全 文 ：核 农 学 报 , 一
射线对玉米愈伤组织及植株再生的影响
张举仁 高树芳 崔兴 国
‘
山东大学生物系 济南
·
许方佐 何世 贤
山东省农业科学院原子能应用研究所 济南 。。
不 同荆童的 下射线辐照 不 同继代时 间的玉米 自交 系愈伤组织 , 愈伤 组织生长速率和
二倍体细地比率随剂量升 高而 下降 , 非 整倍体细胞和 染 色体崎变则上升
。
在分化培养基
上 , 辐照后的愈伤组织 , 再生植株的能力降低 , 崎形 苗明显增多
。 射线不仅能提 高再生植
株的变异率 , 而且可 扩大变异范围 。
关键词 射线 愈伤组织 染 色体 玉米
前 言
利用理化诱变剂处理培养细胞 已受到许多学者的重视 , 〕, 等报道了 射线对玉米 自交
系 愈伤组织和再生植株的影响川 , 冷观梯等研究了 射线对玉米单倍性和二倍化胚性细胞无性
系增殖和分化的影响阁 , 然而 , 电离辐射诱导玉米愈伤组织变异的适宜剂量 、 辐照时期 、 以及对细胞
染色体变异的影响等未见详细报道 , 对玉米愈伤组织的生长及再生植株的变异等仍需进一步研究
。
材 料 与 方 法
材料为玉米 自交系黄早四幼胚产生的胚性愈伤组织 。愈伤组织的诱导
、继代和分化同于李世润
等的报道阁 。 用“。 射线辐照继代后培养 天的愈伤组织 , 剂量为 、 、
、 、 、 、
、 和 , 剂量率为 , 每次每 处理辐照 瓶 , 每瓶约 块愈伤组织
。
辐照
后暗培养 小时 , 当日或次 日转移到新鲜培养基上
。 在分化试验中 , 辐照 天后或 天时转入分
化培养基 , 天统计 。 以上的小植株 。
愈 伤 组 织 量 用 鲜 重 表 示 。 相 对 愈 伤 组 织 生 长 速 率写 处理愈伤组织增长量处理愈伤组织接种量
霎器罐青量义 , 相对幼苗分化率 、 一 豁矗套黯肇兽馨子渠
。
。以继代培
养时间相同的未辐照愈伤组织为对照 。
辐照后第 天或继代后第 天的愈伤组织 , 细胞分裂相最多 , 将其置于 的秋水仙素中
浸 泡 小时 , 用卡诺固定液 固定 , 浮尔根反应染色 。 用压片法观察染色体 , 以“ ”检 验判断处
此文 年 月 日收到 。
现在河北省衡水师专生物 系工作 。
核 农 学 报 卷
理间的差异显著性 。
再生植株长到 一 时 , 移栽到上层为蜓石 、下层为壤土的盆钵中 , 温室 日温 一 ℃ , 夜温
、 ℃ , 光照 , 光强 一
。
适时浇灌营养液 , 天后统计移栽成活率 。
结 果 与 分 析
一 射线对愈伤组织生长的影响
从图 可看出 , 。 对愈伤组织的生长有一定促进作用 , 这种效应在辐照后 天基本消失 ,
随着辐照剂量的增加 , 愈伤组织生长受抑 , 相对生长速率下降 , 且随培养时间的延长 , 下降幅度增
大 。 如 辐照时 , 天后的相对生长速率为
‘
, 天时为 继代培养时 , 一些愈
伤组织丧失胚性 , 生长差 , 转移后死亡 。 当剂量为 时 , 愈伤组织生长缓慢 , 天后颜色变褐 ,
继代 次后全部死亡
。
不同继代培养时间的愈伤组织 , 辐照剂量对其生长的影响无明显差别 。 由于
辐照剂量低 , 发生突变的细胞少 辐照剂量高 , 大多数愈伤组织逐渐死亡 , 很难再生出大量植株 只
有在剂量为 一 时 , 既可产生较高频率的突变细胞 见后 , 又可获得相对生长 速率为
一 的愈伤组织 辐照后 天 。 看来 , 辐照剂量以 一 歹 为宜 。
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图 下射线对愈伤组织生长的影响
下一
、 、 、 分别为辐照后 、 、 和 天时的愈伤组织 。
, , ,
, , ,
射线对玉米愈伤组织及植株再生的影响
丧 下射线对愈伤组织细胞染色体数目的影响
