全 文 ：上海农业学报1 9 8 8, 4 ( l ) : 或3一 48
A e t a A夕 r i e u l t“ r a 仑 S h a n夕 h a `
光质对凹叶景天愈伤组织和
不 定 芽 形 成 的 效 应
倪德祥 易 莹 张王 方 王凯 基
(复旦大学生物系 , 上海 )
摘 要 光在植物组织培养中 , 是一个重要的调节因子 。 实验结果表明 , 相同辐照度下的不
同光质 , 对凹叶景天组织培养中愈伤组织 的大小 , 不定芽的数量 , 培养物的生物产 量、 叶 绿 素
a( + b)
、 碳水化合物 、 蛋白质和核酸的含量有不同的效应 。 其中 , 白光对提高培养物 的 生 物产
量 、 增加发芽数 、 促进叶绿素 ( a 十 b )和核酸的合成以及碳水化合物的利用最为有效 。
关健词 光质 ; 愈伤组织形成 , 不定芽 ; 凹叶景天
自从 d e C a iP et [” 〕首次报道光能促进愈伤组织生长以来 , 许多研究人员都试图判明不同
波长的光对愈伤组织生长和发育的效应 , 并得到 了各种各样的结果 〔’ “ 〕。 随着组织培养技术发
展和理论水平的提高 , 人们逐步认识到 , 在植物的组织培养中 , 仅注意光的波长是不够的 ,
要想得到满意的重复结果 , 除要注意外植体本身的生理生化和发育年龄等一致性外 , 还必须
在考虑到波长相同的同时 , 注意到光的辐照度及光周期 。 就是说 ,光对植物组织培养的影响 ,
一般可分为辐照度 、 光质和每天照光 时间三方面的效应 [ ’ “ 〕。
本文主要探讨相同辐照度下的不同光质对凹叶景天愈伤组织生长及器官发生的效应 , 同
时研究不同光质对培养物中叶绿素 a( 十 b) 、 蛋白质 、 核酸及碳水化合物 含量的影响 。
材 料 与 方 法
取凹叶景天 ( S e d “ 。 。 。 ar 加an 细 。 )无菌苗的叶片 、 去叶茎段 (茎段切成 cI m 长 )为外植体 ,
培养在 M S + o . Z p p m / 1 N A A 十 Z p p m尹1 B A 的培养基上 , 每瓶接种 3 块 , 共 6 0 瓶 , 平 均 分
为 6 组 ,分别在黑暗 ( D . ) . 白光 ( W . ) 、 红光 ( R . ) 、 黄光 ( Y . ) 、 绿光 ( G . )和蓝光 ( B . )下培养 。
培养温度为 26士 2℃ , 照明采用各色荧光灯管 (每培养箱 2 支 ) , 光源距离培养物 3 0 厘米 , 辐
照度调节在 3 . 2 w /m “ 左右 , 每 日光照 10 小时 。 各种灯管形状 、 粗细和长短一致 . 光 源的技
术参数 , 我们已作过报道 [ “ ] 。
培养 2 一 3 周后 , 叶片及茎段伤 口处膨大 , 产生愈伤组织团块 , 其上有绿 色的芽点突起 ,
4 周后 , 可见丛生芽 , 但芽不易伸长 。 将带芽的愈伤组织团块转接到不 含激素的 M S 培 养基
本文于 1 986年 12 月 2 3 日收到 。
实验材料由上海市药材公司中药研究所副所 长苗和恺提供 ; 研究经费得到上海市高等教育局资助 , 特
此致谢 ,
4度 上 海 农 业 学 报 4卷
上 , 2 周后即可见到芽伸长成苗 。 切取 2 一 3 厘米的苗 , 转接到不含激素的 M S培养基上 , 2
一 3 周后发根 , 长成一完整植株 。
凹叶景天外植体 , 在不同光质下培养 37 天后 , 分别取样统计其生物产量 , 同 时 测定叶
绿素 a( + b) 含量 [` ] , 用葱酮法 〔5 」测定碳水化合物含量 , 用 B ar d f or d 法 s[] 测定蛋白质含量 ,
用改良苔黑酚法 12 〕测定 R N A 含量 , 且用 U V 一2如 测出总核酸量 , 从而得到 D N A 的含量 。
实验结果用统计学方法进行数据处理 .
结 果 与 讨 论
( 一 ) 光质对培养物生长和生物产皿的效应
不同的光质对凹叶景天外植体上愈伤组织的发生 , 以 及 不定芽的形成有不同的效应 ( 见
表 1 、 图 1 ) .
