5 。 6 ) 。 任何围轴细胞均可以产生假根 (图版 V : 3 ) 但切段 的二
端的中轴细胞不能 同时再生成新枝 , 仅在上端的可以形成 。在切段经过培养一个月后 , 进行了
数次分枝 , 新枝已长达 5 m m 。 (图版 W : 6 ) 。
三 : 讨 论
1
. 海藻切段再生的极性向应
据 P e r r o n a 一 P e s o l a a n d F e l i e i n i ( 1 9 8 1 ) 〔7 〕报导 , 育叶藻 S e h o t t e r a n i e a e e n s i s切
段再生存在着极性间题。 本文中研究的两种海藻切段 的再生情况 , 无论是仙菜 , 或是 日本多
管藻在能分辨上 下端方向的切段上 , 那怕是一两节的切段 , 一般都是由上端再生新枝下端再
生假根 。 一个切段只有数节 (个 ) 细胞 , 仅从细胞的老嫩不 同是难以解释这种现象的 , 可以
说明某些海藻切段在再生中确实有极性的存在 。
2
。 海藻切段再生中的细胞分工问题
根据对多管藻尸 of y : i琳 。 心 a ur o e ol at a 切段再生的研究 〔 ’ 〕证明 , 这种海藻切段的 细 胞
在再生中有明显的分工 , 即围轴细胞产生假根与无色毛 , 中轴细胞产生生长点 。 日本多管藻
尸。乙夕s `户孔。 : 。` j a乡。 。 i e 。 (M a r t ) O k a m 切段也存在相同的细胞分工 , 但假根与无色毛一般
只 限于切段上的围轴细胞产生 , 由于该种在基部有少数皮层细胞 , 因此生长点亦 可 由小 皮
层细胞分化产生 。 仙菜 C er a o iu o et 朋 r 如 u fn H ar y 切段只有皮层细胞才能产生生长点 , 而
中轴细胞和皮层细胞均可产生假根 。 切段的皮层细胞产生新枝的中轴细胞 , 新枝的中轴细胞
再产生皮层细胞 , 即中轴细胞和皮层细胞可互相产生 , 亦可 自相产生 。
3
. 假根的形状
本试验的二种海藻切段再生的假根形状各不相同 。 既使一属内的多 管 藻尸。 乙sy 幼h on 坛
ur ce ol at a 和 日本多管藻尸ol sy :’P h 。耐a aJ P o n l’c a切段再生的假根形状也有差别 , 前者 假 根末
端的分枝较细长 , 不规则地伸展 , 而后者假根末端各叶突宽而短 , 经过四个叶突状态以后变
为多叶形 , 业且各叶突基部有明显缀缩 ( 图版 V : I 。 3 ) 海藻切段再生的假根初期形 状 似
乎是具有代表种的特征 , 因而能否作为鉴定某些种类的辅助依据之一 , 有待深入研究 。
4
. 海蔽的繁班与分布和再生的关系
自然条件下 , 海藻的抱子繁殖只能在一定的季节里进行 , 而切段的再生只要有藻体存在
就可在适当条件下随时进行 。 根据对多管藻尸。妙 “ 恤洲记 琳 c蒯时 a ( iL g ht f . ) G r e v 进行的初
步试验证明 , 切段再生要求的条件比抱子萌发要求的条件广泛得多 ; 并且在同样的条件下再
生新藻体的速度大于抱子萌发成新藻体的速度 。 在本试验中 , 从 日本多管 藻 尸 ol sy 印 ho 瓜口
aj P on ic
a H ar
y 切段在黑暗条件培养下 , 切段不仅能产生生长点 , 而且能使新芽生长到数百
微米 , 充分说明初生的幼芽可由切段供给营养进行生长 。 再者 , 切段的体积比抱子的体积大
得多 , 在光照下吸收 、 制造营养物质的能力远远大于抱子 , 从而可供给初生幼芽 较 多 的营
养 , 使其迅速生长 。 此外 , 幼芽可以直接 由切段再生 , 而抱子的产生过程却没有这么简单 ,
要经过藻体的生长和发育过程 , 因此利用切段的再生比利用抱子繁殖显得更有优越性 , 可以
在一年之中任何时间在人工条件下多次生产藻体 。 由此也可以推测 , 在不适宜某些海藻抱子
的产生与生长发育的海洋环境 中 , 某些海藻能分布 的话 , 可能是由于这些海藻被浪潮冲击成
碎段后再生成新藻体 , 在某些地方这些可能也起 了重要的作用。
通过试验研究 , 我们认为在人工建立的条件下 , 在一年四季中可以利用切段再生的原理
生产我们需要的一部分海藻 , 逐渐摆脱 自然条件的干扰 , 是有一定意义的 。
参 考 文 献
〔 l〕 王素娟 、 章景荣 (2 9 1 5 ): 多管藻 Poz ), : i p为。 : .la u r e e o l a r a ( L i g h t f . ) G r e v 切段再 -
生的研究。 厦门水产学院学报 (试刊 ) 第一期 , 90 一 9 页 。
〔 2 〕 中国科学院上海植物生理研究所细胞室编译 ( 1 9 7 8年 10 月 ) 《植物组织 和 细 胞 培
养》 上海科学技术出版社 。
〔 3 〕 〔加〕 O L盖博格 , L 、 R韦特主编 , 钱迎清等译 ( 1 9 8 0 ) : 《植物组 织培养方法》 。
科学出版社 。
〔 4 〕 张坤诚 ( 19 7 9 ) : 海藻组织和细胞培养研究进展 。 《 海洋科学》 , 第 4 期 , 41 一46 页 。
