全 文 ：第二十二卷第三期
V O 】2 2 N 0.3
内蒙古大学学报〔自然科学版)
A e r a c Sie
n t i aru mN a一u r ai lu mU o iv e 几it at is I n t r a mo n g o i lca e
1 9 91年 7月
JU I
.
1 9 91
裸燕麦不同发育时期的茎尖外植体中内源
激素与体细胞胚胎发生的关系 ’
李天然 马绍文 高 玫 杨 平
(生物系)
摘 要 裸燕麦的茎尖开始拉长 ,小抽原墓开始分化和小穆形成三个不同的分化阶段的
外植体在诱导体细胞胚胎发生时 ,随小移原基的分化和形成过程 ,要求外源 2 .4一 D 浓度越
来越 高 .内源生 长索 (l A )A 和细胞分裂众 (C T K份析结果 表明三个不 同分化阶段的
1人 ^ / CT K 比值分别为 1 . 36 : l , 卜1 . 0 2 和 1: .2 08 ,而脱分化的愈伤组织和胚性愈伤组织中
二者比值分别为 1 . 81 : 1 和 5 . 10 : 1 .我们推侧 ,体细饱胚胎发生过程中内源生长索的高比值
是要求大 t 提高外碑 1 4一 D 浓度的原因 .
关扭词 裸燕麦 .不同发育时期的茎尖 ,内耳徽 t ,体细胞胚胎发生
中圈分类号 Q , 4 9 . 7 r` 2,伪` , 一5
前 咭七.口
sk o g 和 M il c1 (r 1 957) 通过激素对烟草髓愈伤组织分化影响的研究 ,提出了生长素和激动
素相互作用调节器官发生的类型 ,已广泛用于组织培养并已在多种植物材料的器官发生和体
细胞胚胎发生中得到证实 伪 .但是这一模式只是从外源激素对器官发生类型的控制角度考虑
间题的 ,而对材料本身的内源激素含量没有考虑 ,因而在很多植物上也难于达到予期的效果 .七
十年代后由于技术方法的改进 ,已能测定出含盘极微的内源生长调节物质 ,为有关的研究提供
基础 .我们曾对胡萝 卜体细胞胚胎发生过程 ` ” ,几种豆科锦鸡儿属植物 〔3 , 在器官分化过程中
的内源生长素和细胞分裂素作过分析 ,发现它们在不同时期 ,分化水平不同 ,二者常常存在一定
的比例关系 .
由于裸燕麦不同发育时期的茎尖在诱导体细胞胚胎发生上对外源激素浓度要求差别很
大 (4) .为了探求其原因 ,我们继对裸燕麦永红 4 92 栽培种的体细胞胚胎发生研究后又对其内
抓生长家和细胞分裂素活性作了分析测定 .
1 材料和方法
1
.
1 取栽培于沮室中的裸燕麦永红 4 9 2 栽培种 (^ v e n a n u d a e v Y o n g H o n g 4 9 2 )生长锥刚
刚拉长 ,小穆原基开始分化和小穗 已形成的三个不同发育时期 (分别称为 I , 1 和 1 期 )的茎尖
或幼秘作外值休 ,培养于 M s 附加不同浓度的 .2 4一 D皿醇 10 m g / l,水解酪蛋 白 5 0 m g / l的
培养基中 ,一个月后测定愈伤组织发生频率及生长盆 ,并转人含有同一激素水平的分化培养基
中,一个月后测定体细胞胚胎发生的个数 ,详细操作过程见前文 闭 .
, 参加本工作的还有邓香兰 ,寇文海二同志 .
收稿 日期 : 19 90 一 1 1一 12
第兰期 李天然等 裸燕麦不同发育时期的茎尖外植体中内砚滋 t与体细胞胚胎发生的关系 · 429 ·
L Z按文献 〔7 〕 改进法用岛津 G C 一 16 A气相色谱仪测定三个不同组织发育阶段的外植体
和脱分化及胚性愈伤组织中的内源 1 A A含量 . 用胡萝 卜根韧皮部小园片法测定内源细胞分裂
素活性 囚 .具体方法已详述于前文 娜 .
