全 文 ：植 物 学 报 9 19 3 35 ( 8) : 6 4 4一 6 4 8
A e ta Bo ta ni ca S i ni ca
植物生长调节物质对石防风体细胞胚
发生及发育的影响
夏光敏 陈惠民
( 山东大学生物系 , 济南 2 5 01 。 ()
摘 要
研究了外源 2 , 4 一 D 、 Z ` I、 , 6一 B A 和 A B A 对石防风 ( P e u c e da n u m t e l l于b i n t h a c 尸u m F is e h . )体细胞胚发生
及发育的影响 , 以及内源 A B A 在体细胞胚 发生发育过程中含 量的变化 。 内源 A B A 的含量在单细胞阶
段较高 , 细胞团及胚性细胞团时下降 , 球形胚时剧烈增高 , 随着胚的发育又下降 。 这种变化可以说明外源
A B A 在各个阶段所起作用不同的原因 。
关键词 石防 风 ;体细胞胚发生 ;植物生长调节物质 ; 内源 A B A
E F F E C T O F P L A N T G R O W T H R E G U L A T O R S O N S O M A T I C
E M B R Y O G E N E S I S O F P E U C E D A N U M T E R E B I N T H A C E U M
X i a G u a n g
一
m i n a n d C h e n H u i
一
m i n
( B
; 0 10黔 , D 尸户u ,丫 r刀 e n t , S h a n d o n g U n i~ 叹
、 . J i n a n 2 5 0 l D 0 )
A b s t r a e t
T h e i n f l u e n e e o f d i f f e r e n t p l a n t g r o w t h
r e g u la t o r
s i n e l u d i n g Z
,
4
一
D
,
Z T
,
6
一
B A a n d A B A o n
s o m a t i e e m b r y o g e n e s i
s a n d t h e a m o u n t o f e n d o g e n o u s A B A a t d if f e
r e n t s t a g e s o f e m b r y o g e n e s i s
w a s i n v e s t i g a t e d
.
T h e e f f e e t o f e a e h p l a n t g r o w t h r e g u l a t o r e h a n g e d a e e o r d i n g t o t h e
s t a g e o f e m
-
b r y o g e n e 、 15
.
1
、
h e a m o u n t o f e n d o g e n o u s A B A w a s r a r h e
r
h i g h i n s i n g l e e e l l s t a g e
,
d e e r e a s e d a t
e e l l e l u m p a n d e m b r y o g e n i e e e l l e l u m p s t a g e s a n d d r a m a t ie a l l y i n e r e a s e d a t g lo b u l a r e nt b r y o
s t a g e
,
I t d e e
r e a s e d a g a i n a s t h e e m b
r
y o d e v e l o p e d
.
T h i s e h a n g e i n a m o u n t o f t h e e n d o g e n o u
s
A l玉A e x p l a i n e d v e r y w e l l t h e d i f f e r e n e e i n t h e e f f e e t o f e x o g e n o u s A B A w h e n a p p l i e d a t d i f f e r e n t
5 t a g e
s o f e m b r y o g e n e
s
i s
.
