全 文 ：第 卷第 期
年 月
激 光 生 物 学 报 ,`
· 一 ·
氮离子注入对草麻黄成熟胚诱导愈伤组织的影响
汪结明 , 李玉峰 , 刘秀丽
湖南科技大学生命科学学院 , 湖南 湘潭
摘 要 以一草麻黄为材料 ,研究了不同剂量的 注`人对成熟胚诱导愈伤的影响 , 并对激素配比进行了优化实
验 。结果显示 对于草麻黄成熟胚愈伤诱导及继代培养 ,最佳激素配比为 扩 , 一 岁 一 。剂量
为 一 “ , 的氮离子注人成熟胚后 ,其存活率与对照相比显著下降 的氮离
子注人处理能显著提高愈伤组织的诱导率 此外 ,各继代时段 , 一 耐 的 个氮离子注人处理
其愈伤组织增长速度均高于对照 , 且随着注人剂量的增加而加快 。
关键词 氮离子注人 草麻黄 愈伤诱导率 愈伤增重倍数
中图分类号
文献标识码
文章编号 一 一犯 一
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酬 , 一 留场一 十 》 一
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一。 ,
十 如 。 一
草麻黄 , 草本状小灌木 ,木质茎
短 ,常似根状茎 ,甸甸地上或横卧土中 ,是闻名于世
界的中药 ,其主要药用成分为麻黄碱和伪麻黄
碱百`一, 〕。在我国已有悠久的药用历史 ,为我国特产 。
草麻黄具有发汗 、平喘 、利尿的功效 ,用于治疗风寒
感冒 、恶汗发热 、急慢性支气管炎 、肺炎 、急性肾炎等
收稿 日期 习 习 修回日期 刃 一
基金项目 湖南省教育厅项目资助
作者简介 汪结明 一 , 男 ,安徽望江人 , 讲师 , 博士 , 研究方向为园林植物应用 。 电子邮箱
通讯作者 李玉峰 一 ,男 ,蒙古族 ,内蒙古科右中旗人 ,湖南科技大学副教授 ,博士 , 博士后 ,主要从事离子
束生物工程学方面的研究 。 电子邮箱 四 ·
激 光 生 物撒 儿 王 别 罕 寸反 第 卷学 报
疾病 碑〕。目前草麻黄资源较为稀少 ,如何通过生
物技术的手段培育出产量更多的性状更优良的品种
是重要的研究课题 。
低能离子 一 注人生物体是一种新型
诱变育种技术 ,相比传统的辐射诱变育种技术具有
轻损伤 、高突变率 、安全性高等特点。此技术己被广
泛应用于多种粮食作物及经济作物的诱变育种中 ,
并取得了较好的经济效益 〔石〕。但该技术在诱变育
种应用方面 ,大多注人对象是作物种子 ,对以成熟胚
为注人对象并继续进行愈伤组织的诱导的研究鲜见
报道 〔习卫。因此 ,离子注入技术和组织培养技术若能
有机的结合 ,将拓宽离子束生物工程的研究范畴 ,同
时也会为诱变育种提供一种新的方法 。
本研究通过对不同剂量的 十注人后的草麻黄
成熟胚进行组织培养 ,并对激素配比进行优化实验 。
探讨 `注人对成熟胚的存活率 、愈伤诱导率以及愈
伤增重倍数的影响 。这一研究将为植物低能离子束
的遗传改良提供理论或实践依据 。
材料与方法
材料
草麻黄种子为中国农科院草原研究所赠予 。
实验方法
十注入处理 离子注人成熟胚方法是取当
年收的新鲜麻黄草的种子去壳 、软化处理 ,切下胚
部 ,均匀排列于无菌培养皿中 ,在超净台上无菌吹干
后 ,接受能量分别为 和不同剂量 `的脉冲式
注人处理 。注人剂量范围为 一 “ 户
, ,每处理组间隔 。对照组种子
同样放到靶室中 ,但不接受离子注入处理 。
诱导培养基的配比优化 将 , 一 和
分别设计成 、 、 留 三个梯度 ,进行配比优
化 ,并比较愈伤诱导率 、出愈伤时间 。
光照培养和存活率统计 将离子注人的处
理组和对照组草麻黄从靶室取出后 ,每组随机选
粒移至生化培养箱 ℃条件 内培养 ,先在清水中
浸泡 ,再摧芽 ,然后移至 培养基上 。
℃光照培养 ,每天光照 ,光强 ,
统计存活率 。实验重复 次 ,统计平均值 。
培养方法 将离子注入的处理组和对照组
成熟胚随机取 粒 ,流水冲洗 ,用解剖刀去
除壳 假种皮 的下半部分 将去壳部分与培养基接
触 ,用 的酒精表面消毒 后 ,再用 的
氯化汞溶液处理 巧 ,然后用无菌水冲洗至少
次 。超净台中用无菌手术刀切下胚部 ,接种在不同
激素配比的愈伤诱导培养基上 。每 周继代一次 。
随后检测愈伤诱导率及愈伤增重倍数 ,实验重复
次 ,统计平均值 。
统计方法 成熟胚存活率 二存活的成熟胚
数 接种成熟胚数
愈伤组织诱导率 二愈伤组织块数 接种成熟胚数