1 1
实验结果
外植休组织发育阶段对愈伤组织的诱导频率和数量的影响
!o
吕0
60 42
。一飞
图 l外植体发育阶段对愈伤 图2 外植休发育阶段在诱导
组织诱导率的影响 愈伤组织上对2. 4一D 的反应
横坐标: 2月一 O (m g八) 横坐标:2. 4一D (m g八)
纵坐标:愈伤组织诱导率 纵坐标:鲜重增长 (m g/ 外植体 )
F i g
.
1 T h
o in f le n u戊 o f d e ve lo P m e n ta F i lg. 2 T he in f te u朗e o f Z, 4一D e o n沈 n t r a t io n o n
s at g e s o f e x P l a n t s o n in d u e ti o n cfr
s h w e ig h t o f e a ll u s
o f e a l l u s A bcs i s a i n d i e a te s Z
,
4一D (m g / l)
A b sc i s s a i n d ie a t e s Z
,
4一D (m g / l ) o r d i n a t e in d i e a t e s fer s h w e i g h t
O r d i n a t e in d i e a t e s i n d u e t io n r a t io o f e a l l u s (m g / P e r e x P l a n t )
o f e a l lu s
.
处于第 I 期的茎尖在离休培养一周后 ,在切 口处就有愈伤组织发生 ,诱导率达 10 % , 1 , l[
期外植体则在 2 周后才发生愈伤组织且诱导率低 (图 1) . 同时我们发现 ,随茎尖发育的进行 ,所
需诱导产生高频率的愈伤组织的 .2 4一D 浓度也逐步提高 . 从图 l 结果看三个发育 !讨期诱导愈
伤组织形成的最佳 2 . 4一 D 浓度分别为 -一 o m g / l , 一。一 6 m g / 一和 一。一 Zo m g / 1.而愈伤组
织鲜重增长的最适浓度分别为 Zm g / ! , 8一 1 Zm g / l和 6一 1 6m g / l( 图 2) . 只有 工期的外植休
愈伤组织鲜重增长最快 ,而其它二期仅维持较低水平 .
.2 2 在胚状体的诱导上同样表现有上述现象
图 3 表明组织发育 11寸期不同 ,排块愈伤组织诱导产生的胚状 休数虽不同 .第 I 期的茎尖诱
导产生的愈伤组织中形成的胚状体数无论在低含虽还是在高含虽 2 . 4一 D 的培养基 中均高于
U 和 m期的 .同时我们发现对于裸燕麦茎尖外植体 , 2 . 4一D 不仅对胚状休的发生是爪要的 ,而且
也不完全对小植株的形成产生严重影响 .
.2 3 为了探明上述问题 ,我们对裸燕麦不同组织发育期的茎尖外植休 ,脱分化的愈伤组织和胚
性愈伤组织进行了内源生长素和细胞分裂素活性的分析测定 ,结果见表 1 .
.
4 30
.内 , 古 大 学 学 报 19 9 1年
表中所列裸燕麦的三个不同组织发育阶段中 ,从内源激素的绝对量上看 ,内源生长家在三
图3
F ig
.
外植体发育阶段对 ,J、植株形成的影响
横坐标: .2 4一 D (m g / 1),
纵坐标: 胚状休数 (个 /块愈伤组织 )
T七e in fl u e n c亡 o f d e v e lo Pm e n t a l s at g e s o f
xe 川 . n t s o n fo mr . it o n o f Pla n lt e t s .
A伙心 s“ in d i ca概 2 , 4一D (m g / I)
O dr i n a 沈 in d i c a t e s th e n u m b e r o f e m b r y o id s
`曲 b口 o id s / CP r ca ll u s )
T . ` l e
衰 1 裸燕安不周发育阶段的鉴尖外植体中内耳滋分含l 的侧定结果
E一 d o 况e 一 o u 一 卜o r . o . e e o n t e 一 t s o f 一k o o t t泣阵 1. d l f r e . t d e v e l o P口 e . t . l s t : R e s o f
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1
1 期
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n 期
S ra B . 2
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S t a g e 3
脱分化愈伤组织
d目 if介 r e n t i泣 l 比 ll u s
胚性愈伤组织
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2 ,
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3 6: 1
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.