K e y w o r d s P
e u 、沼d a n u m z e er b i n t h a c e z t m ; S o m a t ie e m b r y o g e n e s i s ; P l a n t g r o w t h r e g u l a t o r s ;
E n d o g e n o u s A B A
植物体细胞胚发 生与发育的调控 ,在理论和实践上都具有重要意义 。 利用外源激素或其它生长
调节物进行调控是最常用而 又最重要的方法 。过去的工作测定内源激素较少 , 在研究中也未注意到
收稿 11期 : 19 9 一 0 8一 2 4 接受 日期 : 19 9 2一 1 2一 3 0
内源 A B A 的测定用 南京农学院研制的 A B A 放射免疫测试药盒 ; 测定方法得到周燮 、 徐义俊 、 陈婉芬等老师的帮助和 指导 ,特此致
谊乡。
2期 夏光敏等 :植物生长调节物质对石防风体细胞胚发生及发育的影响
体细胞胚发生和发育阶段的划分 , 因此有时出现混乱或矛盾的结果 ,难以准确地分析 。 本文在石防
风体细胞胚发生研究的基础上 〔 , 〕 , 把外源激素的影响与发育阶段联系起来 , 同时测定了在体细胞胚
发育各阶段内源 A B A 含量的变化 ,试图对激素作用与体细胞胚发育阶段的关系 , 尤其在 A B A 方
面 ,能作出比较明确的阐明 。
材 料 和 方 法
石防风 (尸eu ce d a n u m et er ib nt h ac eu 、 iF s c h , )体细胞胚 的发育阶段划分为单细胞 、 细胞团 、 胚性
细胞团 ,球形胚 ,子叶胚和幼苗〔 3〕 。
外源激素作用的实验部分 ( 1) 用试管苗的根在含 0 . s m g / L Z , 4一 D 的 M S 培养基上诱导 40
天 , 表面上形成白色松散的愈伤组织 ,取此时的愈伤组织于无激素的 M S 培养液中振荡 , 过夜后即
全部分散 , 在倒置显微镜下观察 , 98 %以上为单细胞 , 以长形和椭圆形细胞为主 。 以此作为单细胞阶
段的实验材料 , 将细胞悬液等量分装到 l o m l 离心管中 ,离心后弃上清液 ,加入不同激素的培养液
(表 1 ) , 密度为 s x l o ` / tn l 。 ( 2) 将以上愈伤组织在同上的培养基上继代培养 , 2 个月左右选出呈粉
粒状部分 , 由几个到数十个细胞的细胞团组成 。 在同样激素的液体培养基中悬浮培养 , 40 夭时 ,培
养物的细胞团含量为 90 %左右 。 同上法洗涤 ,加入激素 。 ( 3) 将 ( 2) 中的细胞团转入 2 , 4 一 D 降为
表 1 单细胞至胚性细胞团阶段 2 , 4一D 、 Z T 和 A B A 的作用
T a b l
e
1 E f f e e t o f Z
, 4 一D
,
Z T a n d A B A o n t h e d e v e l o p m e n t o f s i n g le e e ll
s t o e m b r y () g e n i e e lu m p s
2
, 4 一D Z T ( m g / I ) A B A ( m g / I )
. 细胞数 细胞团 1 ` 胚性细胞团 ” C A + E C E C
( m g / I ) N
o
.
o f e e l l s C A ( % ) E C ( % ) (% ) C A + E C
( % )
0
.
1 0 0 3 7 50 9
.
8 1 3 2 2
.
8 5 7
.
0
0
.
5 0 0 3 9 00 2 0
.
1 4
.
5 2 4
.
6 18
.
2
1
.
0 0 0 3 5 6 0 1 2 3 0
.
7 13
.
0 5
.
3
2
.
0 0 0 2 7 50 2 0 2
`
0 0
.
0
.
5 0
.
1 0 34 0 0 l 3 2 5 3 8 6 5
.
7
0
.
5 0 0
.
0 1 , 0
.
0 5
,
30 0 0 以 上 0 0 0 0
0 0
,
0 5
, 0
.
1 , 0
.
1 M o r e t h a n 3 0 0 0 0 0 0 0
0 0
.
5 0 3 0 0 0 以上 0 0 0 0
0 0 0
。
0 1
.
0
。
0 5
。
M
o r e t h a n 3 0 0 0 0 0 0 0
0 3 0 0 0 以 上
0 0 1 M
o r e t h a n 3 0 0 0
30 00 以上
M
o r e t h
a n 3 0 0 0
C A
.
C e l l a g g r e g
a t e E C E m b r y o g e n i e e l u m p
l) 细胞团和胚性细胞团以每个相当于 1个细胞计数 。
E a e h C A o r EC w a s e o u n t e d a s o n e e e ll
.
