全 文 ：植物学通报 2006, 23 (2): 192~196
Chinese Bulletin of Botany
收稿日期: 2005-08-16; 接受日期: 2006-01-16
* 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: peak0041@vip.sina.com
.组织培养简讯.
苦瓜离体培养过程中内源激素含量的变化
宋莉英1,2 高 峰1*
(1华南师范大学生命科学学院 广州 510631) (2中山大学生命科学学院 广州 510275)
摘要 针对苦瓜(Momordica charantia)离体培养中外植体易于产生愈伤组织而难以再生不定芽的问题,
本文采用酶联免疫吸附法, 研究了苦瓜组织培养过程中不同发育阶段各外植体内源激素含量的变化, 以
探讨不定芽分化与激素水平变化之间的关系, 以及苦瓜难以再生不定芽的内在制约因素。结果表明: (1)
苦瓜外植体中IAA含量较高, 而iPAs含量过低, 是苦瓜易于产生愈伤组织而不定芽再生困难的主要原因;
(2)不定芽的分化与IAA/iPAs的变化有密切的关系; (3)在离体培养过程中, 保持外源细胞分裂素类物质(如
ZT)的适当浓度并及时继代, 有利于苦瓜不定芽的分化。
关键词 苦瓜, 内源激素, 器官分化
Changes of Endogenous Hormones in Momordica charantia
During in vitro Culture
Liying Song1,2, Feng Gao1*
(1 School of Life Science, South China Normal University, Guangzhou 510631)
(2 School of Life Science, Zhongshan University, Guangzhou 510275)
Abstract Because explants of Momordica charantia were apt to form callus rather than adventi-
tious buds during in vitro culture, we studied the contents of endogenous hormones in explants at
different developing stages to explore the relation between adventitious bud differentiation and
endogenous hormones and factors that limit the formation of adventitious buds. Use of enzyme-
linked immunosorbent assay (ELISA) revealed that (1) explants had higher content of indole-3-acetic
acid (IAA) and lower content of iPAs, which resulted in difficulty in adventitious bud formation; (2)
the differentiation of adventitious buds was tightly related with the ratio of IAA to iPAs; and (3)
during in vitro culture, adventitious bud differentiation was promoted with a suitable level of cyto-
kinin (such as Zeatin) and subculture in time.
Key words Momordica charantia, endogenous hormones, organogenesis
苦瓜(Momordica charantia), 属于葫芦科
(Cucurbitaceae)苦瓜属, 为一年生蔓性草本植物,
作为一种重要的蔬菜作物和药用植物有着重要
的利用价值。苦瓜在我国广泛栽培, 但对苦瓜
的组织培养研究尚不完善。目前, 多数研究是
通过茎尖或带芽茎段进行快速繁殖获得再生植
株(卢其能和罗惟希, 1993; 唐琳等, 1997, 1999),
仅有少数学者利用苦瓜的胚轴和子叶进行离体
培养并成功获得再生植株(王小荣等, 2003; 宣朴
等, 2003)。但总的来看, 苦瓜外植体易于形成
愈伤组织而再生不定芽较困难(申洪业, 1997; 杨
满业等, 2002; 宋莉英等, 2004)。在其他植物中
1932006 宋莉英 等: 苦瓜离体培养过程中内源激素含量的变化
的研究表明, 植物组织培养过程中外植体的脱分
化、再分化及植株再生与其内源激素水平有
着密切的关系(肖关丽和杨清辉, 2001)。因此,
本试验拟对苦瓜外植体的不同内源激素含量及
其在离体培养过程中的变化进行研究, 以了解苦
瓜在离体培养条件下内源激素的变化规律, 为合
理添加外源激素以诱导苦瓜离体形态发生提供
理论和技术基础。
1 材料与方法
1.1 材料
