全 文 ：菘蓝组织培养中玻璃苗特性研究
张胜珍 , 客绍英
(唐山师范学院生命科学系 ,河北唐山 063000)
　　摘要:从形态组织学和生理生化特征等方面探讨了菘蓝组培苗玻璃化发生的可能机理。结果表明:与正常组培
苗相比 ,玻璃苗茎叶解剖结构均发生了较大变化。玻璃苗部分叶肉细胞细胞壁发育不完全而导致细胞破裂 , 栅栏组织
呈退化状态;茎部皮层薄壁组织中一些区域出现空洞 ,维管组织发育不完全。玻璃苗组织含水量增加 , 质膜透性升高 ,
但叶绿素总量 、叶绿素 a、叶绿素 b、可溶性蛋白含量 、苯丙氨酸解氨酶活性均降低 , 说明玻璃苗生理代谢功能紊乱。
　　关键词:菘蓝;玻璃化;解剖结构;生理生化特性
　　中图分类号:S567.9　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2009)02-0064-03
(上接第 63页)
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　　玻璃化现象在植物组织培养中普遍存在 ,在草本与木本
植物中均有发生 , 据报道 ,出现玻璃化苗的植物已达 70多
种 [ 1 ] ,普遍症状为试管苗矮小 、茎叶肿胀畸形 、组织半透明水
浸状 。试管苗玻璃化后分化能力低下 ,难以增殖生根成苗 ,严
重影响组培苗的繁殖率 [ 2] 。
　　由于试管苗玻璃化现象的普遍性及危害性 ,玻璃化问题
受到大量关注和研究 [ 3-6 ] ,但到目前为止对玻璃化发生的规
律和机理仍众说纷纭 ,缺乏真正的了解 。为此 ,笔者对菘蓝玻
收稿日期:2008-09-03
基金项目:河北省科技攻关项目(编号:05276416);唐山市科技攻关
项目(编号:03132001A)。
作者简介:张胜珍(1979—),女 ,河北新乐人 ,硕士 ,讲师 ,主要从事药
用植物生理研究。 Tel:(0315)3899717;E-mail:zszhen6@yahoo.
com.cn。
璃苗的组织结构 、生理生化特性等方面进行了初步研究 ,旨在
为揭示玻璃化的发生机理、防止菘蓝组培苗玻璃化提供参考 。
1　材料与方法
1.1　供试材料及试材培养
以菘蓝种子为外植体接种于 1/2MS培养基中 ,培养 7 ～
10 d左右 ,在超净工作台上切取上胚轴 ,转接入继代培养基
中 ,继代培养基为 MS+NAA0.2 mg/L+6 -BA2.0 mg/L+
蔗糖 30 g/L+琼脂 5.5 g/L, pH值 5.8。组培苗在培养温度
23 ～ 26 ℃、光照时间 12 h/d、光照强度 1 500 ～ 2 500 lx的条
件下培养 。
1.2　组织学观察　
根据菘蓝组培苗外部形态进行分类 ,共分为正常苗 、轻度
玻璃化苗 、重度玻璃化苗 3类 [ 7] 。取各类苗茎段及叶片作常
—64— 江苏农业科学　2009年第 2期
DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2009.02.047
规石蜡包埋 。切片厚 8 μm,番红固绿双重染色 ,显微镜下观
察并照相 。
1.3　生理生化指标的测定
取菘蓝正常苗 、轻度玻璃化苗 、重度玻璃化苗叶片 ,干重
法测定组织含水量 [ 8 ] , 丙酮乙醇混合液法测定叶绿素含
量 [ 9 ] ,考马斯亮蓝 G-250法测定可溶性蛋白含量 [10] ,紫外分
光光度法测定苯丙氨酸解氨酶活性 [ 11] ,相对电导率法测定叶
片质膜透性 [ 12 ] 。
2　结果和分析
2.1　菘蓝正常苗与玻璃苗主要形态特征
菘蓝正常组培苗生长健壮 ,茎节间明显 ,叶片绿色 ,薄而
平展(图 1)。轻度玻璃化苗茎肥大 、半透明水浸状 ,叶片狭
小 ,边缘卷曲半透明 ,叶色黄绿 、白绿或墨绿 ,茎叶均脆弱易碎
(图 2)。重度玻璃化苗植株矮小 ,茎透明肿胀 ,无明显的节
间 ,叶片肥厚 、扭曲 、透明 ,叶色墨绿 ,茎叶均脆弱易碎(图 3)。
2.2　菘蓝正常苗与玻璃苗叶片的解剖特征比较
研究表明 ,与正常苗相比 ,轻度玻璃化苗 、重度玻璃化苗
的叶片解剖结构均存在明显异常 。正常苗叶片上下表皮排列
紧密 。栅栏组织细胞呈长圆柱形 ,排列紧密而整齐 。海绵组
织细胞形状不规则 ,排列较散乱 (图 4)。轻度玻璃化苗叶片
的部分上下表皮排列较紧密 ,部分表皮细胞的细胞壁破裂 。
栅栏组织细胞变形 ,排列散乱 ,与海绵组织已无明显的区别 。
此外靠近下表皮的一些海绵组织细胞破裂 ,形成了较大的细
胞间隙(图 5)。重度玻璃化苗叶片上下表皮的细胞长而扁
平 ,多处发生破裂 。栅栏组织与海绵组织区分不明显 ,排列疏
松 、散乱 ,细胞间隙明显增大 ,大量细胞破裂 ,细胞或组织出现
