全 文 ：河北师范大学学报 (自然科学版 )
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4
月期乃` 41 第年卷哎é八M ù O曰119 1 第
不同条件下寨香石竹玻璃苗
的诱导形成及其生理特性研究
赵学良 张友忠 阎玉基 孙丹 丽
(廊坊师范专科学校生物系 , 1 0 2 8 4 9 , 廊坊 ; 第一作者 34 岁 ,男 ,讲师 )
摘 要 研究了不同培养基及外植体条件下赓香石竹 (D护口川hu : fr a g ar ls )玻璃苗的诱
导形成及玻璃苗部分生理特性 。结果表明 ,提高培养基琼脂浓度或采用较大外植体 ,玻璃苗出
现频率降低 ;以幼小茎尖为外植体或降低琼脂浓度 ,则玻璃苗出现频率增加 。 玻璃苗叶绿素 、
蛋白质含量及呼吸和光合速率低于正常苗 ;含水量 、相对含水量及组织 自由水含量显著高于
正常苗 , 而束缚水含量低于正常苗 。本文研究认为 :鹰香石竹玻璃苗的形成是培养基和外植体
因素相互作用的结果 。 培养基极端的水分环境可能是导致玻璃苗形成的外在原因 。
关键词 察香石竹 ; 玻璃苗形成 ; 生理特性
分类号 5 60 . 1
玻璃苗是植物组织培养中出现的一种畸形苗 。 其茎叶呈透明的水渍状 , 叶厚而长 ,茎
不伸展 。 1 9 8 1 年 D e b e r g h 等明确提出试管植物 “ 玻璃化作用 ( V i t r i f i e a t i o n ) ” 后 ,这一现象
引起了人们的广泛重视 ,对玻璃苗的形成原因进行了许多研究 。 但是 , 对于各种因子在玻
璃苗形成中的作用 , 不同研究结果并不一致 亡` , 。 以至于至今尚不能建立一种有效的技术方
法彻底根治玻璃化现象 。本文通过对诱导察香石竹玻璃苗形成的几个因子的综 合分析 , 结
合玻璃苗部分生理特性的观察 ,对玻璃苗形成原因进行了初步探讨 。
1 材料和方法
1
.
1 材料及培养
外植体采用室内盆栽察香石竹顶芽 。 次氯酸钠常规消毒 , 在解剖镜下切取 2一 3 m m
茎尖 , 或带节茎段 ( l ~ 2 。 m ) 。 以 M S 为基本培养基附加 N A A 0 . 5 m g / l , B A 3 m g / l 及 不
同浓度琼脂或改换三角瓶封 口材料 , 蔗糖 3 % , pH S . 5一 5 . 8 , 培养温度 25 士 1℃ ,发光强度
1 4 0 o lx 以上 ,每 日照光 12 h 。 培养 1个月后对分化情况进行统计 。
1
.
2 生理指标分析
采用几次继代的材料分析以下指标 : 叶绿素总量 , 80 %丙酮提取 ,分光光度计定量测
定 ; 蛋白质含量 , 依文献 〔2〕提取蛋白质 , F ol in 一酚法测定蛋白质含量 ; 组织含水量 、 相对
收稿 日期 : 1 9 9 4一 1 0一 2 5 ;修回 日期 : x 9 95一 0 2一 x 7
DOI : 10. 13763 /j . cnki . jhebnu. nse. 1995. 04. 025
9 0河北师范大学学报 (自然科学版) 第1 9 卷
含水量及水分饱和亏测定 , 根据文献 〔3〕提供的方法进行 ; 组织水分形态 , 根据文献 〔3〕采
用马林契克法 ;呼吸及光合速率 ,据文献 〔3〕采用氧电极进行联合测定 。每项测定至少重复
3 次 ,取其平均值 。
2 结果及分析
2
.
