全 文 ：第5 2卷 第魂期
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4
山 东 大 学 学 报 ( 自然科学版 )
JO U R N人 L O F S HA N D O N G U N I Y甘RS I T Y
1 9 9 0年 1 2月
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1甘9 0
石防风胚性愈伤组织的诱导和
体细胞胚的发生
夏光敏 陈惠民 黄粤 *
( 生物系 )
摘 要
石防风幼 苗的根在含。 . 1 一 50 m g / L Z , 4 一 D的 M S 培养基中能诱导产生愈伤
组织 , 最适 浓度 为 o . s m g / L . 愈伤组织 来源于中柱 内部的 细胞 。 在 0 . 5 0 9 / L
2
, 4 一 D存在下 , 细胞分 裂生长并发育至胚性 细胞团或原胚 , 转移至无 激素培养
基后 , 愈伤组织表面及内部分化 出发育阶段不同的体细胞胚 , 最后 发育成为完
整植株 。 在初 生幼 苗的胚抽上 ( 有时在根或叶 ) 常有次级胚的发 生 , 它们能继
续长成次级苗 , 并 在苗上再次长胚 , 如此不 断 , 直 至多次 。 由此可 见石 防风体
细胞胚发生的能力 , 是十 分强 大的 。
关键词 : 石防风 , 体细胞胚发生 , 再生植株
自从 R e i n e r t与 st e w a r d 1 9 5 8年 几乎同 时在胡萝 卜的组织培养及细胞培养中发现植
物体细胞胚的发生以来 , 这方面的研究已日益扩大和深入 , 无论在理论上及实践 _ L均具
有重要的意义。 胡萝 卜是伞形科植物 , 是 以往研究体细胞胚发生最通用的材料 。 我们在工
作中发现该科中有许多种中药也具有类似胡萝 卜的体细胞胚发生特点 , 是研究体细胞胚
发生的良好实验系统 , 这不仅有助于体细胞胚发生理论的探讨 , 而且也为利用细胞工程
繁育这些中药打下基础 。 石防风 ( p o ce d a : 。二 t er 时认 t无ac 二 m ( iF cs h . ) iF s c h . e x T o r “ 2 . )
是我们研究中的一种 , /现仅将石防风在固体培养基上的体细胞胚发生报导于下 。
1 材料和方法
外植体为试管苗的根 , 选用长约 1 . s c m正在生长的根 , 将前端 切成 3一 s m m小段 ,
接种 。
基本培养基为 M S , 按实验设计加入不同浓度激素 , 在 1 . I k g / c m “压力下灭菌 15 m i n .
培养温度25 士 1℃ , 光照强度约 1 5o ol x ,光照时数约 12 h / d .
石腊切片用卡诺液固定 , 苏木精染色 。 扫描电镜用 80 纬乙醇固定 , 茨烯干燥 ￡’ 了。
巾现在青岛市农业科学研究所工作
收移日期: 1 9 8 9一 0 9一 o日
第4期 夏光敏等. 石防风胚性愈伤组织的诱导和体细胞胚的发生
2 结果与讨论
2
.
1 胚性愈伤组织的诱导
试管苗的根在2 , 4 一 D 0 . 1~ 50 m g / L的范围内均能产生愈伤组织 。 2 , 4 一 D 浓 度与愈伤
组织生长的关系见图 1。
喊侧筑豁朗坦徽P导
一 D 浓度 / m g
图 1 不同浓度 2 , 4一D对愈伤组织生长的影响
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.
2 T h e s n f l u e n e e o f d l f f e r e n t Z
,
4一D e o n e e n t r a t i o n s
o n t h
e g r o w t il
o f e a l l u ,
由图 3见 , 2 , 4 一 D浓度与愈伤组织生长的关系是一条单峰曲线 , 0 . 5二 g / L 是 根愈伤
组织生长的最适浓度 , 4 d5 的愈伤组织鲜重为原来外植体的 4 0 倍左右 。
把在 。 . s m g / L Z , 4 一 D培养基上诱导 Z d后 的 很切片观察 , 可以见到皮层以内中柱的
薄壁细胞发生分裂 ( 图 2 一 ( l) 箭头 ) ; s d后细胞增殖至几层 ; 1d0 时沿根的纵 轴到 处形
成丘状突起 ( 图 2一 ( 2 ) ) , 皮层开始解体 ; i s d后这些 细胞 分裂 增大 , 形成 愈伤组
织 , 布满整个根段的外部。 长大后的愈伤组织呈灰白色粉粒状 , 十分疏松 ( 图 2一 ( 3 ) ) 。
在 o . s m g / L Z , 4 一 D存在下生长及继代的愈伤组织在生 长 的同时也开始细胞及组织
的分化。 把培养 60 d以上的疏松愈伤组织在水中摇散 , 可以见到下列 各种 类型的细胞和
组织 : ①形状不规则的长形大细互断 ②小而近球形的胞质浓厚的细胞 , ③ 由小细胞分
裂而成的细胞团 , ④致密的胚性细胞团 ; ⑤原胚 。 上述各成分在数量上的比例受愈伤组
织继代时间的长短和 2 , 4 一 D浓度的大小所影响 。 继代时间延长或 2 , 4 一 D 浓度 降低有利于
生成更多的胚性细胞团和原胚 , 但无论如何 , 2 , 4 一 D在一定浓度 ( 0 . 弓m g / L ) 以上 , 原胚
不再向前发育 。
把在固体培养中见到的成分和在液体培养中 [ “ ’的比较 , 一个明显的区别是在固体培
养中很少有丝状体 ( 由长细胞内部分裂形成的多细胞丝状结构 )出现 ,而在液体中却经常
见到 , 这可能是在液体中每个单细胞都直接受到外部营养及激素的作用 , 因此即使巳进
入伸展期的长细胞 , 仍然有一些可以进行分裂。
5 24 山 东 大 学 学 报 ( 自然科学报 )第5 2卷
