全 文 ：植物生理学报 , 19 87 , 1 3 ( 4 ) , 35 9一3 6 4
A ` at P勿 t oP hy s t’o log t’ca S动 l’ca
3 5夕
毛地黄 ( D仓z’t a lt’s P u rP “ 、 a )叶离体培养过程中
光质与培养基对器官发生的交互作用
倪德祥 曹勇伟 张圣方 王凯基
(复旦大学生物系 )
提 要
培养基成分影响毛地黄叶外植体的生长 , 不含 B A 的培养基中芽不能发生 , 无 N A A 的
培养基中无根发生。 光质的效应与培养基成分有关 , 黄 、 蓝、 绿光在未加有机成分 ( N A A为
0
.
l m .g L 一1 )的培养基中能促进芽的生长 , 当 N A A 为 0 . 万m g . L 一 1 时则抑制芽的生长 。红光 、
黑暗处理与培养基成分关系不大 , 一般均抑制发芽 , 根的发生不需要光 。 光质和培养基之间
有交互作用 。
关键词: 离体培养 , 光质效应 , 培养基成分效应 , 器官发生 , 毛地黄
已知光强及光周期会影响植物组织培养过程中的器官发生 , 但对光质的研究较少 ,
而且这些研究结果往往自相矛盾 (S e ibe rt 等 19 8 0 ) 。 如报道蓝光可促进马蹄纹天 竺 葵
愈伤组织的生长 , 却抑制胡萝 卜和爬山虎的愈伤组织生长。 B 6r g m a n n 等 ( 19 6 6) 认为蓝
光可 以促进烟草愈伤组织生长 , 而 B ae u hc se ne 等 ( 19 6 6 )则认为蓝光抑制其愈伤组织生
长 。 se ib er t 等 ( 19 7 5) 认为是使用 了不同波长的光和辐照度所致 , 曾在一定程度上澄清了
一些混乱: 但我们 ( 1 9 8 a5 , b , 。 )的研究中 , 即使波长和辐照度均相同 , 处理结果仍可不
同 , 表明势必还有其它因子的影响。 除了植物种类 、 不同部位的外植体等因子外 , 培养
基的组成也是重要的影响因素。
本文以不 同的培养基组成 (包括有机成分及激素配 比 ) 和光质对毛地黄叶组织进行了
诱导培养。 发现培养基中不同的激素浓度以及培养基中有机成分的有无 , 都可影响不 同
光质效应之间的差异的显著程度 。 这些为进一步探索植物组织培养过程中光形态建成的
调控和机理提供了资料。
材 料 和 方 法
将毛地黄 ( D igt a ils uP rP u aer )无菌苗先在M s( B A 1 m g L 一 1 + N A A 0 . l m g L 一 1 )培养基上进行同步培
养 , 获得叶大而整齐的材料 。 切取大小约为 5 x s m砂 的叶片 (含中脉 )为外植体 , 接入下列 8 种培养基
中 ( p H 值均调至 5 . 5 ) : ( z ) . M S 无机成分 + 3 0 9 / l 蔗糖 + B A I + N A A 0 . 5 ; ( 2 ) . M s 无机成分
+ 3 0 9 / l 蔗搪 + B A I + N A A 0 . 1 , ( 3 ) . 1 / 2 M S 无机成分 + 15 9 / l 蔗糖 + N A A 0 . 0 5 , ( 4 ) . 不含
激素的 M S 培养基 ; ( 5 ) . M S ( N A A O . 5 ) , ( 6 ) M S ( B A I ) , ( 7 ) . M S ( N A A O . 5 + B A I ) ;
( 8 )
.
M S ( N A A O
.