〔 5 〕 C h e n 。 L 。 C一 M 。 a n d T a g l o r . A 。 R 。 A ( 1 9 7 7) : M e b u l l a r y t i s s u e C u l t u r e o f -
t h e r e b a lg a c h o n d r u s e r i s p u s
.
C a n d i a n j o u r n a l o f B o t o n g
,
5 6 T
。
〔 6 〕 N i n a L . P e a r l m u t t e r a n d R o b e r t L . V a d e s , 19 7 8。 R e g e n e r a t i o n o f t五a l l u s
f r a g m e n t s o f R h o d o e h o r t o n P u r p u r e u nr ( R h o d o p h v e e a e
,
N e m a l i o n a l e s )
。
P h y e o l o g i a 17 ( 2 )
, 1 8 6一 1 9 0 。
〔 7 〕 P e r r o n a 一 P e s o l a a n d F e l i e i n i ( 1 9 8 1 ) 、 P o l a r i t e d a m s l a f r o n d s d e S e h -
o t t e r a n i e a e e n s i s
,
( P h y l l
o p h o r a e e a e )
。
P h y e o l o g i a V o l
.
2 0 ( 2 ) 1 4 2一 1 4 6 。
〔 8 〕 两村金太郎著 (昭和十一年四月 ) : 《 日本海藻蓄 》 。
日本内田老鹤圃发行 、 1 9 5 6年版
5 `
S t u d i e s o n
C e r a m i u r n
R e g e n e r a t i o n o f F r a gm e n t s o f
t e n e r r im u m ( M a r t ) o k a n a n d
P o l y s i P h o n i a j a P o n i e a H a r y
Z h a n g J i n g一 r o n g
X i a m e n F i s h e r i e s
C o l l e g e
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5 il a n g h a i F i s h e r i e s
C o l l e g e
J 1 Y o u一 b a o
S h a n g h a i F i s h e r i e s
C o l l e g e
A B S T R A C T
T h i s a r t i o l e i几 t r o d u e e s t h e r e g e n e r a t i o n o f f r a g m e n t s o f s u e h a l g a e a s C e r -
a m i妞 m t e r r i m u m ( M a r r ) O k a n a n d P o l y s ip h o n i a j a P o n i e a H a r y
.
T h e a x i a l e e l l s
o f t h e f o r m e r e a n o n l y g r o w e o r t i e a l e e l l s a n d r h i z o i d s
,
w h i l e t il e c o 了 t i e a l e e l l s
e a n q r o w n e w s h o o t s a n d r h i z o i d s
,
T h e a x i a l e e l l s o f t h e l a t t e r e a n g r o w g r o w
·
i n g p o i n t s f r o m w h i e h n e w s h o o t s e a n g r o w
,
b u t t il e p e r i 一 a x i a l e e l l s e a n o n l y
g r o w r h i z o i d s a n d e o l o u r l e s s d o w n
.
T h e m i n o r e o r t i e a l e e l l s a t t h e b a s e o f t h e
a l g a e b o d y e a n g r o w g r o w i n g p o i n t 、 f r o m w h i e h w i l l g r o w n e w s l o o t s
.