还有一个值得一提的问题是双子叶植物对 2, 4 一 D是敏感的 , 但 石防 风的 _根在高达
50 m g / L浓度下却仍能产生少量愈 伤组织 。它们也是来源于中柱 ,但仅在切段切 口及某些
位点上的中柱内细胞发生 , 并缓慢地向外扩展 (图 2一 ( 4 ) ) , 最终形成小愈伤组织 。这样高
浓度 2 , 4一 D 下形成的愈伤组织后来在分化培养基上仍能分化出植株 , 只是所需要的一时间延
长到半年左右 , 开始分化出来的叶片有些变得纤细和卷曲 , 后来才逐渐长出形态上正常的
叶片来 。 在这样高浓度 2 , 4 一 D 中产生的愈伤组织及其分化植株 , 在生理及遗传上有何 特
点 , 尚待进一步研究 。
2
.
2 体细胞胚的发育
将在 0 . s m : / L Z , 4 一 D 中生长 4 d0 后的愈伤组织转移至无激素的培养基土 , 2 d0 左 右
愈伤 组织 表面出现 大量发育阶段不同的体细胞胚 ( 图 2一 ( 5 ) ) 。体细胞胚不仅发生
在愈伤组织的表面 , 而且也有一些发生在内部 ( 图 2一 ( 6 ) ) 。 体细胞胚发生不同步 ,
把愈伤组织在水 中振荡分散或作组织学切片 , 可以见到同时存在不同发育阶段的胚以及
胚前各阶段 ( 图 2一 ( 7 ~ 10 ) ) 。体细胞胚发生后根叶随之发育 , 约 10 d 后成 为完 整的幼
苗 , 移入土中很易成活 , 成活率在 90 蜕以上 。
石防风体细胞胚发生的一个特点是 : 由体细胞胚长成的初生苗常在其胚轴上再发生
胚 , 甚至有时在叶和根的表面也可 以发生 ( 图 2一 ( 1 1) ) , 并且这 些次级胚均能继续发
育成为幼苗 , 而这些次级苗又能以同样方式产生三级苗 、 四级苗 , 逐层上叠 (图 2一 ( 12 ) ) ;
这种现象当分化 培 养基 中含细胞 分裂素 类物 质 ( 如 6 一 BA 0 . 1一 0 . s m g / L )时更为明
显 。 次级苗逐层产生 , 甚至可长满到瓶 口 。 关于细胞分裂素类物质对植物器官及体细胞
胚发生的影响 , 工作已有不少 , 在一般情况下它们可以促进芽的生成 。 目前在组织培养工
作 中利用细胞分裂素类物质 诱导外植体丛芽的产生以进行快速繁殖 巳是很普遍的事 , 然
而也有一些例子是 与之相反的「a o] 至于它们对 体细胞胚 的诱导及发育的影响则结果更
不一致 [ ` l 。 本文看到的促进多级苗及胚产生的事实 , 过去 尚未见 报导 , 其机理如何 , 尚
待对激素类物质的作用在分子水平上作更深入一步的探讨才能阐明 。
前人曾 在石 龙苗 ( 及。 , u n e u l u s s c e l e r a r u s ) [ “ ] 、 欧洲油菜 ( B : a s f c a n a p u s ) [ e 〕 、
酸枣 ( 2 1之夕P无u s j u j u乙a , a r . s乡i n o s u s ) [ 7 ] 、 Jl! 芍 ( L fg` ti c 扭m 留 a l厅c无f i ) 〔吕 l 和 批 把
( 肠动阮 tr ay 萝aP on ic a ) [ “ 1 等 植物 也发 现来源 于体 细胞 胚 的幼 苗在 胚轴 上再 发
生体细胞胚的现象 。 石龙苗的轴生胚能在母体上长成幼苗 , 但未见在苗上再发生次级胚
的报导 ; 欧洲油菜也未报导有类似结果 ; 酸枣的轴生体细胞胚要脱离母体后在其他培养基
上才能发育成幼苗 ; 批把 的体细胞胚需要低温才能继续发育 ; 川苟除在胚轴外 , 偶尔在
根和叶上 一也可以发生体细胞胚 , 在轴上的胚也可以继续发育成幼苗 , 然而很少见在次级
苗上再发生胚的 。从 以上的现象看 ,石防风的体细胞胚发生以及在再生苗上再次发生次级
胚及苗 的能力比其他植物都强 , 是研究体细胞胚发生的一个良好材料 。
第 4期 夏光敏等: 石防风胚性愈伤组织的诱导和体细胞胚的发生 5 5 2
参 考 文 献
1 郭季芳等 . 植物学报 , 1 0 7。 , 2 1 ( ` ) : 3 5 3~ 3 a 4
2 夏光敏 , 陈惠民 . 实验生物学报 , 1 0 5 5 , 2一( s ) : 2 5 5~ 2 7 1
3 中国科学院上海植物生理研究所细胞室编译 .植物组织和细胞培养 . 上海 : 上海科学
技术出版社 , 1 97 8 , 1 7 0~ 1 7 3 一
4 韩碧文 , 刘淑兰 . 植物生理通讯 , 19 8 8 , ( 1 ) : 1~ 8
5
6
7
8
9
K o n a r R N a n d K N
a t a r a j
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P h y t
o m o r p h o l
o g y , 10 6 5
,
6 : 1 5 2 ~ 1 3 7
T h o m
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F H o f f m
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,万 。介c eG 九 G e en t , 1 9 7 6
14 5 : 2 4 5~ 2 4 7
陈维伦 , 郭东红 . 植物生理学报 , 19 8 1 , 了 : 83 ~ 84
王殿久等 .植物生理通讯 , 1 9 8 3 , 3 : 4 4~ 4 8
滕世云 , 陈惠民 . 园艺学报 , 1 9 8 6 , · 13 ( 4 ) : 2通5~ 2 4 9
E M B R Y O G E N I C C A L L U S E IN D U C T IO N A N D S O M A T IC
E M B R Y O G E N E S IS O F P E U C E D A N U M