1 不同惊 脂浓度 、 封 口 材料及外植休条件下玻璃苗的诱导形成
从表 1 知 , 以幼小的茎尖 (2 一 3 m m )为外植体 ,在三种琼脂浓度培养基和不同封口 材
料条件下 , 玻 漓苗诱导频率均接近百分之百 。 在 1 . 5%琼脂浓度的培养基上 ,虽有少量茎
尖形成了正常苗 , 但其基本不增殖 ,且生长缓慢 ,这和前人的研究结果川是一致的 。 但以大
的茎段为外植体时 ,玻璃苗诱导频率明显降低 , 正常苗增加 。 不过在不同的培养基上玻璃
苗出现频率仍然有明显差异 。在高浓度琼脂培养基 ( 0 . 8% , 1 . 5% )上的玻璃苗诱导频率低
于在低浓度培养基 ( 0 . 6% )上的诱导频率 , 其中又以棉塞封 口效果好于锡纸封口效果 。 上
述结果表明 , 察香石竹玻璃苗的形成可能是多种因素综合作用的结果 , 既与外植体自身的
内部因素有关 , 也与外界的培养基因子有关 。
表 1 不同培养条件及外植体对玻璃苗形成的影响
琼脂浓度
%
封 口材料 成活外植体 数
棉塞
锡纸
茎段
茎尖
茎段
茎尖
茎段
茎尖
茎段
茎尖
茎段
茎尖
茎段
茎尖
幼芽 /成活
外植体数
1
.
6士 0 . 1
1
.
5士 0 . 5
1
.
6士 0 . 5
1
.
4 9 士 0 . 4
2
.
4士 1 . 5
1
.
6士 0 5
2
.
0士 0 . 8
1
.
3土 0 . 3
2
.
6士 1 . 8
2
.
0士 0 . 4
1 2 士 0 . 3
玻璃苗 正常苗
数量 数量
9
1 2
1 6
2
%
1 0 0
1 0 0
1 0 0
1 0 0
棉塞
1 0
l 0
8 3
6 7
1 7
3 3锡纸
01
玉口占人ō了乃,占0Oq目643
棉塞
锡纸
9 1
.
2士 0 . 3 1 0 9 0
2
.
2 叶绿素和蛋 白质含量的变化
由表 2 看出 ,玻璃苗叶绿素和蛋白质含量明显低于正常苗 ,差异均达极显著 。 培养时
间延长后 ,玻璃苗叶绿素和蛋白质含量降低更为 明显 。 可以认为 ,玻璃苗不仅具有异常的
外部形态 ,其叶绿素和蛋白质代谢可能同样表现异常 。
2
.
3 呼吸 和光合速率的变化
表 3 说明 ,虽然试管苗处于碳素异养环境 , 但仍具有一定的光合能力 。 不过其光合速
率低于正常苗 ,呼吸速率也明显低于正常苗 。 由此可见 , 玻璃苗的碳素代谢不同于正常苗 ,
第 4期 赵学良等 :不同条件下赓香石竹玻璃苗的诱导形成及其生理特性研究 9 1
其代谢强度明显降低 。
表 2玻璃苗与正常苗叶绿紊和蛋白质含且的变化
叶绿素含量 ( m g/ gFW)
玻璃苗
正常苗
生长 4 0 d
生长 15 d
生长 2 0 d
0
.
104士 0 .0 04 ( A)
0
.
14 0士 0 .0 0 1(B)
0
.
58 6士 0 .3 07 ( C)
蛋白质含量印 g/ gFW)
3 4 58
.
3 3士 482 .4 ( A)
5 5 60
.
0 0土 3 9 6.8 6(B)
7 6 6 6 1
.
7 6士 0 1 10 .3 6() C
注 :表中数字后字母示差异显著性 ,相同字母差异不显著 ,不同字母差异显著 ;大写字母示达 P 一
。 . 0 1水准 ,小写字母示达 尸 一 。 . 05 水准 ,下同 。
2
.
4 含水量 , 相对含水量 ,水分饱和亏及其水分形态的变化
虽然玻璃苗总含水量与正常苗无显著差异 (见表 4 ) , 但高于正常苗 。 相对含水量则显
著高于正常苗 ,并超过 10 % 。 表明玻璃苗组织过度含水 ,处于水分过饱和状态 。
表 3 玻璃苗和正常苗呼吸速率和光合速率的变化
呼吸速率 (拌m o lo : / g FW · m i n ) 光合速率单 m o 1O Z / g F W · m i n )
玻璃苗
正常苗
生长 4 0d
生长 1 5d
生长 2 0d
0
.
0 4 6士 0 . 0 0 7 ( A ) ( a )
0
.
0 8 3 3士 0 . 0 1 4 ( A ) ( b )
0
.
1 3 6 土 0 . 0 1 ( C )
0
.
0 6 4 土 0 . 0 0 4 ( A )
0
.
0 6 9士 0 . 0 1 1 (A )
0
.