T h e s e
t w o k i n d s o f a l g a e a p p a r e n t l y s h o w t h e i r f r a g tn e n t a r y e e l l
, 5 r e s P e e t i v e d i v i s i o n
0 f l a b o u t a n d a e t i v i t y o f r e g e n e
r a t `o n . E i t h e r t h e f r a g m e n t s o f C e r a m i妞m
t e n e r r i m u 二 z ( M a r t ) O k a n o r o f P o l了 s i p h o n i a j a p o n i e a H a r y g r o w n e w s h o o t s
a t t h c i r u p p e r p a r t
,
w h i l e t h e r h i z o i d s g r o w a t t h e l o w e r p a r t n e a r t h e e u t o f
t h e g r a g m e n t s
.
N o o t h e r w i s e s i g n e a n b e s e e n
.
A t a n y p a r t o f t h e 只r a g m e n t e a n
g r o w r h i z o i d e e l l s a n d a t t h e e n d ( ) f t h e e e l l s f o r m b r a n e h s h o o t s 5 0 a s t o
·
e l i n g t o t h e s u b 、 t r a t u m
.
T il e s h a p e o f t h e b r a n e h s h o o t s a t t h e e n d o f r h i z o i d
a t t h e i n i t i a l s t a g e 15 d i f f e r e n t f r o
xn t h a t o f t h e d i f f e r e n t s p e e i e s
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S a m e g e n u s
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: a n g r o ;v f a 、 t e r b y m e a : 2 5 o f f r a g m e n t a r y
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, n e a n s o f t li e s p : o u t i n g o f s p o r e s
.
T h e r e f o r e i t e a n b e
e o n s i d e r e d t h a t t h e s e a l g a e w i t l l o e o n o m i c v a l u e e a n b e a r t i f i e i a l l y p r o d u e e d
` e v e r a l t i m e s a y e a r .
` .
6
·
图版 ( P l a t e ) 工 . 仙菜 C e r a m i u m t e n o r r i m u m 切断的再生
1
. 皮层细胞产生的新枝顶端细胞 ( 86 0 “ ) 。
2
. 同 l , 顶端细胞的进一步发展 ( 8 6 O x ) 。
3
. 再生的幼芽 , 分裂出节部的皮层细胞 ( 3 0 0 欠 ) 。
4
。 再生的新枝 ( 13 o x ) 。 5 . 再生的新枝 ( 8 5 又 )
6
. 再生的新枝 ( 1 8 5 x ) 。
图版 ( P l r t e ) 1 . 仙菜 C e r a m i u m t e ; l e r r i m u m 切断假根 的形成
由中轴细胞形成的假根初期
由皮层细胞形成的假根基部 ,
( 6 0 0 x )
。
由皮层细胞生出的新枝基部情况 ( 3 6 o X )
由 1 进一步发展戏假根 ( 6 0 o X ) 。 4 . 假根未端少膨大 ( 3 0 o x ) 。
假根未端分枝 ( 2 8 O X ) 。 6 . 假根未端成为复杂的分枝 ( 3 4O x ) 。
.…2135
图版 ( P l a t e ) l 。 仙菜 C e r a m i u m t e n e r o i m u m 切断的再生
1
. 切断上端生新枝 , 下端生假根 ( 3 1 0 洲 ) 。
2
. 分枝处切断及附近生出的假根 ( 2 0 0 只 ) 。
3
。 顶端完整另一端由中轴细胞生出假根 ( 2 3 o x ) 。
4
. 顶端完整业继续生长而另一端由中轴细胞生出假根 ( 4 6 o x ) 。
5
. 新枝和假根生长在切断的不同端 ( 90 x ) 。
图版 ( P i a t e ) ly. 日本多管藻 P o lg h o n i a j ap o n i e a切断再生
1
。 中轴细胞再生的生长点 ( Z OO x) 。 2 。 中轴细胞再生的新枝 ( 50 x) 。
3 一 4 。 皮层细胞产生的生长点 ( 2 5 0 ` 2 5 0 X ) 。
5
. 围轴细胞产生假根前细胞先延长 ( 0 7X ) 。
6
。 中轴细胞产生的新枝 ( 0 7X ) 。
图版 ( lP at e ) V 。 日本多管藻 P . j aP o in c a切断再的假根与无色毛
1
. 切断下端围轴细胞产生的假根初期形状 ( 1 2 0 ` ) 。
2
. 四个围轴细胞同时再生的假根 ( 1 7 o X ) 。
3
. 围轴细胞产生无色毛状 ( 1 7 0 X ) 。
4
. 其它围轴细胞也可生出假根 ( 1 2 0 X ) 。