全 文 ：第 口 卷第 2期
1 9 95年 6月
湖北大学学报 (自然科学 版 )
J ou rn al oH fu bei UI飞 i v es ri ty (N atu r al Sei n e e e)
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湖北 百合离体繁殖中的形态发生
刘幼琪 杨 毅 周有院
`生命科学系 )
摘 要 在湖北百 合 (石抽。 、 l e。 少 Bak er )的离体繁殖中 , 进行了组织切片观察 , 其丛生苗是
通过 不定根和不定芽的发育形成的 。 不 定芽起源于鳞片叶表皮和表皮下几层细胞 ;也可发生在生
长发育中不定芽的生长锥上 , 由顶端分生组织中局部细胞分裂和分化形成不定芽原基 。 无根苗转
入 生根培养基 后 , 不定根起源于 表皮下薄壁细胞及维管组织 中的薄壁细胞 , 这些薄壁细胞分裂分
化形成 不定根原基 。 体细胞胚的发育可观察到心形胚 , 鱼雷形胚阶段 ,但这些胚状体不能进一步发
育至成熟胚 。
关键词 湖北百 合 离体繁殖 形态发生 不定根 不 定芽 胚状体
中图分类号 Q 9 4 4 . 4
利用组培技术对百 合科植物进行快速繁殖的例子很多川 , 但对其形态发生过程至今并未
见有报道 。 本文报道湖北百合鳞 片叶离体培养过程中不定芽和不定根的起源位置和发育过程 ,
体细胞胚的发生 。
1 材料和方法
1
.
1 组织培养 鳞茎消毒后 , ( 1) 将鳞片叶剥离并接种于 M S + 2 . Om g / L 6一 B A 的培养基上
诱导不定芽 。 ( 2) 将鳞片叶接种于 M S + l m g / L N A A 的培养基上诱导不定根和不定芽 。 ( 3) 将
经过继代增殖的无根苗转入 M S 培养基中诱导不定根 , 具体方法见文献 [ 5〕。 培养物均置于 25
一 2 7 一C 的恒温室培养 , 日光灯 2 0 0 0 L x 照明 ,每 日光照 1 4 h 。
1
.
2 形态发生的细胞组织学观察 取培养不同时期的外植体 , 用 F A A 固定 , 系列乙醇脱水 ,
二 甲苯透 明 、 石蜡包埋 ,切 片厚 s m m ,铁矾— 苏木精染色 . 显微镜观察并拍照 。
2 观察结果
2
.
1 初生不定芽的发生 外植体培养一周后 , 显微镜下观察到鳞片叶近轴面表皮以及表皮下
几层细胞被诱导脱分化成为分生组织 。 这些细胞的细胞质浓厚 ,细胞核大 . 细胞体积小并进行
旺盛的细胞分 裂 . 细胞的迅速增殖导致形成分生组织瘤状突起 ,其结构如图版 I : 1 肉眼观察
培养 2 周后的鳞片 ,表面出现许簇生淡绿色 . 光滑小突起 . 这些突起就是不定芽原基 。 培养 2一
3 周后 , 这些不定芽原基继而转变为不定芽 ,此时叶原基出现 ,幼叶伸长并包 围着顶端生长点
( 图版 I : 3 )
本文 1 9 9 1年 一( ) 月 16 日收至I{ 。
刘幼琪 、 杨毅等:
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2期
湖北 百合离体繁殖中的形态发扭_ _
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图版
l鳞片叶上的分生组织团 2生长锥上的分生组织团
不定根原基 及其上方 不定 芽原基 7, 8
3 不定芽 4 不定芽生长锥上原套一原
起源 于维管束及表皮表皮下薄壁组织中的不
体结构 5 , 6
定根原基
湖北大学学报( 自然科学版) 第1 7卷
21 6
图版 互
9( ) l不定根的分化1 箭头所指为 2细胞原胚 3 细胞原胚及顶细胞纵裂等发育阶段1 2原胚
及球形胚阶段1 3. 工一1 心形胚 巧 鱼雷胚 及不等长子叶1 6 尤根丛生苗
第 2期 刘幼琪 、杨毅等: 湖北百 合离体繁殖 中的形态发 生
2
.