0
.
l m g / L 的 M s 培养液 中继代 2一 3 次 ,此时细胞 团长大 , 其表面或 内部的某些细胞成为体积小 、
胞质浓厚的分生细胞 ,它们以后将进一步发育为体细胞胚 ,此时的培养物进入胚性细胞团 (或胚性
微愈伤组织 )阶段 , 在光镜下呈现为致密黑色团块 。 用无激素培养液清洗两次以除去 2 , 4 一 D , 以 1。`
个胚性细胞团的密度分装和培养 ,观察不同外源激素的作用 。 ( 4) 将胚性细胞团在无激素培养液中
转代培养 , 20 天后可从中挑出球形胚 ; 35 天后挑出子叶胚 。 以上各种悬浮培养物在不同培养液中每
7一 10 天换液一次 。 ( 5) 把 4 中的体细胞胚转入无激素的 M S 培养基上 ,一星期左右便可发育为幼
苗 。 选取 1 . sc m 左右长的幼苗备用 。
内源 A B A 测定取同上各阶段材料 ,但单细胞阶段 另加一个起始培养物在 Zm g / L Z , 4一 D 中培
养 1 个月 。 各阶段样品用无激素培养液洗涤 2 次 (幼苗除外 )后 , 用滤纸吸去多余的水分 ,等量称取
50 o m g
,按 A B A 放射免疫程序制样 、 测定和计算内源 A B A 的含量 〔 ’ 〕 。
植 物 学 报 3 5卷
结 果 和 讨 论
(一 )外源生长调节物对体细胞胚发生的作用
1
、 单细胞至胚性细胞团各阶段 2 , 4一 D 、 Z T 和 A B A 的作用 单细胞在不同组合的生长调节物
中继代培养 (每 7 天换液 1 次 ) , 40 天时 ,单细胞发育为细胞团和胚性细胞团 (表 1 ) 。 从表 1 可见 , 2 ,
4
一
D 对石防风体细胞胚的诱导 (胚性细胞团的产生 )是必须的 , 不同浓度产生不同的效果 。 在 0 . 1一
l m g / L 范围内都能诱导单细胞分裂成细胞团及进一步发育为胚性细胞团 , 0 . s m g / L 是对细胞团产
生的最适浓度 ,但细胞团发育为胚性细胞团 , 较低的浓度更合适 。 如果浓度 升高 , l m g / L 时仅有极
少数的胚性细胞团形成 。 Zm g / L 时 ,不仅没有胚性细胞团出现 , 甚至细胞团也极少生成 。
当把在不同浓度 ( 0 . 1一 Zm g / L )的上述培养物转移至无激素的培养基中 , l m g L/ 以下的在 20
夭内都先后发生了体细胞胚 ,而来源于 Zm g / L 的 40 天仍无体细胞胚的发生 。 前人在许多工作中都
得到 2 , 4一 D 诱导体细胞胚的发生而抑制其进一步发育的结果 〔 2〕 ,我们的结果与之一致 。 不过我们的
实验可清楚地看到 2 , 4一 D 对体细胞胚不同发育阶段的影响是不同的 。 玉米素在体细胞胚发育的不
同阶段作用与 2 , 4一 D 的存在有关 ,单独存在时它不能诱导单细胞的分裂 , 因而也不可能产生其后
各阶段的产物 ,但是对于细胞团它却有促进向胚性细胞团发育的作用 。 在细胞团阶段加入 0 . l m g / L 、
Z T
,与不加激素及加 。 . l m g / L Z , 4一 D 作比较 , 10 夭时胚性细胞团的比例分别为 67 肠 、 40 %和 26 % 。
当 Z T 与 2 , 4一 D 共同作用时 ,在单细胞阶段 Z T 对 2 , 4一 D 却起到协同作用 ,可以产生比原来更多的
胚性细胞团 (表 1 ) 。 前人在茵香悬浮液的体细胞胚发生工作中〔` , , 也发现在 2 , 4一 D 诱导期的前 3 天
加入 Z T 类似物 (异戊烯腺嚓吟或异戊烯腺昔 ) ,可使培养物中有更多体细胞胚的形成 ,他们解释为
因细胞分裂素类刺激了细胞分裂而导致形成更多的胚 , 但这样解释仅是间接的推论 ,并没有用分阶
段的培养物的试验直接验证 。 从单细胞到细胞团及细胞团到 胚性 细胞 团 的发育过程 中 , 0 . 01 一
0
.