8 5
.
10 : 1
.
0 0
个发育阶段中逐渐增长但变化幅度很小 ,而 内源细胞分裂素含量则逐渐增加接近三倍左右 .二
者比值仃A A / C T K )由 1 . 36 : 1 , 1 : 1 02 达 1: 2 08 .而在外植体产生的愈伤组织中由于外源 2 , 4一D
的大量引人 ,使内源生长激素的含量也急剧增加 .虽然细胞分裂素的数量也有所增加 ,但在胚性
愈伤组织 中却相对减少 ,因此二者的比值在脱分化和胚性愈伤组织中分别为 1 . 81 : 1和 5 . :1 1 .
3 讨论
3
.
1 裸燕麦不同发育时期的外植体中二种内源激素的含量分析表明 ,随发育进程生长紊类物
质的数里增长变化不大 ,而细胞分裂素类物质的含量由 I 期到 m期增加近三倍 ,此时茎尖也由
营养生长锥转化为幼穗 ,发生穗原基和小穗原基的分化 ,这说明形 态分化过程对细胞分裂素类
物质 的需要 .我 们在分 析豆科 锦鸡 儿属 的狭 叶 锦鸡 儿 C` ar 雌an a sl e no 砂刃aI )和 黄 刺条
`C . 介 “ , e二 )二种植物的脱分化和具芽分化 的愈伤组织中内源激素含量 时也发现在芽分化过
程中细胞分裂素的含盆增加近 50 倍 即 .刘涤在研究分化组织和愈伤组织中的二种激素比时
策三期 李天然等 裸燕麦不同发育时期的茎尖外植体中内撅激素与体细胞胚胎发生的关系 · 4 3 1·
发现分化组织中的细胞分裂素含量竞高出生长素的 85 倍之多 “ , ’ .所有这些实验结果均说明
在形态分化过程中细胞分裂素的重要性 .
1 2 脱分化与胚性愈伤组织中二种内源激素无论从绝对含量上还是从比值上看均与三个不
同发育阶段的外植休的不 同 ,含量上高出几倍 , I A A 和 c T K 比仔i则由 1 . 81 : 1 提高为 5 . :1 . 而
三个发育阶段的外植休中除 I 期的二者比位为 1 . 36 : 1 ,接近脱分化的愈伤组 织的数位外 ,其余
二期都是 C T K 浓度大于 I A A 的 ,因此在外植体向脱分化和再分化的愈伤组织转变过程中要
加人较大量的外源 2 . 4一D 以提高内源生长素 ,降低内源细胞分裂素的相对含皿和水平 ,维持二
者的合理 比例 ,有利于胚状体的形成 . 这种现象我们在胡萝 卜休细胞胚胎发生过程 中也观察到
了 ` ’ ) .由已分化的穗原墓经脱分化再诱导产生胚状体的过程 ,要求加人大全的外源 2 . 4一D 以
逆转发育的进程 ,达到一个新的有利于胚状休发生的二种激素的配比 ,即由脱分化愈伤组织中
的 认人: C T K = 1 . 81 : 1 ,达到 5 . :1 1 水平 .这一方而说明胚状体发生过程中内源生长素是必需的
另一方面也说明 2 . 4一D 在脱分化和胚状体形成中的作用 .虽然二种内源激素的绝对见都增加
了,倡内杯生长素言量的增加却远远超过了肉源绷施芬熨素含公的增长 .在胡萝 卜体细胞胚胎
发生过程中二者比位为 9: l 左右 〔” ,而豆科娜鸡儿属两种植物在分化芽过程中的比位约为
:2 1到 3 : 1 ,裸燕麦胚胎发生过程中则为 5 . 1 : 1 ,这看来是一种规律 .高含址内殊生长家和二种内
源激素在分化过程中的这种动态变化的具体作用究竞如何 ? 应该进一步研究 .