愈伤组织增重倍数 二 本次继代时愈伤重量 一上次
继代时愈伤重量 上次继代时愈伤重量
结果与分析
不同激素配比对草麻黄愈伤诱导率的影响
在先期试验中 ,按草麻黄组织培养相关的报道
进行了试验 ,但多次重复试验愈伤诱导率都不高 ,
于是在上述培养基的基础上作了大量的激素配比优
化 。如表 所示 在 , 一浓度为 酬 , 一 浓度
为 岁 时 ,草麻 黄成熟 胚愈 伤诱 导率 最 高
士 ,愈伤出现时间最短为 ,由此
可以得出草麻黄诱导愈伤培养基的最佳激素配比是
酬 , 一 岁 一 。同时 ,在实验过程中
还发现 ,在诱导培养基中另外加入 岁 ,实
验效果更佳 。进一步的实验发现 ,诱导培养基也是
最佳继代培养基 , 一
。
表 不同激素配比下草麻黄成熟胚愈伤诱导率
和出愈伤时间
即
激素配比 岁 愈伤诱导率 出愈伤时间
, 一 一
土
士
士
士
士
士
不同剂量的 注入对草麻黄成熟胚存活率
的影响
由表 可知 ,不同剂量的 十注入对成熟胚存活
第 期 汪结明等 氮离子注人对草麻黄成熟胚诱导愈伤组织的影响
率的影响总体呈现出下降的趋势 ,不同剂量差异较
大 。与对照组相 比 ,只有剂量为 一
的 个 十注人处理成熟胚的存活率变化不
大 ,其他处理均随着离子注人剂量的增加 ,成熟胚存
活率显著降低 ,且下降幅度逐步变大 。 一
的 个 注 人处 理 分 别 下 降 了
, , 。其原因可能是离子注人
对成熟胚造成了损伤效应 ,且注人剂量越大 ,损伤效
应越强 。
导率提高外 ,还可提高愈伤组织的质量 。形态观察
发现 ,经多次继代后 , 十注入处理与对照表现出较
大差异 , 对照的愈伤组织颜色较暗 , 甚至褐化 ,质地
较为疏松 ,非胚性愈伤较为明显 。而注人剂量为
` 扩 处理时 ,愈伤组织颜色金黄 ,质地
紧密 ,颗粒状胚性愈伤特征明显 如图 、图 。
表 不同剂量的 十注入草麻黄成熟胚的存活率
和愈伤诱导率
如
十
十注人剂量 成熟胚的存活率 成熟胚的愈伤诱导率
酬 ,
叮 叮。
士 土
土 士
土 土
士 土
士 土
土 土
图 经 十注入处理和 次继代后的愈伤组织
十
不同剂 , 的 注入对草麻黄成熟胚愈伤诱
导率的影响
从表 还可看出 ,不同剂量 十注人对草麻黄成
熟胚愈伤组织诱导率具有不同程度的影响 。与对照
相比 , 十注人剂量为 时 ,成熟胚
愈伤组织诱导率有增大的趋势 ,提高了 ,但差
异未达到显著水平 十注人剂量为 “
扩 时 ,成熟胚愈伤组织诱导率达到了 ,提高
了 ,这说明低剂量的 十注人能提高成熟胚愈
伤组织的诱导率 ,尤其是剂量为 “ 澎
的处理 ,提高效果最显著 。然而在 注人剂量范围
为 “ 一 ` 时 ,成熟
胚愈伤组织诱导率比对照显著降低 ,且随离子注人
剂量的增加 ,诱导率逐渐降低 ,且下降幅度逐渐变
大 ,分别下降了 ,巧 和 。其原因可能
主要是离子注人对成熟胚造成了损伤效应 ,使一部
分成熟胚致死 ,影响了其愈伤组织诱导率 。
不同剂一的 注入对草麻黄愈伤组织生长
状况的影响
注入成熟胚后 , 除能使草麻黄愈伤组织的诱
图 经 次续代后的对照愈伤组织
愈伤组织生长状况的好坏和生长速度都直接影
响其分化和再生的效率 。实验用相同时间内愈伤组
织重量增加的倍数来评价愈伤组织生长的快慢 。由
表 可知 , 注人能使成熟胚诱导的愈伤组织生长
加快 。在同一个继代时间段 ,各剂量的 十注入处理
除 以外均比对照的愈伤组织增长
迅速 , 且随着注人剂量的增加而加快 ,说明 十注人
能明显加快愈伤组织的生长速度 。而剂量为
3 3 2 激 光 生 物 学 报 第 卷
的处理却低于对照 ,这可能是因为 十
注人剂量存在阂值 ” 。从继代次数的增加与增重
倍数的变化趋势来看 ,各处理与对照有较大差异 。
对照随着继代次数的增加 ,增重倍数逐渐降低 ,而其
他各处理均出现先加快后变缓的趋势 。这说明 干
注人能延长愈伤组织持续生长的时间 ,以致愈伤生
长更健硕 ,有利于提高分化和再生的效率 。
表 不同剂量的 注入麻黄草成熟胚后的愈伤
增重倍数
己
肠 、
注入剂量
,
弓`乙且,︸,︸只一︶、勺者︷曰城咬,了产,︸勺白八、件,︶了,︸勺门乙`︶,︸、叹」
注 , , , 分别表示第 , , 次继代时的增重倍数
, ,
,
讨论
从实验结果看 ,剂量范围为 一
扩的 十注人会显著降低草麻黄成熟胚的存活
率和愈伤诱导率 ,且随着注人剂量的增加 ,草麻黄成