l m g / L 范围内的 A B A 无论单独或与 2 , 4 一D 一起都有抑制作用 。 实验观察表明 ,在单细胞及已经
形成细胞团的培养物中加入 0 . l m g / L A B A ,它们不仅不能继续分裂 ,甚至引超彭斩衰老和解体 。
2
、胚幽田胞团至体细胞胚及其萌发时激素的作用 把胚性细胞团培养在 0 . sm刃 L 以上 2 , 4一 D ,
_ 毛 3 0 0 4 权日认 1 , 、 、
\ 卫 } 了 、 _翻 象一 } 禹, 、 、幽 岛 ` UU」丁尺 、 、 I缪 居 冲人 ~ 户、 等、 、毓 吮 片 声1 _尹一 r 、 、长 日 . 工 , , ` 一 、 、 _” “
{位一一一土O J 05 l t oe o n c e n t r a , 10 。 。 f澄雳攀器t、 r。 g u , a t o r ( m g 、 。 )
图 l 月卜性细胞 lA至体细胞胚 阶段 Z丁 、
6
一
B A 和 A B A 的影响
E f f e e t o f Z T
,
6
一
B A a n d A BA o n th e d e v
e
l o p m
e n t
o f e m b r y o g e n i e e lu m p t o s o m a t i e e m b r y o
.o 二 o6
一
B A △一△ Z T 口一口 A B A · 无激素
或 2 , 4一 D 加 6一 B A 或 z T 中都观察不到体细胞胚
的形成 , 而在无激素培养基中 , 3 周前后即可产
生体细胞胚 , 故此时 2 , 4一 D 由诱导作用转为抑
制 。 但单独 Z T 、 6一 B A 及 A B A 都能促进体细胞
胚的形成 , 培养 40 天时的结果见图 1 。 6一 B A 促
进作用的浓度范围较宽 , Z T 较窄 ,但 Z T 的促进
作用比 6一B A 更明显 。 细胞分裂素类对体细胞胚
发生的作用 , 前人在不同植物上有过不一致的结
果 , Z T 多有促进作用 。
在 胡 萝 卜体 细 胞 胚 发 生 中 , F uj im u ar
( 1 97 5 ) 〔5〕发现 Z T 促进体细胞胚发生 , 其最适浓
度为 1 0一 ’ m ol / L , 与我们的实验基本一致 。 但他
们发现 6一 B A 和激动素不但没有促进作用 ,反而
抑制体细胞胚形成 。 值得注意的是 A B A 对此阶
段的发育却从抑制转为促进 , 但其作用范围窄 ,
N o n e p la n t g or w t h r e g u l a t o r
2期 夏光敏等 :植物生长调节物质对石防风体细胞胚发生及发育的影响
浓度在 0 .0 1一 0 .lm g/ L 之间 。 它与 T z、 6 一 BA 不同 ,虽可促进胚性细胞 团形成体细胞胚 ,但对子叶
胚发育为幼苗有一定抑制作用 。 在无激素或 Z T 培养液中 ,子叶胚一经形成 3一 5 天即成幼苗 (在
Z T 存在时更快 ) ,而在 A B A 中 ,子叶胚形成后不能在培养液中进一步发育 。 A B A 对体细胞胚发生
发育的作用过去已有一些工作 ,在柑桔胚珠的愈伤组织体细胞胚发生中 , A B A 在生理浓度 ( 1 0 ” ,
1 0一 6 )时促进体细胞胚发生 , 当浓度升高时促进体细胞胚完全成熟而抑制萌发〔 7〕 。 在大豆 〔6〕 、 向日
葵 〔幻等几种植物中 , A B A 可促进体细胞胚的成熟 。 A B A 在体细胞胚发生发育中既有抑制又有促进
的作用 ,与不同发育阶段内源 A B A 含量的变化密切相关 。 表 2 说明 , 不同种类生长调节物在石防
风体细胞胚发育各阶段所起的作用是不同的 。
表 2 2 , 4一 D 、 Z T 和 A B A 在石防风体细胞胚不同发育阶段的作用
T a b l e 2 E f f e e t o f Z
, 4一 D , Z T a n d A B A o n d i f f e r e n t s t a g e s o f e m b r y o g e n e s i s o f P e u c e d a n u功 t e er 阮九 t h a c eu m
激素 单细胞 S C 细胞 团 C A 胚性细胞团 E C 体细胞胚 E
H o r m o n e ( m g / L ) 告 去 十 十细胞团 C A 胚性细胞团 E C 体细胞胚 E 幼苗 PI
2 , 4一 D 0
.
1一 1 十 +
2
Z T 0
.