R咖 sc k a r a n 等口9 56 , 19 57 )在 p e n n is e l u ,。 脚 r洲 r e u m 叶外植休的休细胞胚胎发生过程
中发现外源 I A A 和 G A 3( > s m g / l)对胚胎发生起抑制作用 ,而 A B A 则是一个控制休细胞胚
胎发生的重要因素 ,似乎和我们的结论有些矛盾 ` .g, , ,但如果考虑植物体内各种激素的协调作
用 ,也是值得深人研究的问题 .
幼 我 们曾分析 四 合 木 ( eT r r a e n a m o n g o il e a )在四 种 含有等址 的 r ^ ^ + 6 B A ; I B ^ + 6 B ^ ;
N A A十 6一 B A 和 2 . 4一 D + 6 B A 的 M S 培养基中生长 的愈伤组织中的二 种内源激素结果表明
硬未发表 ),前三个组合中的愈伤组织内二种内源激素含量基木上维持在 】: 1的水平 ,而 2 . 4一D
和 6B A 的组合中的愈伤组织内二种内源激家含量比却达到 126 : 1(I A A : C T K ) ,即生长水含掀
远远大于细胞分裂水的水平 .这是否说明外源 2 . 4一 D 的加人对提高休内的生长素类物质的含
t 水平上有特殊作用 ,这也很可能是多种植物细胞胚胎发生过程中要求外源 2 . 4一 D 及随后引
起的二种内源激素配比变化的一种解释 .
生长素可促进细胞核内 R N A 的合成作用 早已有人证明 〔” , ,文献 ! 10 ,川在研究胡萝 卜胚
性愈伤组织中发现 , 2 . 4一D 促进 R N A 和蛋白质 的合成 ,而且发现多 聚腺甘酸 R N A 合成速度
比无胚的愈伤组织中高 ,无胚发生的细胞中核搪休 R N A 合成速度高 ,从而推测胚发生过程与
信使 R N A 的生成有一定关系 ` ,0,I , , .
很显然 ,多聚腺曹酸 R N A 合成速度的加快和信使 R N A 的合成有利 一 J’- 蛋白质或某些酶
的转化形成 ,这对于保证体细胞胚胎发生过程中物质需要及酶调节作用的发挥极为承要 . 但如
何在脱分化细胞向胚性细胞转化中起调节作用还很不了解 .
4 结 论
裸燕麦永红 492 的三个不同发育阶段的茎尖在诱导愈伤组织的频率 ,愈伤组 织鲜 吸的增
长和胚胎发生能力和成苗上反应不同 ,随生长锥 的拉长 ,穗原基分化和小穗原基的形成等发育
的进程 ,在诱导产生愈伤组织及分化上所要求的外源 2 . 4一D 的浓度越来越高 ,分化频率越来越
·
4 3 2
· l勺 住 . 宝` 人 学 学 报 19 9 1年
低.内源生长求和细胞分裂求的分析友明 :内沪生长素的含量在三个时期中呈微微上升趋势 ,梅
克鲜砚样品 中分别含有 25 . 84, 27 . 43 和 29 . 7 5 n g ,而细胞分裂素含址变化较大 ,征克鲜重样品中
由 19 n g 上升为 2 8 n g ,再上升为 6 2 n g .由 J飞内源细胞分裂素的增加使内源 rA A 和 C T K 的比爪
分别为 1 . 36 : 1 , l : 1 . 0 2 和 1 : 2 . 0 8 .而脱分化的愈伤组织和胚性愈伤组织中气者 比仇分别为 1 . 1:8 1
和 5 . 1。 : : 找们曾在胡萝 卜休细胞胚胎发生和袱科锦鸡儿属的几种植物的形态发生过程 内源
激水含址测定中发现胚胎发生和形态发生期 nlJ和以后常常伴有内源激素比位的动态变化 ,而
有利 l’. 细胞分化的比位基木上在 I A A : C T K 为 3一 10 : 1 的范围之内 ,相对高的细胞分裂素的含
见常常抑制胚胎发生 . 据此 ,找们认为在裸燕麦中随着茎尖分化的进程 ,内源生长未和细胞分裂
欢比依的下降 ,要求加人更多的外源 2 . 4一 D 以调 节休内的两种物质的平衡是可以理解的 ,而愈
伤组织和胚性愈伤组织内的两种内源激未含址比进一步证明了上述推论的正确性 .