以苦瓜(Momordica charantia)品种滨江 1
号为供试材料, 将 10天苗龄的无菌苗上胚轴、
下胚轴和子叶分别接种于MS+2.0 mg.L-1 ZT +
0.5 mg.L-1 KT培养基上, 培养条件为温度(28±1)
℃, 光照强度50~60 mmol.m-2.s-1, 每日光照14
小时。在培养第 0、5、1 0、1 5、2 0、2 5
和30天时, 分别称取200～500 mg样品, 每个处
理设 3个重复, 准确至 0.1 mg, 称重后速冻
于 -20℃的低温冰箱中保存。
1.2 方法
内源 IAA、iPAs和ABA的测定均采用酶
联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent
assay, ELISA)(吴颂如等, 1988)。激素测定试剂
盒购自南京农业大学, 按照ELISA说明书, 用酶
联免疫检测仪(华东电子管厂生产, DG-3022A
型)进行测定。
2 结果与分析
2.1 愈伤组织和不定芽的诱导
培养 2天后, 各外植体的切口处开始膨
大。1周左右, 产生出肉眼可见的愈伤组织。
10天左右, 上胚轴和下胚轴开始出现不定芽芽
点。离体培养30天, 统计各外植体愈伤组织及
不定芽分化情况。结果表明(表1), 各外植体的
愈伤组织及不定芽诱导率明显不同, 说明其在脱
分化和再分化的难易程度上存在差异。
前期的预备实验中发现, 苦瓜易于形成愈
伤组织而难于分化不定芽, 通过在MS培养基上
添加 BA未能诱导产生不定芽。在本试验中,
通过在MS培养基上添加ZT及KT, 由苦瓜的
上胚轴和下胚轴成功地诱导了不定芽的分化。
然而, 与葫芦科其他植物相比, 苦瓜不定芽诱导
率仍较低, 上胚轴的不定芽诱导率最高, 也仅为
3.30％, 而由子叶未能诱导不定芽的分化。
2.2 外植体初始内源激素含量的测定
离体培养前, 对苦瓜各外植体内源激素水
平测定的结果表明(表2), 不同外植体内源激素
的含量是不同的, 其中 IAA含量的差异最大。
比较表1与表2的结果可以看出, 外植体IAA含
量越高, 愈伤组织诱导率越高, 而不定芽诱导率
越低。如, 本试验中发现子叶的愈伤组织诱导
率最高, 这与宣朴等(2003)的研究结果一致, 同时
其内源 IAA含量最高。外植体内源 IAA的差
异可能是不同外植体在脱分化和分化的难易程
度上表现出差异的重要原因, 但它们之间的相关
性是否达到显著水平, 还有待于进一步试验。
生长素与细胞分裂素的比值(IAA/iPAs)是
决定外植体是否进一步分化为不定根或不定芽
的最主要因素(潘瑞炽, 2004)。本试验结果表
明, 苦瓜各外植体的 IAA/iPAs值均较大。结
合表 1可以看出, 外植体 IAA/iPAs值越大, 其
不定芽诱导率表现为越低, 而比值最高的子叶未
能诱导不定芽的分化。IAA/iPAs值较大可能
是造成苦瓜各外植体不定芽诱导率较低的一个
重要原因。
2.3 离体培养过程中内源激素含量的变化
表 1 不同苦瓜外植体不定芽及愈伤组织诱导率
Table 1 Frequency of adventitious buds and callus
induction in various explants of Momordica
charantia
Explants Rate of bud Rate of callus
induction (%) induction (%)
Epicotyl 3.30±0.67 77.33±9.71
Cotyledon 0 90.87±5.12
Hypocotyl 2.44±0.25 87.97±11.97
194 23(2)
2.3.1 IAA含量的变化 图1表明, 在离体培
养过程中, 苦瓜不同外植体类型IAA含量的变
化趋势有所差异。子叶中 IAA的含量在培养
30天后较最初的含量降低了0.46 pmol.g-1 FW;
同时, 与其他外植体相比, 子叶的IAA含量相对
维持在较高的水平。下胚轴 IAA的含量随培
养时间延长有一定的波动, 但总的变化不大。
上胚轴中的IAA含量变化总体呈上升趋势, 最
终的浓度较初始浓度有较大幅度的增加。离
体培养后期, 不同外植体的IAA含量变化趋于
平缓, 离体培养30天时的不同外植体IAA含量
基本达到同一水平, 差异不大, 可能是外源激素
调节的结果。
2.3.2 iPAs含量的变化 苦瓜各外植体中
iPAs含量的变化趋势均是先上升后下降, 但不
同外植体的变化幅度略有差异(图2), 表明不同
的外植体对离体条件的敏感性有所不同。离
体培养 10～20天为上胚轴和下胚轴不定芽出
现的主要时期, 而这一阶段其内源iPAs含量正
好达到峰值; 本试验中子叶未能诱导出不定芽,
可能与其内源 iPAs含量变化不明显有关。这
些结果暗示了 iPAs含量对外植体分化不定芽
起到了重要作用, 其含量的增加有利于不定芽的
发生。
2.3.3 ABA含量的变化 从图3可以看出, 苦
瓜各种外植体中ABA含量的变化比较复杂, 但
最终的含量均比起始培养时有所增加。就子
叶而言, 最终的ABA含量比最初增加了约 5
倍。不同外植体在各时期的ABA含量变化幅
度很大, 说明内源ABA含量易受到外界条件影
响, 也可能是外源激素对其调节作用的结果。