从表 1 、 图 1 中可见 , 白光对凹叶景天外植体的生长最有利 , 白光下培养物的鲜重或干
重都最高 , 各种光质处理对黑暗组作 t 一 测 验 , 只有自光处理达到 0 . 01 差异显著水平 。黄光
处理的鲜重仅次于白光 , 但干重却较低 , 低于绿光和蓝光 , 即黄光下生长的培养物 , 含水量
较高 。 绿光处理培养物的鲜重低于白光与黄光 , 而其干重仅次于白光 , 这似乎与一般认为绿
光下植物光合作用效率最低的说法相矛盾 , 可能是 由于在植物组织培养的条件下 , 培养基中
有足够的碳源 , 因而抑制了光合作用中的碳固定 , 培养物不以自养为主 。 白光 、 黄光和绿光
下 , 培养物生长较好 , 生物产量较大 , 表明培养物主要进行光形态建成 , 不需 要 较 强 的光
育巨[“一
T a b l e
裹 1 光质对生物产皿的效应 (鲜宜 : 克 )
E f f e e t o f l i g h t q u a l i t y o n t h e b i o 川 a s s ( f r e s h w t . : g )
序 号 …黑 暗 …白 光 …红 光 …黄 光 …绿 光 …蓝 光
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料 : 在 0 . 01 水平上显著 ; 宋: 在 0 . 05 水平上显著 。
本* : a t 0
.
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.
0 5 l e v e l o f s i g n i f i e a n e e
.
, 期 倪德徉等 : 光质对凹叶景天愈伤组织和不定芽形成的效应
图 1 光质对不定芽发生的效应 (培养 37天后的外形 )
F 19
.
1 E f f e e t o f l i g h t q u a 1i t y o n a d v e n t i t i o u s b u d f o r m a t i o n ( a f t e r 37 d a y s i n e u l t u r e )
从表 1中可以看到 , 红光不利于凹叶景天外植体的生长 . 红光处理下 , 培养物的鲜重与
干重均低于黑暗处理的外植体 . 这与 P ol e va y a , V . 5 . 报道的结论 “ 红光不利于胡萝 卜( D -a
。 cu : ca or ot ) 等植物的愈伤组织的生长和生物产量的 增 长 ” t ’ “ 1相一致 ,而与 W ar d , H . B .报
道的结论 “ 红光能促进高马蹄纹天竺葵 (尸 e lar g 。 。 l’u m 即 n o le) 愈伤组织鲜重 的 增 长 ” [ ’ 。 ]相
矛盾 。 这可能是与所用红光光谱区中的波长以及辐照度不一致有关 , eS i b e r t 等“ 巴l指出 , 同
一光谱区中波长不同以及辐照度的不一致 , 会导致培养物的生长情况完全 不 一 样 , 甚 至相
反 .
此外 , 红光的抑制生长效应可能是 由于红光下细胞分裂减少的结果 。 D a vi d s o n 和 Y e 。 -
nI a n[ `。 ]曾得 到证据与该假说相一致 。
(二 ) 光质对诱导愈伤组织发芽的效应
凹叶景天外植体培养一段时间后发生愈伤组织 , 继而在愈伤组织上长 出丛生的不定芽 ,
培养:3 7 天后取出培养物 , 各种光质处理下培养物外形见图 1 .
从结果中可以看出 , 白光对芽的形态发生最有效 , 黄光仅次于白光 , 红光对芽的发生有
抑制作用 。 黑暗 、 绿光 、 蓝光处理下 , 生芽效应差异不显著 。
G a nt h e r e t ( 19 蛇 ) 曾提出 , 糖和光对诱导培养形成的分生组织原基发育成苗具有特殊作
用〔’ ] . 然而本实验结果表明 , 虽然黑暗处理产生的不定芽黄化现象严重 , 然而发芽数却与绿
光、 蓝光相近 , 甚至比红光处理还多 . 另据报道 , 黄光能完全抑制斑叶海棠外 植 体 芽 的发
生 v1t , 而本实验中 , 黄光处理下发芽数较多 , 仅次于白光 . 可见不同植物可能对同一光质有
不同的反应 , 光质对促进植物外植体产生不定芽的具体机制尚有待进一步研 究。
(三 ) 光质对培养物中叶绿素 a( + b) 相对含盆的效应
不同光质处理下 , 培养物中叶绿素 a( + b) 相对含量存在差异 (图 2 ) 。 黑暗处理下 , 因为
不能进行光合作用 , 因而培养物中叶绿素 a( + b) 含量最低 。
从表 1 、 图 2 比较中可以看到 , 培养物中叶绿素 a( + b) 含量的高低与生物产量成平行关
系 , 即叶绿素 a( + b) 含量高的 , 鲜重也大 . 叶绿素 a( + b) 含量从高到低的各种光处理依次为
通后 上 海 农 业 学 报 4卷
白光 , 黄光 , 绿光 , 蓝光 , 红光 。 鲜重从大到小也是这个次序 . 光刺激生长依赖于组织中的
叶绿素含量 , 换言之 , 依赖于光合成 stJ . 虽然培养基中有充分的碳源供应 , 组织培养中的外
植体不 以自养为主 , 但 由于培养物中有叶绿素存在 , 如有充分的光照 , 则能进行部分光合作
用 , 从而促进生物产量的增高 。
黑暗万D . )
图
白光 (W . ) 红光 ( R . ) 黄光 ( Y . ) 绿光 ( G 、 ) 蓝光 ( B , 》
叶绿素 (a + b )相对含量
F 19
.
