全 文 ：第 21 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　1 月
Vol.21　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2001
荷兰芹胚性愈伤组织诱导及
胚状体发生与内源 IAA 和 ABA 关系的初步研究
张东向1　张崇浩2　梅　玲2　李杰芬2
(1.齐齐哈尔大学生命科学与工程学院 ,齐齐哈尔　161006)
(2.北京师范大学生命科学学院 ,北京　100875)
摘　要　分析了荷兰芹胚性愈伤组织发生的条件 ,对 Co2+作用下胚状体形成与培养物内源 IAA
和ABA的关系做了研究。结果表明 ,荷兰芹下胚轴胚性发生能力随其相对位置而异 ,自下而上
逐渐提高。提高 2 ,4-D浓度有利于胚性愈伤组织的诱导 ,水解酪蛋白对胚性能力的表达没有
显著影响。在胚状体发生过程中 ,添加Co2+显著降低培养物内源 IAA 和ABA 水平 ,并提高胚状
体诱导率。其中对照组 IAA有一个峰值 , ABA 有两个峰值;实验组 ABA 变化趋势与对照组相
似 ,而 IAA 则始终没有峰值出现 。Co2+对 IAA和 ABA 的抑制机制可能有所不同 。
关键词　荷兰芹;胚性愈伤组织;胚状体;Co2+;IAA;ABA
INDUCTION OF EMBRYONIC CALLUS AND
FORMATIONOF EMBRYOID RELATED TO
ENDOGENOUS IAA AND ABA IN CELERY
ZHANG Dong -xiang1　ZHANG Chong-hao2　MEI Ling2　LI Jie-fen2
(1.College o f Life Science and Technology , Qiqihar University , Qiqihar　161006)
(2.College o f Life Science , Beijing Normal University , Beijing　100875)
Abstract 　Using hypocotyl of sterile celery seedling , induce conditions of embryonic callus were
studied in this paper.Embryoid w as obtained from the embryonic callus , and ef fect of Co2+on for-
mation of the embryoid and levels of endogenous IAA and ABA were studied.The results showed
that the competence of formation of the callus and embryonic callus f rom hypocotyl of celery de-
creased w ith its relative position f rom leaf end to apex of root.2 , 4-D was favored to induction of
embryonic callus.There w as no significant ef fect of casein hydroly sate on expression of embryonic
competence in celery.Endogenous levels of IAA and ABA in the cultures w ere reduced and induce
rates of embryoid w as increased by Co
2+
during embryoid formation of celery.There w ere one peak
value of IAA levels and tw o peak values of ABA levels in the culture of control groups.The change
of ABA levels in the culture of treatment groups w as simular to control ,but there w as no t peak value
of IAA in the t reatment.It w as infered that there w ere dif ference effects Co2+ inhibi tation mecha-
nism on between IAA and ABA in the formation of celery embryoid.
Key words　Celery ;Embryonic callus;Fo rmation of embryoid;Co2+;IAA;ABA
第一作者简介:张东向(1963-),男 ,理学硕士 ,副教授。植物生理学与植物细胞工程。收稿日期:2000-5-18
　　禾本科植物体细胞胚胎发生与培养物内源 IAA
和ABA关系的研究已有报道[ 1] 。在双子叶植物中 ,
胡萝卜胚状体发生受乙烯的抑制 , Co2+可降低培养
物乙烯释放量 ,从而促进胚状体的形成[ 2] 。芹菜是
体细胞胚胎发生研究的典型植物材料之一 ,然而有
关其胚状体发生与内源激素关系的研究尚未见报
道。我们曾以荷兰芹无菌苗为材料 ,研究了在 Co2+
作用下胚状体发生和乙烯释放量的相互关系[ 3] 。
本文在对荷兰芹胚性愈伤组织发生的条件进行分析
的同时 ,对胚状体诱导率与内源 IAA 和 ABA 的关
系做了初步研究 ,并与乙烯释放量做了比较。旨在
进一步探索胚状体发生过程中内源激素之间的相互
作用 ,为研究植物体细胞胚胎发生的生理生化过程
及其调节机制提供依据。
1　材料与方法
1.1　胚性愈伤组织的获得
实验材料芹菜(Apium groveolens L.)的品种为
“荷兰芹” ,由中国农业科学院种子库提供。种子经
常规灭菌后 ,培养于大量元素减半的 MS培养基(1/
2MS)上 ,在 22±1℃、10h 光照/14h黑暗下培养 ,光
照强度 2000lx 。取 4 ～ 5cm 高的无菌苗下胚轴各部
位区段(每区段切取 0.5cm),接种到含有 2 ,4-D和
450mg/L 水解酪蛋白的 MS 培养基上诱导胚性愈
伤组织 ,培养条件同上。
1.2　胚状体的诱导
3周后把获得的松散 、黄色的胚性愈伤组织接
种到不含激素 ,略加修改的 MS 培养基上诱发胚状
体 ,其中蔗糖浓度减至 2%,补充以 2%葡萄糖和 2.