一 功 饥
剂最 豁 观察 ⋯⋯
一
絮 二倍体
四倍体 非整倍体细胞
团 细胞数 细城 黑
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硒照后继代培养 个月 。 气羞异显著 , ’ ‘ 差异极显著
。
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二 , 射线对愈伤组织细胞染色体变化的影响
⋯粼狱琳
藻色体畸变 在对照和辐照的愈伤组织中
, 都存在着多种染色体畸变
。 主要有染色体断裂产
生断片 图版 卜
、 、外和缺失 、随体断裂 图版 一 、 环状染色体
、染色体易位 图版 一 、 、染色
体凝聚 图版 一
、染色体桥及双着丝粒染色体 图版 、染色体粘连 图版 卜 、
。 在一些细
胭甲还出娜个誊分裂 、染色体配对和交换产生的等臂染色体 图版 一 , 由于染色体粘连产生的原
因和意义尚不清楚 , 故未作统计和分析
。
在继代培养 不月和 个月的对照愈伤组织中
, 染色体畸变率虽有不同 , 但差异未达到显著
水平 。 姆 辐照的愈伤组织中 , 总畸变率与对照的差异达显著水平 , 尤以染色体断片增加的幅度
最高 , 宜随辐照剂量的增加而增加
。 染色体凝聚虽很高 , 但在各类愈伤组织中的变化幅度小 表 ,
这可能由离体培养条件所引起
。
继代培养 个月的愈伤组织经
‘ 辐照后 , 再继代培养 个月 , 其细胞染色体畸变率与对
照接近 , 显著低于辐照后未继代培养的 , 这表明在辐瘾后的继代培养中 , 一些染色体畸变的细胞被
淘汰 。 诀
核 农 学 报 卷
图版
对照 , 一 , 未见随体 。 , , 断片 个 。 , , 示随体断裂 个 。 , ,
示 双 着丝粒染色体 个
。
, 一 , 示染色体易位 △ 和粘连 个 。 , 一 , 出现染色体易位 △ 和凝聚
个 。 , 出现染色体粘连 个 和互换产生的等臂染色体 ▲ 。 , 一断片 个 。 ,
一 , 有染色体断片 个 。 辐照 , 培养 夭时变褐的愈伤组织 区 , 示微核 个 , 中央区为一双核细胞 , 压 片后核部分重
叠 。
, 二 , , , 牛
、
, , 批 牛
, , , 、 个 , 一 , △
个 , , △ 牛 ,
, 个 理 一 ▲ , 十 ,
个 , , 个 ,
, 个 , 。 , 。
期 射线对玉米愈伤组织及植株再生的影响
表 下射线对愈伤组织细胞染色体畸变的影响
一
剂皿 继代时间 又见 察 染色体畸变 染叫水
细胞数 畸变细胞
断片 随体断裂 环状
‘ 易位 桥 ” 凝聚 总数
飞 】
一
写 写 写 写
注释同表 。 包括双着丝粒染色休 。
一些细胞中可同时出现染色体数 目和结构变异 图版 一 、 、 , 或几种畸变同时存在 图
一 、 。 如在 的亚二倍体细胞中出现染色体畸变 , 同一细胞中看到染色体凝聚和易位 图版
一 。 这样就导致染色体畸变的细胞频率低于染色体畸变频率 表 。
在一些间期细胞 中 , 可看到一个或几个薇核
。 在对照愈伤组织中 , 出碗微核的细胞不足
, 而
辐照的达 , 在 辐照的愈伤组织 中为 , 即 下 射线能导致大量的含微核细
胞 图版 一 。
三 射线对愈伤组织分化的影响
从表 看出 , 不同继代培养 时间的对照愈伤组织 , 其分化频率无明显差别
。 辐照后 天转入
分化培养基的愈伤组织 , 分化苗数随辐照剂量的增加而减少 , 受继代培养时间影响较小 。 在辐照后
天转入分化培养基的愈伤组织中 , 分化苗数随辐照剂量的升高而很快下降 , 其中继代 年的愈
伤组织分化能力极差 。 看来辐照过的愈伤组织在转入分化培养基之前 , 不宜较长时间培养 , 并且辐