2 R e l a t i v e e o n t e n t o f
e h l o r o p h y l l ( a + b )
( 四 ) 光质对培养物中蛋白质 、 核酸及总箱含 t 的效应
测定了各种光质处理中培养物的蛋白质含量 、 核酸 ( 包括总核酸 、 D N A 和R N A )含量以
及总糖含量 , 结果用图 3 、 图 4 表示 。
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碳水化合物
蛋白质
核酸
图 3 蛋白质 、 碳水化合物及总核酸含量
F 19
,
3 C o n t e n t s o f p r o t e i n
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1期 倪德祥等 : 光质对凹叶景天愈伤组织和不定芽形成的效应
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图 4 D N A 和 R N A 含量 匿盈习D过选
F 19
.
4 C o n t e n t s o f D N A a o d R N A 〔 二〕 R以
蛋白质和核酸的合成是细胞分裂和分化的重要条件 , 白光和黄光处理 , 生物产量大 、 发
芽数量多 , 但从蛋白质及核酸含量测定结果看 , 并非呈正相关 . 白光处理 , 总核酸量比较高 ,
且其中 R N A 含量 占绝大比例 , 这一点有利于细胞分化 , 然而其中的蛋白质含量却很低 , 仅
高于黑暗及红光处理 。 黄光处理 , 蛋白质含量较高 , 但是核酸含量却是几种处理 中最低的 .
绿光处理 , 虽然培养物的生物产量及发芽数均处于中等水平 , 然而蛋 白质含量却是几种处理
中最高的 , 而且 总核酸量也较大 。 所有这一切 , 都有待于深入研究 。
红光下培养物中总糖含量较高 , 这与 R e in e r t , J . [“ ]等曾报道过的红光照射能提高植物
含糖量的结论相一致 。
从实验结果中可以发现 、 培养物中糖含量越高 , 其外植体生长及不定芽发生情况越差 .
这与培养物生长情况差 、 消耗的能量少有关 , 如黄光处理的培养物中 , 总糖含量最少 , 而培
养物却生长 、 分化旺盛 , 这无疑与培养物在增殖过程中消耗了大量的碳水化合物有关 .
我们的研究仅是初步的 , 要从生理生化动态变化来阐述光形态建成的机理 , 尚有待于深
入研究 .
朽 上 海 农 业 学 报 4卷
参 考 文 献
〔 1 〕 中国科学院上海植物生理研究所细胞室编译 , 197 8植物组织和细胞培养 , 上 海 科 学 技术出版
社 , P 178一 17 9
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〔 5 〕 袁晓华 、 杨中汉 , 1 983 植物生理生化实验 , 高等教育出版社 , lP
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〔 l 理〕 R e i n e r t , J . e t a l . , 19 64 N a t u r w i s s e n s e h a f t e n , 5 1 . 87
[ 15〕 S e i b e r t , M . , W e t h e r b e e , P . J . , a n d J o b , D . D . , 19 75 P l a n t P h y s i o l . , 5 6 . 130
〔16」 W a r d , H . B . a n d V a n e e , B . D . , J . E x P . B主0 1. , 19 68 19一 119
三F F EC T O F L IG HT Q UAL IT Y O N C AL L US G ROW T H
AN D AD V E N T IT !O US B UD F ORM A T !ON O F
S e d u m e m a r g l’ n a t u m
N 1 D e x i a n g Y i Y i n g Z h a n g P i f a n g W
a n g K a i j i
( B i o l o 夕9 D e P a r tm e n t , F u d a n U n i口 e sr i gt , S h a n g h a i )
Ab s t r a e t L i g h t 1
5 a n i m p o r t m a n t f a e t o r i n p l a n t t i s s u e e u l t u r e
.
O u r e x p e r -
i m e n t a l r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e d i f f e r e n t l i g h t q u a l i t i e s a t a s i m i l i a r i r r a d i a n e e
h a v e d i f f e r e n t e f f e e t s o n e a l l i s i z e
,
b u d n u m b
e r , b i o m a s s
, e o n t e n t s o f e h l o r o -
p h y l l ( a + b )
, e a r b o h y d r a t e
,
p r o t e i n
, a n d n u e l e i e a e id
.
W h i t
e l i g h t w a s m o s t e f f
-
e e t i v e o n e u l t u r e
’ 5 b i o m a s s g r o w t h
,
b u d f o r m a t i o n
, s y n t h e s i s o f e h l o r o p h y l l
( a + b ) a n d n u e l e i e a e id a n d e a r b o h y d r a t e s u t i l i z a t i o n
.
H o w e v e r
,
t h e r e w e r e
s o m e p r o b l e m s t o b e s t u d i e d s t i l l f u r t h e r
.
K e y w o r d s L i g h t q u a l i t y
,
C a l l u s f o r m a t i o n
,
A d v e n t i t i o u s b u d
,
S e d u 济
口m a r g f ” a t u爪