0 5一 0 . 5 + + +
A B A 0
.
0 1一 0 . 1 +
C A
. 细胞 团 EC . 胚性细胞团 E . 体细胞胚 lP . 植株 S C . 单细胞
+ 表示促进 , 一 表示抑制 , C A . e e l l a g g r e g a t e E C . E m b r y o g e n i e e lu m p E . E m b r y o id p l p L a n t l e t s e . s in g l e e e l l . + . p r o -
m o t i v e 一 I n h ib i t i v e
(二 )体细胞胚发育各阶段内源 A BA 的变化
以上不同发育阶段样品内源 A B A 的放射免疫测定所得结果见表 2 。 由表 2 可知 , 内源 A B A 在
单细胞阶段较高 ; 细胞团和胚性细胞团阶段下降 ;到球形胚急剧升高 ,以后又逐渐降低 , 这说明外源
A B A 对体细胞胚发生和发育影响的原因及根
据 。 外源 A B A 抑制早期的细胞分裂 ,使单细胞
不能形成细胞 团及胚性细胞团 。 而 内源 A B A
测定 ,在 0 . s m g / L Z , 4一D 中的起始单细胞 ,其
内源 A B A 含量很高 ,进一步发育时 (细胞 团 、
胚性细胞团 )含量则逐步降低 。 因此 ,在单细胞
阶段和细胞团阶段加入外源 A B A 势必起到抑
制作用 。 当细胞团发育为胚性细胞团后 ,外源
A B A 可促进体细胞胚的形成 。 此阶段加入 。
01 一 0 . l m g / L 范 围内的 A B A , 可使体细胞 胚
数 目比无激素培养中提高 2一 4 倍 , 胚性细胞团
发育为球形胚时内源 A B A 含量急剧升高 , 故
外源 A B A 的加入 ,榭廖」促进球形胚形成的作
表 3 体细胞胚发生各阶段内源 A B A 的含 t
T a b l e 3 T h e e o n t e n t o f e n d o g e n o u s A B A d u r i n g
d i f fe r e n t e m b r y o g e n e t i e s t a g e s
样品 A B A ( p g /m g f r . w t ) %
S a m P l e
起始培养细胞 S C 8 2 5 . 7 4 0 . 4
细胞团 C A 2 6 1 . 3 1 2 . 8
胚性细胞团 E C 2 1 5 . 8 1 0 . 6
球形胚 G E 1 3 1 9 . 6 6 4 . 6
子叶胚 C E 8 0 1 9 3 9 . 2
幼苗 IP 3 7 3 . 0 1 8 . 3
单细胞 S C 2 0 4 2 . 7 1 0 0
Zm g / L Z
, 4 一 D
C A
.
C e l l a g g r e g a t e C E
.
C o t y l
e
d o n
a r y e m b r y o E C
E m b r y o g e n i
e e l u m p G E
.
G l o b u l a r e m b r y o P I
J
p l a n , l e , S C
·
,S`
n g le c e ll
用 。 实验同时还指出 , A B A 抑制子 叶胚萌发成幼苗 ,从 内源 A B A 含量分析 , 在子叶胚和幼苗阶段
又一次下降 ,看来幼苗的形成需要降低 A B A 。 R aj as e k ar a m 等 ( 1 98 2 ) 〔” 在葡萄体细胞胚的萌发过程
中曾测定过内源 A B A 的含量 ,也发现从球形胚到子叶胚阶段内源 A B A 减少 。 值得提出的是 ,如果
把起始单细胞培养在 Zm g / L Z , 4一 D 的液体培养基中 , 悬浮细胞一直停止在单细胞阶段 ,此时内源
A B A 水平最高 (表 3 ) 。 是否 2 , 4一 D 对体细胞胚发生的影响也是通过 内源 A B A 而发生作用 ? 其它激
素是否也如此 ? 这是一个需进一步探讨的问题 。
6 48 植 物 学 报 3 5卷
参 考 文 献
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周俊彦 , 19 81 : 植物体细胞在组织培养中产生胚状体 。 植物生理学报 , 7 : 389 一 3 93 。
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D
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P i n e l l a a n i
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D
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H
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W
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s u p p r e s s i o n b y G A
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K
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P l a n t a , 1 5 4
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