2次生不定芽的发生 培养四周前后和在继代培养的外植体中 .可见位于不定芽幼叶上以
上述同样的方式产生分生组织的瘤状突起 ,这些分生组织团是次生不定芽原基并分化形成次
生不定芽 。次生不定芽还可以发生在初生不定芽的生长锥和次生不定芽的生长锥上 , 当部分初
生不定芽和次生不定芽正常地发育为苗时 ,可见另一部分不定芽的生长锥上被 诱导出现细胞
脱分化的现象 ,这些被幼叶包围的生长锥顶端分生组织改变 了在正常情况下应发生叶原基的
发育方向而形成瘤状突起的分生组织 ( 图版 I : 2 ) 。 这些瘤状突起也能转化为不定芽原基并发
育成为次生不定芽 。
2
.
3 不定根的发生 将无根的丛生苗 (图版 I , 16 )分割成单株转移到生根培养基中 ,位于鳞
片组织深处维管束中的薄壁细胞脱分化开始不断分裂形成在分生组织 , 分生组织逐渐向侧面
突起在未穿出鳞片组织之前已发育成为不定芽原基 ,接着分化形成具有表皮原 , 皮层原和中柱
原的不定根 (图版 I : 6 ; 图版 l : 9 , 1。 ) , 这时才开始突破鳞片组织 。随着根尖细胞不断分裂和生
长 ,不定根伸入培养基中 。 两周后 , 肉眼可见到部分无根苗基部陆续生出不定根 。 此外 ,鳞片叶
组织深处及表皮下的薄壁组织也能被诱导脱分化形成分生组织团 ,并分化出不定根原基 (图版
I
: 7
,
8 )
。 在附加 N A A ( 0 . 05 一 0 . Zm g / L ) 的 M S 培养基中 ,在鳞片叶表面发生不定芽原基的同
时 , 位于不定芽原基下方的鳞片叶薄壁组织中由分生组织团分化出布定根原基 ,接着在 _ }: 方不
定芽原基和下方不定根原基之间分化出维管组织 , 将不定芽与不定根中的维管组织连接起来
从而形成统一的维管系统 (图版 I : 5 , 7 ) 。
2
.
4 体细胞胚 的发生 在附加 B A (1 一 Zm g / )L 的 M S 培养基中培养两周后 ,部分鳞片叶上被
诱导产生少量愈伤组织 ,显微镜下观察这些愈伤组织细胞中含有大量淀粉粒 (图版 正 : 1 1 · 1 2 ) 。
三周后 , 愈伤组织表皮下薄壁细胞开始分裂进入体细胞胚的发育 。这些薄壁细胞脱分化首先进
行平周分裂 ,然后顶细胞纵裂 , 而基细胞仍横裂 ,原胚的分裂极类似 自然条件下合子胚的分裂
(图版 l : 1 1 ) 。 由于在培养条件下 ,胚发生的不同步 ,在同一愈伤组织团中可见胚的不同发育阶
段 ( 图版 I : 12 ) 。这些胚状体只有少数能进入球形胚时期 , 有的还能发育至心形胚 ,鱼雷形胚等
阶段 (图版 卜 1 2 , 13 , 1 4 , 1 5 ) 。 胚状体的后期发育不正常 ,表现在其茎尖生长点小 。 子叶在发育
的早期 已显出不等性 , 通常在鱼雷形胚时期可观察到一片子叶明显地长于 另一片 (图版 卜
1 5 )
。 未见胚状体萌发及胚根的发育 。
3 讨 论
在湖北百合鳞 片叶组织培养过程中 ,不定芽原基是外生的起源 ,鳞片的表皮及表皮下薄壁
组织迅速进行细胞分裂并明显地构成原套一原体二部分结构 ( 图版 I : 1 . 2 . 4 , 5 ) 。 表皮细胞 只
进行垂周分裂 ,表皮下细胞进行平周分裂及其它各个方向的细胞分裂 。不定根原基的分生组织
团有外生和内生两种起源方式 。在外生起源的情况中 . 表皮细胞不参与分生组织团及不定根原
基的构成 , 同时还可观察到这种根端组织中顶端细胞的排列较明显地构成三层 (图版 工 : 8) 所
以我们用组织原学说来描述根端结构的分化 。尽管不定芽与不定根均可起源于组织的表面 , 由
于这两种原基在顶端分生组织的排列方式和组成方面具有显著的区别 . 所以易于被区别出来 。
在单子叶植物安祖花的离体繁殖一文 中所报道的不定芽 由近表面分生组织团向愈伤组织表面