空洞(图 6)。
2.3　菘蓝正常苗与玻璃苗茎的解剖特征比较
对菘蓝组培苗茎解剖结构进行观察 ,结果表明 ,菘蓝正常
苗茎最外层的表皮由一层排列较整齐的细胞构成 。表皮内侧
的皮层由多层细胞构成 ,靠近表皮的厚角组织细胞个体小 ,排
列 紧密 、整齐 。内层皮层细胞大 ,排列疏松 ,有细胞间隙 (图
7)。维管束呈环状排列 。韧皮部与木质部均较发达 ,导管数
目较多 ,髓部较发达(图 8)。
轻度玻璃苗茎表皮细胞排列较为紧密 、整齐 。皮层靠近
—65—张胜珍等:菘蓝组织培养中玻璃苗特性研究
表皮的厚角组织细胞部分出现破裂 ,排列不整齐 。皮层内层
细胞排列散乱 ,细胞之间出现大的空隙(图 9)。维管束排列
数量少于正常苗 。木质部和韧皮部与正常苗相比均不同程度
退化 ,导管数目减少 ,髓部退化(图 10)。
重度玻璃苗茎表皮细胞严重变形 ,细胞排列不整齐 ,有间
隙 ,外壁没有角质层 。皮层细胞形状不规则且多数破裂 ,排列
散乱 ,细胞间隙增大 ,出现大的空洞(图 11)。维管束数量少
于正常苗和轻度玻璃化苗 。韧皮部与木质部均严重退化 ,导
管发育不良 ,髓部退化甚至消失(图 12)。
2.4　菘蓝正常苗与玻璃苗生理生化特性比较
对菘蓝玻璃苗和正常苗进行生理生化指标分析 (表 1),
结果表明 ,随组培苗玻璃化程度加剧 ,组织含水量显著增加 ,
重度玻璃化苗组织含水量高达 98.09%,表明玻璃苗体内水
分代谢严重失调 。玻璃苗叶片相对电导率与正常苗相比也大
幅提高 ,表明玻璃苗膜系统受到破坏 ,大量电解质外渗 。与组
织含水量和叶片电导率变化趋势相反 ,玻璃苗中叶绿素 a、叶
绿素 b的含量及叶绿素总含量均大大低于正常苗的含量 ,表
明玻璃苗中叶绿素合成系统受损或受阻 。玻璃苗中可溶性蛋
白含量及苯丙氨酸解氨酶活性也显著或极显著降低 ,表明玻
璃苗中蛋白质与木质素的合成也受到阻碍 。
表 1　菘蓝玻璃苗和正常苗生理生化特性比较
测定指标 组织含水量(%)
叶绿素总量
(mg/gFW)
叶绿素 a含量
(mg/gFW)
叶绿素 b含量
(mg/gFW)
叶绿素 a/
叶绿素 b
可溶性蛋白含量
(mg/gFW)
苯丙氨酸解氨
酶活性(U/mg)相对电导率
正常苗 91.341Aa 0.779Aa 0.523Aa 0.256Aa 2.043Aa 16.813Aa 61.3Aa 0.151Aa
轻度玻璃化苗 95.76Bb 0.450Bb 0.283Bb 0.166Bb 1.705Aab 16.423Bb 50.2Bb 0.495Bb
重度玻璃化苗 98.09Cc 0.353Cc 0.202Cc 0.151Bb 1.338Ab 16.213Bc 37.3Cc 0.560Bc
　　注:同列数据后小写 、大写字母不同分别表示差异达 0.05、0.01水平。
3　讨论
菘蓝玻璃苗的茎叶组织结构和生理生化特点与正常苗相
比均表现出明显差异 。在组织结构方面 ,玻璃苗叶片栅栏组
织细胞排列疏松变形甚至退化消失 ,海绵组织细胞破裂 ,细胞
间隙增大 ,组织或细胞间出现空洞 ,此结果与谢芝馨等 [5 ] 、沈
宁东 [ 13] 、杨俊英等 [ 14]的研究结果相一致 。这些组织结构上
的改变使得玻璃苗中水分代谢失调 ,组织过度吸水 ,水分渗进
了细胞中代替了胞间空隙中的空气 ,从而使玻璃苗的茎叶肿
胀扭曲 ,呈透明水渍状 。
菘蓝玻璃苗内部解剖结构的畸变与其生理生化的变化是
相吻合的 。玻璃苗苯丙氨酸解氨酶活性与正常苗相比显著降
低 ,而组织含水量大幅度提高 。这与贾炜珑等 [ 15]的研究结果
相一致 。苯丙氨酸解氨酶是控制木质素合成的关键酶 ,其活
性降低会导致木质素的合成受阻 [ 16] 。木质素作为细胞壁的
主要构成物质 ,它的缺乏会使细胞壁形成不完全或壁压降低 ,
并导致细胞大量破裂 、组织超度吸水而出现畸变 。同时细胞
壁不完整 ,会使细胞膜失去外部保护而受到损伤和破坏 ,造成
细胞膜透性增大 ,大量电解质外渗 ,相对电导率显著高于正常
苗 。菘蓝玻璃苗中叶绿素 a和叶绿素 b含量 、叶绿素总含量 、
可溶性蛋白含量均低于正常苗含量 ,因此玻璃苗的光合作用
减弱 ,有机质合成减少 ,蛋白质合成受阻 。玻璃苗表现出植株
矮小 ,生长不良 ,分生能力减弱 ,繁殖系数降低 。
植物生长发育过程中各项生理功能都是相互依存的 ,而
植物的这些生理活动又与植物的器官形态结构相协调统一 。
玻璃苗的生理生化功能异常必然导致细组织解剖结构异常 ,
而结构异常又可加剧生理生化代谢活动异常 ,从而加剧玻璃
苗发生 。
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