2.3.4 IAA/iPAs的变化 苦瓜各外植体中IAA/
iPAs值变化具有明显的规律性, 总体趋势是先
下降再上升(图 4)。在 5和 10天时, 各外植体
表 2 不同苦瓜外植体中内源激素含量及比例
Table 2 Content and ratio of endogenous hormones in various explants of Momordica charantia
Explants Content of IAA Content of iPAs Content of ABA
(pmol.g-1 FW) (pmol.g-1 FW) (pmol.g-1 FW) IAA/iPAs
Epicotyl 0.14±0.08 0.03±0.01 0.15±0.07 4.67 ±0.72
Cotyledon 1.03±0.32 0.03±0.01 0.06±0.02 34.33 ±4.64
Hypocotyl 0.63±0.25 0.02±0.01 0.13±0.04 31.50 ±5.79
图 1 离体培养条件下 IAA含量的变化
Fig. 1 Changes in content of IAA in Momordica
charantia during in vitro culture
图 2 离体培养条件下 iPAs含量的变化
Fig. 2 Changes in content of iPAs in Momordica
charantia during in vitro culture
1952006 宋莉英 等: 苦瓜离体培养过程中内源激素含量的变化
IAA/iPAs值降到最低, 这一阶段是诱导不定芽
分化的最佳时期。就变化的结果来看, 下胚轴
和子叶的IAA/iPAs值最终有所降低, 而上胚轴
的IAA/iPAs值在起始时最低, 经过离体培养一
段时间之后逐渐上升, 最终3种外植体的IAA/
iPAs值几乎相同。
外植体中IAA/iPAs值在培养前期下降, 而
在培养后期又有所上升, 这可能与培养基中外源
激素的时效性有关。在培养前期, 培养基中的
外源激素ZT和KT浓度大, 对外植体内源激素
水平能进行有效的调节; 培养后期, 培养基中的
ZT和KT被外植体逐步吸收, ZT和KT的相对
浓度减小, 大大降低了对外植体内源激素水平的
调节作用。因此, 在培养后期及时补充 ZT和
KT是非常必要的。试验结果表明, 在 15～20
天时IAA/iPAs值表现出上升趋势, 宜在这一时
期及时进行继代培养。
2.4 分析
植物离体培养的理论和实践证明, 生长素
与细胞分裂素的浓度及比值的大小是决定植物
离体培养中培养物分化方向的关键因素。本
研究的结果表明, 苦瓜不同外植体类型的IAA/
iPAs值都比较大。同时, 与其他植物相比(余茂
德等, 2003), 苦瓜外植体中的 iPAs含量较低。
这可能是苦瓜的外植体易于分化不定根, 而分化
不定芽较为困难的内在原因。
前人的研究证明, 内源IAA与愈伤组织形
成的关系密切(陶静等, 1998)。郭子彪和盖均
镒(1997)的研究发现, 内源IAA含量高的大豆品
种, 其子叶愈伤组织的生长较快。本试验中, 就
不同时期各外植体的IAA水平来看, 苦瓜子叶
中保持相对较高的IAA水平, 与其易于形成愈
伤组织有关, 这也支持了前人的观点。
苦瓜各种外植体中的ABA含量在离体培
养过程中变化复杂, 但最终的ABA含量较起始
时都有所增加, 并且随培养时间的延长, ABA水
平有不断提高的趋势。这与桑树离体培养的
结果相一致(张和禹和赵正龙, 2000; 余茂德等,
2003)。郭子彪和盖均镒(1997)认为, 高含量内
源激素ABA有利于大豆愈伤组织的分化, 对不
定芽的分化有促进作用。这些研究结果说明,
外植体中一定水平的ABA对于不定芽的分化
可能是必需的。
本文的研究发现, 苦瓜外植体分化出现不
定芽的时间为接种后10天左右, 此时各种类型
外植体iPAs含量均大幅度的增加, 而IAA/iPAs
值有所降低。这一结果表明, 在苦瓜外植体的
离体形态发生中内源激素水平起着重要的作
用。同时也说明, 培养基中添加的外源激素对
图 3 离体培养条件下ABA含量的变化
Fig. 3 Changes in content of ABA in Momordica
charantia during in vitro culture
图 4 离体培养条件下 IAA/iPAs的变化
Fig. 4 Changes of IAA/iPAs in Momordica charantia
during in vitro culture
196 23(2)
培养物内源激素的调节作用在接种后10天左
右表现出来, 该阶段是诱导不定芽分化的最
佳时期。
本试验结果证明, 苦瓜外植体在离体培养
条件下, 较高的内源IAA含量可促进苦瓜愈伤
组织的形成; IAA/iPAs值过高是阻碍其不定芽
分化的主要原因; 不定芽的分化与IAA/iPAs值
的变化有密切的关系。根据本试验结果, 在苦
瓜离体培养过程中, 保持培养基中外源细胞分裂
素类物质的含量, 及时继代, 将有利于苦瓜不定
芽的诱导和分化。
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