扩展 . 渐渐发育成为芽的生长点 〔6 」 . 文中未附有相应的照片说明 . 但所描述的过程极类似于湖
218湖北大学学报 ( 自然科学版 ) 第 1 7卷
北百 合培养中不定根的发生过程 , 所以 我们认 为如何区分不定芽原基与不定根原基是很重要
的 。 不定芽原基还可发生于初生不定芽外包叶子的第一 间隔期 , 由生长锥的基部或生长锥顶端
发生 ,这种现象极类似于在秃杉离体培养中的苗端不定芽的发生过程 〔了〕 。 从不定芽原基发生位
置我们可以 推测 : 1 . 不定芽原基由腋芽原基提前进入 活动而形成 。 2 . 叶薄壁组织被诱导产生
不定芽 。 3 . 顶端分生组织被诱导脱离正常的发育过程 , 不再产生新的叶原基而产生不定芽原
基 。
本实验中体细胞胚的起源位置均位于愈伤组织表面 。 表皮下几层细胞迅速有规律的分裂
形成不同发育阶段的胚状体 。 在子叶分化之前的各个阶段与禾本科植物甘蔗的胚状体发育相
似川 。 甘蔗虽属禾本科植物 ,其体细胞胚的发育从几个细胞到球形胚 ,类鱼雷形胚各阶段与双
子叶植物有共同之处 。 在陆地棉 、 胡萝 卜、 芹菜等植物中观察到体细胞胚发生的早期处于一个
增厚的细胞壁包 围的环境 中并被认为 “ 生理隔离 ” 是胚胎发育的前提条件 〔 9一 ` ’ 〕 , 但在我们的实
验中没有观察到这个特殊的结构特征 。 湖北百合的组培中未得到成熟阶段的胚状体结构 。 如
果试图通过体细胞建立短周期植株再生程序尚待进一步改变培养基成分 ,但从本实验结果来
看 ,这条途径远不如直接诱导丛生芽和不定根途径培养程序简单 ,且直接诱导培养丛生芽和不
定根的重复性好 ,极大提高了繁殖系数 。
致谢 本文照片摄影承易梅生协助 , 在此致谢 。
参 考 文 献
1 黄敏玲 , 陈杨春 . 库点百合的组织培养 . 植物生理学通讯 , 1 9 8 8 (5 ) : 49
2 陈为民 , 宋为民 . 卷丹 和青岛百合的组织培养 . 植物生理学通讯 . 1 98 2 ( 2 ) : 35 ~ 42
3 谢亚红 ,吴雪萍 , 宋慧芬 . 郁金香的组织培养 . 植物生理学通讯 , 1 985 ( 4 ) : 36
4 倪新 , 马毓 . 营草的组 织培 养 . 园艺学报 , 1 9 8 4 ( 3) : 2 03
5 杨毅 , 刘幼淇 , 傅运 生 . 湖北百合离体繁殖技术 . 湖北大学学报 ( 自然科学版 ) , 1 9 3 , 1 5 ( 4 乏: 4 9一 45 3
6 岑益群 ,蒋如敏 , 邓志龙等 . 安祖花离体繁殖的形态发生与理化因子效应 . 园艺学报 , 1 9 9 3 , 2。 ( 2) : 187 ~ 1 92
7 成小飞 , 李文锢 . 秃杉苗端离体培养的形态组织学研究 . 植物学报 , 19 2 , 3 4 ( 2 ) : 9 19 ~ 9 24
8 颜秋生 , 张雪琴 . 甘蔗原生质体的体细胞胚胎发生 . 植物学报 , 1 9 8 7 , 2 9 (3 ) : 242 ~ 2 4 6
9 刘春明 . 姚敦义 . 陆地 棉体细胞胚发生 及其细胞组织学研究 . 植物学报 , 1 9 9 1 , 3 ( 5 ) : 3 78 一 38 4
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第 2期 刘幼琪 、 杨毅等 : 湖北百合离体繁殖中的形态发生
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B e s id e s t he so mat ie eb m ry o o ri gin ated f ro me al lu s
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(责任编辑 游 俊 )