熟胚的存活率和愈伤诱导率会逐渐降低 ,且下降幅
度逐渐变大 。分析其原因可能是 离子注人对生物
的损伤效应所导致 。因为具有一定能量的离子在注
人过程中由于离子的溅射作用和电子的溅射作用会
对细胞造成严重的蚀刻 〔 。靶物质表面蚀刻形成
的许多孔洞 ,会加剧胚中水分的散失 ,从而降低了成
熟胚的存活率和愈伤诱导率 。且在所用离子能量一
定的情况下 ,刻蚀程度与剂量基本上成线性关
系 ”〕。所以随着注入剂量的增加 ,麻黄草成熟胚的
存活率和愈伤诱导率会逐渐降低 。至于 一
` , 的 个 `注人处理成熟胚的存活率与
对照相比变化不大 ,可能是因为较低剂量的离子束
未对愈伤造成明显损伤 。
适当剂量的 注人能提高愈伤组织诱导率 、加
快愈伤组织生长速度 。究其原因可能有两个方面
一方面 ,离子注入能增加生物体内自由基的含量 ,钙
含量的增加会刺激胚芽内超氧化物歧化酶 活
性和过氧化氢酶 、过氧化物酶 的活性
相应增加 ,相应一些非酶类自由基清除物质如谷胧
甘肤的含量也有所增加 。在注人剂量还不能使生物
体受到严重的或致死突变时 ,离子注人就会促进愈
伤组织的生长 〔`工。另一方面 ,带电粒子 十 注人
成熟胚内部会打破成熟胚内部的电性平衡 ,从而产
生的微电流电位差使细胞内源生长素从低电位向高
电位运输 ,因为电位差是生长素极性运输的重要动
力 ,而且影响膜的通透性 ,及其它极性分子的运动 ,
于是改善了细胞的吸收和运转物质 主要是营养成
分 的能力 ,从而促进了愈伤组织的生长 ” 〕。
〕 杨广兴 , 李胜 , 李唯 , 等 几种外源含氮化合物对草麻黄愈
伤组织增殖和麻黄碱含量的影响 〔 植物生理通讯 , ,
, 一
一 , , ,
〕
群 , , , 石
〔 」 李胜 , 杨德龙 , 李唯 , 等 不同种子处理和栽培因子对草麻
黄种子成苗率的影响仁 草业科学 ,
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黄九林 , 魏春雁 草麻黄最佳采收期研究 〔 」安康学院学
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【 周长芳 , 钦佩 低能重离子生物学研究进展 〔 」南京林业
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仁 李玉峰 , 梁运章 , 余增亮 低能 注人紫花首箱生物学效
应初步研究 〕草业科学 , , 一
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第 期 汪结明等 氮离子注人对草麻黄成熟胚诱导愈伤组织的影响
〔
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领红梅 , 郝冀方 , 卫增泉 重离子束对牧草的改良【〕 辐射
研究与辐射工艺学报 , 石
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袁世斌 , 卫增泉 离子束在生命科学领域的应用仁 甘肃
科学学报 , , , 一
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黄群策 , 李玉峰 离子束生物技术在水稻育种中的应用前
景 〕杂交水稻 , , 一
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李永红 离子束的生物效应及诱变机理研究进展 〔 河南
农业大学学报 , , ,
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余增亮 , 邵春林 , 杨剑波 离子刻蚀生物样品的初步研究
〔 〕安徽农业大学学报 , , 一
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李玉峰 , 梁运章 , 吕剑刚 低能 十注人对紫花首蓓生理生
化的影响 〔 内蒙古大学学报 自然科学版 ,
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吴旭红 , 孙为民 , 张红燕 静电场对植物的生物学效应
【〕 黑龙江农业科学 , ,
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