T E R E B IN T H A C E U M
X i a G 烤a n g m i n , C h e n H u i m i n a n d H u a n g y 让 e
(B玄0 10 9梦 D e p a r t水 e n r , Sh a n do n g U : i , e , s i t y , iJ ” a n )
AB ST R A C T
E m b r 了o g e n i e e a l l i e o u ld b e o b t a i n e d f r o m t h e s e e d l i n g r o o t o f P e u e e
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s o r i g i n a t e d f r o 也 t h e p a r e n e h y m a e e l l s o f 上h e s t e l e . W h e n
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K e y w o r d s : p e u e e d a n u m t e r e b i n t h a e e u m ( F i s
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r y o g e n e s i s
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后 2台 山 东 大 学 学 报 ( 自然科学报 ) 第5 2卷
图 片 说 明
图 2胚性愈伤组织的发生和体细胞胚的发有
图 2一 ( 1 ) 幼苗根诱导两天时 , 中柱薄壁细胞开始分裂 ( 箭头 ) 1 6 0 x
图 2一 ( 2 ) 幼苗根诱导十天时 , 分裂细胞形成丘状突起 , 皮层开始解体 . 1 5 O x
图 2一 ( 3 ) 长大后的愈伤组织 , 组织很疏松 . 0 . 8 x
图 2一 ( 4 ) 在郭 m g / L Z , 4一刀中诱导 10 天时 , 中柱局部处细胞向外分裂 . ZOO x
图 2一 ( 5 ) 在愈伤组织表面发生的体细胞胚 ( 扫描电镜观察多 G : 球形胚 : H : 心形胚
T : 鱼雷胚 ) 30 x
图 2一 ( 6 ) 在愈伤组织内部发生的体细胞胚 6 o o x
图 2一 ( 7~ 9 ) 愈伤组织在水中摇散后可以见到的单细胞 、 细胞团 ( 7 ) 和胚性细胞
团 (箭头 ) 。 ( s )等各胚前阶段和发育不同时期的胚 ( 9 ) 4 o Q X , 4 o o x , 2 0 X
图 2一 ( 1。 ) 愈伤组织的石腊切片 , 示发生在表面的体细胞胚 30 o x
图 2一 ( 1 1 ) 幼苗叶上形成二级苗 , 二级苗的根上又发生三级苗 ( 箭头 ) 14 x
图 2一 ( 12 ) 成层上叠的多级胚和苗 .0 s x `
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.
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0 0 1了 i n l o e a l i z e d a r e a o f t h。
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F 19
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2 一 ( 5 ) E m b
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u e e d o n t h e s u r f a e o o f a
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2 一 ( 6 ) A o
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2 一 ( 7
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b e o b s e r v e d
, w h e n t h e e a l l i s h a k e n a n d d i s p e r s e d i n w a t e r
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4 0 0 x ; 4 0 0 x ; 2 0 X
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2 一 ( 1 0 ) C
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s o e o n d p r i m a r y s e e d l i n g
, o n w h i e h r o o t a s m a l l t e r t i a r y s e e d l i n g
w a s d i f f e r e 且 t i a t i n g
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1 4 又
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2 一 ( 1 2 ) M
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