1 + B A I )
。
以上每种培养基均分成 6 组 ,分别放入冷白荧光 、 黑暗 、 红光 (波长峰值 6 5 2 n m ) 、 黄光 ( 5 80 n m ) 、
19 8 6年 9 月 3 日收到 。
植 物 生 理 学 报 1 3卷
绿光 ( 52 5 nm )、 蓝光 4 ( 5 nm )培养箱中培养 ,这样组成 48 组处理 ,每组重复 6~ 10 瓶 ,每瓶接种 3 片
歼 。
培养条件 温度为2 5士 20 0 ,照明采用各种光质的荧光灯管 ,调节光源距离 ,使培养物平面上的辐照
度均为 3 . 2W /砂 左右 。 除黑暗处理外 , 其它处理每日照光 10 h 。各色灯管的形状 、 长短 、 粗细均一致 ,除
白色荧光灯管为市售产品外 ,其它各色灯管及其主要技术参数均由本校电光源研究所提供 (倪德祥等
1 98 5 a )
。
培养 40 天以后 , 随机取样称重 , 测定已有至少一片幼叶的苗数以及长于 2 m m 的根数 , 用生物统
计方法处理结果 。
实 验 结 果
一 、 不 同成分的培养基对芽生长的影响
培养一周后的叶片切块均有不同程度的卷曲 , 组织肿大 。 三周 以后 , 不同处理组间
已有肉眼可见的差异 , 培养基 3 , 4 , 6 中的变化不大 , 其它处理组在叶切 口处 已有棕黄
色的愈伤组织产生 。 40 天后 , 在各种处理的培养物上 , 芽 、 根的分化差异明显 (表 l , 2 ,
3)
。 在不含 B奉的 3 , 4 , 5 培养基中均无芽的发生 , 而不含 N A A 的 4 , 6 培养基 中 基
本上无根的发生 。 方差分析表明 , 培养基的效应极显著。
二 、 不同培养基成分下光质的效应
光质的效应也不容忽视 , 尤其当培养基中不含有机成分时 , 这种光质效应更为明显 。
如在未加有机成分的培养基 2 中 , 黄光下长势最佳 , 芽的数量多而整齐 , 高度可达 Z om
以上 , 蓝 、 绿光下芽也较多 , 白光下芽虽较多 , 但高度不超过 I c m , 红光下长势最差 ,
但有较多的根发生 。 在培养基 l 中 , 可见各种单色光均有抑制发芽的作用 , 但对发根的
影响较小 , 其中红光还有显著的促进生根作用 。 而在含有机成分的培养基 中 , 各种光处
理之间的差异程度显著缩小 , 但芽的发生仍显著地受到光质的影响 , 黑暗处理及红光仍
有明显抑制发芽的作用 。 根的发生与光的有无及光质则关系不大 。
三 、 培养基成分及光质的相互作用
表 1 培养基成分及光质对生物震且的影响
T a b le 1 T h
e in if u e n c s o f m e d iu m e o m P o s i t i o n a n d lihg
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.
1 5士 0 . 0 3 0 . 2 2 土 0 . 0 4 0 . 1 4士 0 . 0 2 2 . 0 9士 0 . 19 0 . 4 5 土 0 . 0 6 0 . 4 3 土 0 . 0 8
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.
00 5土 0 . 0 0 3 0 . 0 1 1士 0 . 0 0 4 0 . 0 1 6土 0 . 0 04 0 . 0 2 4士 0 . 0 0 6 0 . 0 15 士 0 .乙0 4 0 . 0 14 土 0 . 0 0 7
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0 7土 0 . 0 1
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4 6 土 0 . 1 1
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2 1士 0 . 0 7
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.
13 土 0 . 03
0
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9 6 士 0 . 2 2
0
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0 6 土 0 . 0 2
0
.
2 4 土 0 . 0 7
0
.
2 3 士 0 . 05
0
.
7 0 土 0 . 1 4
0
.
6 5 士 0 2 3
0
.
1 1 土 0 . 0 3
0
.
2 6土 0 . 0 3
0
.
8 0 土 0 . 3 8
1
.
0 1土 0 . 1 9
0 6 8土 0 . 1夕
0
.
0 4土 0 . 0 1
0
.
2 3土 0 . 0 8
1
.
1 4土 0 . 4 2
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7 9土 0 . 16
1
.
0 4士 0 . 3 7
0
.
0 6土 0 . 0 t
0
.
2 9土 0 . 0 9
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2 3土 0 . 0 2
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.
2 3土 0 . 3 5
0
.