照剂量也不要超过 。
四 下射线对再生植株的影响
从表 可看出 , 继代培养 个月的对照愈伤组织产生的植株 , 有 为畸形苗 , 继代培养
年时 , 畸形苗上升为 。 辐照的愈伤组织 , 畸形苗随剂量提高而上升 , 继代培养 年的愈伤组
织再生植株的畸形苗达 以上 。 辐照后继代培养时间越长 , 畸形苗越多 。 畸形苗形态多样 , 主要
有无茎苗 无茎或茎不 明显 , 叶丛生 , 叶片扭曲 、 叶序异常苗 叶对生或轮生 、 叶片条纹退绿苗
、
黄
化苗和 白化苗 。 其中无茎苗约占
。 白化苗在未辐照的愈伤组织再生植株中很少出现 , 频率约为
。 , 而在辐照的愈伤组织产生的植株 中高达
。
在正常苗 中 , 辐照的愈伤组织产生的粗茎 、
宽短叶苗 也显著高于对照 。 。 看来 射线不仅提高了再生植株变异率 , 而且产生了一
核 农 学 报 卷
表 下射线对愈伤组织分化的影响
下一
剂员 愈伤组织 愈伤组织
皿 刁 皿
每瓶植株数 相对频率 每瓶植株数 相对频率 每瓶植株数 相对频率 每瓶植株数 相对频率
肠
士 士 士 士
士 士 士 士
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士 士 士 士
士 士 士 士
士 士 士 士
士 土 士
士 士 士
注 和 分别为继代培养 个月和 年的愈伤组织 , 和 在辐照后 天转入分化培养基 , 和
在辐照后 天转入分化培养基 。
,
,
表 下射线对玉米再生植株变异和成活率的影响
一 犷
剂址 愈伤组织 再生植株 移栽植株
总苗数 畸形苗 死亡苗 移栽苗 成活苗
一
,
皿
皿
。
皿 。
愈伤组织代号同表 。 再生植株除瓶中死亡和转移损伤者外 , 均用于移栽实验 。
飞 一 ,
·
期 射线对玉米愈伤组织及植株再生的影响
些在普通组织培养中很少出现的变异株 。
在辐照的愈伤组织再生植株中 , 死亡苗比率明显高于对照 , 而且 , 继代培养时间越长 , 辐照剂见
越高 , 辐照后培养时间越长 , 死亡苗越多 。
辐照的愈伤组织产生的正常小苗 , 其移栽成活率也低于对照 , 且剂量越高 , 成活率越低 。辐照后
延长愈伤组织培养时间 , 有利于提高再生植株移栽成活率 。
结 论
下射线辐照不仅能诱导较多的愈伤组织细胞染色体变异 , 而且可产生较高 比例的白化苗和
粗茎 、宽短叶苗 , 显示出 下射线诱导的变异范围与组织培养引起的变异范围不同 。 利用离体培养结
合诱变 , 可望在再生植株中出现更多类型的变异株 。
在利用 下射线处理玉米愈伤组织时 , 不仅要选择适宜的辐照剂量 , 而且应在辐照后适时把愈
伤组织转移到分化培养基上 。剂量越高 , 愈伤组织增殖率和再生植株的能力越低 , 畸形苗越多 , 且玉
米再生植株 自交结实较难闭 , 故选 的剂量辐照为宜 。
射线辐照和长期继代培养均可引起玉米愈伤组织细胞的染色体变异和畸形苗增加 。 但愈
伤组织长期继代是一项繁重的劳动
。 因此 , 可在愈伤组织继代培养 一 个月时进行辐照处理 , 这样
既可获得较高的变异频率和较广的变异范围 , 又能省工省时 。
参 考 文 献
王熊 , 罗士苇 “ 射线对烟草培养细胞的诱变作用 。 实验生物学报 , ,
李世润 张举仁 陈惠民 玉米愈伤组织诱导及植株再生的研究 山东大学学报 自然科学版 , ,
冷观梯 , 曹改义 , 李正平 , 韩卫江 射线对玉米单倍性和二倍化胚性细胞无性系增殖和分化的影响一甘肃农业大学学报 ,
,
高树芳 , 张举仁 , 陈惠民 玉米胚性愈伤组织再生植株的变异 山东大学学报 自然科学版 , ,
, , , 一 一
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