1 2 2士 0 . 0 1 9 ( B )
表 4 玻璃苗的含水量 、 相对含水量 、水分饱和亏和水分形态 (% )
含水量 相对含水量
1 0 9
.
1 2士 9 . 9 ( a )
1 0 3
.
22士 4 . 2 4 ( a )
7 2
.
0 6士 2 . 4 8 ( b )
水分饱和亏
一 9 . 12士 9 . 9
一 3 . 2 2士 4 . 24
2 7
.
9 5士 2 . 4 8
自由水 含量 束缚水 含量
玻璃苗
正常苗
生长 4 o d 9 6 . 2 7士 0 . 1 7 ( a )
生长 15 d 9 6 . 5 1士 0 . 18 ( a )
生长 2 0 d 9 0 . 6 5士 4 . 7 0 ( a )
7 8
.
4士 1 . 7 3 2 ( A )
80
.
2 0士 0 . 96 4 ( A )
6 5
.
6 8士 1 . 4 2 3 ( B )
17
.
8 7士 1 . 73 2
1 6
.
3 1士 0 9 6 4
2 4
.
9 7士 1 . 4 2 3
表 4还说明 ,玻璃苗组织水分形态也与正常苗不同 , 自由水含量显著高于正常苗 , 而
束缚水所占比例降低 。 这与其他的研究结果不同 : 5〕 ,原因尚不清楚 。 不过 由于玻璃苗干物
质累积低于正常苗 ,所以其束缚水 比例下降应属正常 。 由以上结果不难看出 , 玻璃苗水分
状况明显异常 , 组织过度含水 ,这与其透明和渍水状外观恰好符 合 。
3 讨论
本文研究结果 (表 2 , 3) 显示 , 察香石竹玻璃苗在叶绿素 、 蛋白质含量以及碳素代谢方
面不同于正常苗 。 这表明 , 玻璃苗不仅具有异常的外部形态 , 在多种代谢过程中也可能出
现了异常 。
关于玻璃苗形成机制 ,虽有一些研究 〔` 〕 ,但认识尚不一致 。 我们的研究表明 , 以大的
茎段为外植体 , 玻璃苗出现频率较幼小的茎尖低得多 。但两种外植体的分化都与培养基条
件有关 。 不同外植体玻璃苗出现频率的差异可能与其对培养基适应能力有关 。 外植体植
于培养基后 , 便失去了母体赋予的适宜的生长发育环境 , 对于较大的外植体 , 由于带有较
多的母体组织 , 对变化了的培养基环境更易于适应 , 从而使异常分化的频率降低 ; 而幼小
9 2河北师范大学学报 (自然科学版) 第9 1 卷
茎尖对培养基环境适应能力弱 , 因而异常分化的可能性增加 。
相同外植体在不同培养基条件下玻璃苗出现频率的差异 , 则反映了外界环境对分化
的影响 。 从本文 (表 l) 可知 , 提高琼脂浓度及采用棉塞封 口 ,有利于降低玻璃苗诱导形成
频率 。 据分析 〔6〕高浓度琼脂及透气性好的棉塞封 口可降低培养基水势及环境湿度 。 由此推
测 , 培养基极端的水分环境可能是导致异常分化的外在原因 。玻璃苗水分状况的异常表现
(表 4) 可能证明了这一点 。 另外 , 在我们的另一项研究中发现 , 改变培养基水势环境可使
玻璃苗转化为正常苗 , 其结果也为上述观点提供了依据 。
综上所述 , 赓香石竹外植体分化效果是它与培养基相互作用的结果 。 培养基满足外植
体分化需要 ,或外植体适应培养基的环境则导致正常分化 ,形成正常苗 ;反之则相反 。
参 考 文 献
1 卜学贤 , 陈维伦 . 试管植物的玻璃化现象 . 植物生理通讯 , 1 9 8 7 ( 5 ) : 13 ~ 18
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( 1 ) : 5 0 ~ 5 5
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1 6 4~ 1 6 9
6 G h a s h g h a ie J
,
B
r e n e k m a n F
,
S a u g i e r B
.
E f fe e t o f a g a r e o n e e n t r a t i o n o n w a t e r s t a t u s a n d g r o w t h
o f r o s e p la n t s e u l t u r e d i n v it r o
.
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,
1 9 9 1
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:
7 3~ 7 8
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D i f f e r e n t C o n d i t i o n s a n d I t
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