7 7士 0 . 2 6
1一 3 , 9 P e r le a f e xP la n t
4一 8 , 9 P e r b o t t le
4 期 毛地黄( D娜a ts liP uP r ua e r)叶离体培养过程中光质与培养基对器官发生的交互作用 3 61
表 2培养基成分及光质对芽发生的影响
Ta b e l2 h Te in 6 ue n e cs o f毗d iu犯 e om p s o it iona nd l ig ht q ua liy t n ot h e n u功 b e r o fs h o ots
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. 1一 3, n u m b e r o f sho o t s P e r le a f e x P l a n t ; * * 4一 8 , n u m b e r o f sh o o t s P e r b o t t l e
表 3 培养基成分及光质对根发生的影响
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e 3 T h e i n fl u e n e e s o f m e d iu m eoxn P
o s i t i o n a n d l ig h t q
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8 士 1 . 6
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4 土 4 . 4 4 3 . 0 土 8 . 9 4 4 . 8 土 6 . 4 5 1 . 3 土 5 . 2 3 5 . 8 士 5 . 2 5 2 . 5 土 6 . 9
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4 士 0 . 3 0 . 5 士 0 . 5 0 0 0
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6 土 7 . 0 7 7 . 2 土 1 9 . 6 5 7 . 2 土 12 . 5 5 5 . 2 土 6。 8 5 8 . 0 土 1 2 . 1 6 6 . 5 土 13 . 1
8 1 1
.
7 土 3 . 4 3 4 . 4 土 6 . 1 2 7 . 9 土 3 . 5 16 . 2 土 4 . 2 3 4 . 2 土 5 . 7 2 1 . 6 土 4 . 0
. 2一3 , n u m b e r o f r o o t s ep r l e a f e x p l a n t
二 4一 8 , n u m b e r o f r o o t , p e r b o t t l e
光质和培养基相互作用的方差分析表明 , 两者的效应并不是简单的叠加 , 而存在着
交互作用 , 光质的效应可 以随着培养基成分的不 同而改变 。 从表 1 , 2 的数据可知 , 除了
红光和黑暗处理一般均能抑制发芽外 , 黄 、 绿 、 蓝光既有促进作用 (培养基 2 ) , 也有抑
制作用 (培养基 1 ) , 这与培养基中的激素配比密切相关 。
讨 论
光质影响植物组织培养物的生长和发育 ,但这种光质效应为培养基中的成分所控制 。
B公 g m a n 等 ( 1 9 6 6) 和 B ea u hc es en 等 ( 1 9 6 6) 曾在蓝光对烟草愈伤组织生长的效应 中得
出截然相反的结论 , 虽然这种矛盾 曾被归因于使用了蓝光谱区内的不 同波长和不同辐照
度。 但应指出 , 他们的实验所用的激素也不同 , 前者用了0 . I P m Z , 4 一D , 而后者加了
2 P P m 生长素和 0 . 2 P m 激动素 , 因此 , 不能排除由于激素不同所造成的相反结果 。近
来 , 一些研究表明 , 培养基成分改变 , 确实会影响光的效应 。 如培养基 中磷酸盐 、 L 一酪
氮酸以及硫酸腺嗓吟的增加 , 促进光对马铃薯芽的诱导效应 (Mur as hi ge 等 1 9 6 8 ) , 蓝光
植 物 生 理 学 报 1 3巷
及紫外光所抑制的单冠毛菊愈伤组织的生长可以被细胞分裂素 i Zp〔 N 6一 ( △ 2一异戊烯基 )
腺嗓吟〕和矮壮素所解除 (卫ri do r g b等 1 7 95)。 i Pl et等 ( 1 8 9的也曾指出 , 白光既可促进 ,
也可抑制玉米根的生长 , 主要取决于培养基中蔗糖的水解程度 。 在我们的实验中 , 这种
光质与培养基成分的相关效应 , 比上述文献提到的更为明显 。 培养基 1 中 , 黄 、 绿 、 蓝
光均有不同程度抑制愈伤组织生长和器官分化的作用 , 而在培养基 2 中 , 这种抑制作用
被不同程度地解除 , 甚至逆转成促进作用 (黄光中 ) , 这显然与培养基中 B A /N A A 比值
有关 。