参 考 文 蔽
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7 cB
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d e r L
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N e u m a n n K 一 H .众 i t软 h r i lr r此 r P n a n z e n p h y s io lo g `c l 9 7 8 ;朋 ( 3 ) : 2 0 9一 2 1 7
吕. R a加sc k扭口 n K , H e i n M 日 , V a si l 1 K . P la n r P h y s io l , 】9 8 7 ;8 4 : 4 7 ~ 5 1
9 R a扭叨k a r a n e t . a l . J . p l a o t P h y s io l . I 9 8 7 : 1 30 : 1 3 ~ 2 5
10 eS
n g o P t a C
.
R a g h a v a n V J
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E x P t
.
B o t
.
19 8 0 a ; 3 1 :24 , “ 2 5 8
1 1 介 n g u p t . C , R a g h a , a n V . J . E x P! . 日。 ` . 3 1: 2 59 ~ 2 6 8
R e l a t i o n s h i p o f E n d o g e n o u s H o r m o n e o f Im m a t u r e
In fl o r e sc e n e e o f A v e n a n :一da a n d S o m a t ie E m b r y o g e n e s is
L i T i a n r a n M a S h a o w e n G a o M e i Y a n g P i n g
( D e pQ r。 : e n t 叹f B io ot g y)
T h e e m b r y o id s w e r e i n d u e e d i n v i [ r d l ,r o m th er e d i瓜 r e n t d e v e l o p m e n t a l s t a g e s o r s h O O t
ti P o f 河 v e n a n ` da 一一 e l o n g e t e d g r o w t h e o n e , d i fcT r e n t i a t e d p r im o r d i a o f s p ik e le t s a n d d i阶 r -
c n t i a t c d s p i k e l e t s
.
A l o n g w i t h t h e d e v e l o p i n g a n d t h e d
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i fcT
r e n ti a t i o n o f sh o o t t ip t h e
cr q u i r m e n t o f I A A or
r i t s g r o w t h a n d d i险 r e n z i a i o n i n e r e a sc d .
T h e a n a l y s i s o f e n d o 郎 n o u s a u x i n a n d e y t o k in i n s h o w e d , t h a t t h e r a t l o o f I A A t o
e y t o k i n i n i n 一h r e e d i ll七r e n t d e v e lo P m e n t a l s 一a g e s w e r e 1 . 3 6 : 1 , 1 : 1 . 0 2 a n d l : 2 . O8 r e s P e e t iv e ly . I n
t h e d ed i阮 r e n t i a te d a : 、 d t h e e m b r y o g e n ie c a l l i t h e r a z i o o f t w o e : l d ( ) g e n o u s h o r m o n c s w c r c
1
.
8 1: 1 a n d 5
.
10 : 1 r e s p e e t i v e l y
.
T h e h i g h r a t i o o f e n d o g e n ( ) u s a 以 x 一n 二0 e y l o k i , l i n d u r i n g
so m a t i c e m b r y o g e n e s i s w a s p r o b a b l y t h e r e a s o n t o r e q u i r e i n c r e a 、 e t h e e x o g e n o u 叹 a u x l n s u p
、
P le m e n t
.
K e y w o r d。 刁 v e , 。 , “ ` aI , 、 h o o t t i p , e n d o g e n o u s h o r m o n e , s o m a t j e e rn b r y o g e n e s i s