由实验结果和方差分析可看出 , 培养基中有机成分的有无 , 可影响到不同光质处理
效应之间的差异显著程度 。 光质与培养基对培养物的效应也不是简单的叠加 , 而存在着
交互作用 。 另外 , 光质对组织培养物生长及器官分化的影响 , 只表现在数量上的差异 ,
而引起质的变化的因素 , 是光的有无和培养基中的激素种类。 据此推论 , 光及激素对毛
地黄叶组织培养的影响可能主要体现在以下三个过程中:
L 影响外植体的有机物的合成 , 从而也影响了生物重量的增加 。 这时需要合适的
激素配 比 , 黄 、 绿 、 蓝光也有明显的促进作用。
2
. 影响愈伤组织的生长 。 生长过程主要受激素调节 , 当培养基中含有机成分时 ,
加适量 B A 或 N A A , 愈伤组织就能生长 , 而且不 同光质之间的差异不明显 , 说明光质
对愈伤组织的生长影响不大 。 c
3
. 影响器官分化过程 。 B A 对芽的分化是必需的 , 同时也需要一些光 , 因在黑 暗
下芽几乎不能发生 , 红光下也有一定的抑制作用 。 而根的分化 , 只需 N A A ,不需要光 。
各种激素的不同配 比也会在数量上影响组织培养物的生长和器官分化 , 如随着 B A /
N A A 比值在一定范围内的增高 , 芽的数目也增多 , 而根的数 目减少 。 这种量上的变 化
与由于光质的不同所引起的量的变化是否有联系 , 值得进 一 步 研 究 。 在 F ir db or g 等
( 1 97 5) 的纤细单冠毛菊和烟草愈伤组织培养实验中 , 曾发现细胞分裂素 iZ p 能部分地解
除蓝光 、 紫外光的抑制作用 。 他们认为 ,蓝紫光的抑制作用主要是因为 I A A 的光钝化 ,
而细胞分裂素能提高组织的内源 I A A 的水平 , 以抵消 I A A 的光钝化 , 从而达到解除抑
制的效果 。 在我们的实验中 , 也发现了相似现象 。 当培养基中 B A /N A A 比值低时 , 蓝 、
绿 、 黄光均有抑制作用 (培养基 1 中 ) , 而当B A /N A A 比值增高 (即相对减低 N A A 的含
量 ) , 则部分地解除了其抑制作用 , 甚至逆转成促进作用 。 这种现象能否 用 N A A 的 光
钝化来解释 , 还待商榷 。 不过可以肯定 , 至少某些由光控制的发育过程是与细胞分裂素
的水平有关 ( T o n g Z h e 等 19 8 3 ) 。
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4期 毛地黄 D (娜t ali sP uP r ue r) a叶离体培养过程中光质与培养基对器官发生的交互作用 3 63
参 考 文 献
曲
倪德祥 、 张不方 、 陈 刚 、 王凯基 。 光质对锦葵愈伤组织生长和发育的效应 。 上海农业学报 9 185 a, :1 39 一 46
倪德祥 张王方 、 陈 刚 、 王凯基 。 光质对康乃馨试管苗生长发育的影响 。 园艺学报 19 85 b , 1 2 : 19 7we 202
倪德祥 、 张王方 、 张茹萍、 董崇嵋 、 王凯基 。 不同波长光对斑叶海棠叶诱导器官再生的影响 。 生态学杂志 19 8 c5
4 : 5 2一 5 3
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名 e i b e r t M , W七t hc r b e e PJ , J o b D D . T h e e瓜 e t s o f li g h t i n t e n s i yt a n d s p e e t r a I q u a Ii yt o n g r o w ht a n d s h o o t
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a n d o t h e r o r g a n i e s u b s t a n e e s i n ht e m e d i u m
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n o o gr a n i e e o m P o n e n t s i n
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y e l l o w l ihg t
e o u l d e iht e r s t im u l a t e (BA / N A A 一 10 ) o r i n h ib i t (BA /
N A A = 2 )
e a l l u s g r o w t h a n d s h o o t i n i t i a t i o n
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e o n e e n t r a t i o n
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