5g/ L丙氨酸 ,实验组添加 50umol/ L 的 CoCl2 ,于 22
±1℃下暗培养 ,3周后统计发生胚状体的愈伤组织
块数 ,计算胚状体发生率 。设 5个重复 。
1.3　内源 IAA 和ABA水平的测定
采用α-溴-2 ,3 , 4 , 5 , 6-五氟甲苯衍生物气
相色谱法[ 4] 。培养物经-20℃丙酮匀浆 、浸提后过
滤 ,MgSO4脱水 ,滤液于 K.D瓶中与α-溴-2 , 3 ,
4 ,5 , 6-五氟甲苯(PFB)于55℃保温酯化 ,精确回流
90min ,冷却后 N2 吹干丙酮 ,正己烷定容至 0.5ml ,
用V ISTA-6000气相色谱仪测定 IAA 和ABA。测
定条件为WCOT 毛细管柱(12m×0.23mm)、63Ni
-ECD检测器 ,SE-30固定液 ,高纯氮气为载气 ,
流速 10ml/min , 尾吹 40ml/min , 分流 10:1;柱温
216℃,气化室 270℃,检测室 285℃,HP3390A 积分
仪记录分析结果。以标准 IAA 、ABA 作对照 ,外标
法计算回收率 。每个样品设 4个重复。
图 1　荷兰芹下胚轴不同区段胚性发生能力的差异
　Fig.1　Variance of competence of formation o f callus and
embryonic callus from explant of different position
in hypocoty1 of celery
2　结果与讨论
2.1　荷兰芹下胚轴不同区段胚性发生能力的差异
把芹菜无菌苗下胚轴自下而上分为 4个区段 ,
以分别比较其愈伤组织和胚性愈伤组织形成能力 。
图 1表明 ,两项指标自下而上均呈递增趋势 ,上位区
段比下位区段分别提高 73%和 90%,采用下胚轴上
位区段可获得高达 90 ～ 98%的胚性愈伤组织诱导
率。
在组织培养研究中 ,芹菜的外植体来源较广 ,如
叶片[ 5]和叶柄[ 6] 、休眠芽[ 7]以及幼苗[ 8]等。以无菌
苗下胚轴为外植体 ,培养周期短 ,取材便利 ,我们对
下胚轴不同区段胚性发生能力差异的比较 ,为芹菜
体细胞胚胎发生研究中外植体的选择提供了依据 。
2.2　2 ,4-D和水解酪蛋白对胚性愈伤组织形成的
影响
以下胚轴上位区段为外植体 ,比较 2 , 4-D 和
水解酪蛋白对其愈伤组织形成和胚性发生能力的影
响见表 1 。无论添加水解酪蛋白与否 ,两种浓度的
2 ,4-D对愈伤组织形成没有显著影响;在相应 2 , 4
-D浓度下 ,添加水解酪蛋白与否对胚性愈伤组织
的诱导亦无显著影响 ,但在两种 2 , 4-D 浓度之间
却存在着极显著差异 , 1.0mg/L 2 , 4-D 可显著提
高荷兰芹胚性发生能力。多数植物在胚性愈伤组织
发生过程中 ,需要较高水平的 2 ,4-D[ 9] ,在我们的
实验中 ,2 ,4-D 浓度提高到 1.0mg/L ,胚性愈伤组
711 期　　　　　张东向等:荷兰芹胚性愈伤组织诱导及胚状体发生与内源 IAA 和 ABA 关系的初步研究
织诱导提高 8.4 ～ 8.9%的结果也支持这一观点 。
我们在实验中还发现 ,添加水解酪蛋白与否对胚性
愈伤组织诱导的影响虽不显著 ,但实验组的长势明
显优于对照。
表 1 2 ,4-D 和水解酪蛋白(CH)对芹菜胚性愈伤组织诱导的影响
Table 1 Ef fect of 2 ,4-D and casein hydroly sate on induction of embryonic callus in celery
2 , 4-D
/mg.1-1
愈伤组织诱导率/ %
induce ra te of callus/ %
胚性愈伤组织诱导率/ %
induce rate o f embryonic callus/ %
-CH +CH -CH +CH
0.5 95±2.8 96±3.1 82±2.1 87±4.5
1.0 97±2.2 96±3.2 90±3.4＊＊ 95±3.2＊＊
　　＊＊表示 1%显著性差异;＊＊to show significant at P<0.01
2.3　Co2+对内源 IAA 和 ABA 水平及胚状体发生
的影响
前文结果表明 ,在 0 ～ 50μmol/ L 的 Co2+ ,可促
进荷兰芹胚状体发生 ,并显著降低培养物乙烯释放
量。为进一步研究 Co2+对内源激素的作用及其与
胚状体发生的关系 ,我们比较了胚状体诱导率与内
源 IAA 、ABA 水平变化的关系(图 2)。在胚状体发
生过程中 ,对照组 IAA水平在培养第 15d出现一个
高峰值 ,随后逐渐下降;而添加了 50μmol/ LCo2+的
实验组 , IAA 水平不仅没有出现峰值 ,而且始终低于
对照 ,其中第 20d 时仅为对照的 1/8 。培养物的内
源ABA水平在第 10d出现第一个峰值 ,在第 20d则
出现第二个较小的峰值 ,实验组培养物 ABA 的变化
趋势与对照相似 ,但含量均低于相应的对照水平 ,在
第25d降至最低 ,仅为对照的 16.7%。图 2还显示
Co2+处理组胚状体发生率高达 63.5%,为对照的
1.87倍;而 2 种内源激素水平均显著低于对照 ,处
理组内源 IAA 和 ABA 分别比对照平均下降 69.
16%和 70.06%,这表明荷兰芹培养物内源激素与
胚状体发生有关 ,内源 IAA 、ABA 对胚状体形成均
具有抑制作用。而这两种内源激素水平在实验组和
对照组之间变化趋势的差异 ,提示 Co2+对 IAA 和
ABA的抑制机制有所不同。
我们在前文中报道了荷兰芹胚状体发生过程
中 ,Co2+的作用及其与乙烯释放量的关系 ,胚状体
发生率和密度均与培养物乙烯释放量呈负相关。本
实验结果表明 ,内源 ABA 水平低的培养物其胚状体
诱导率反而高 ,这一结果支持 ABA 抑制胡萝卜悬浮
细胞胚状体发生的报道[ 10] 。另一方面高水平的
IAA对胚状体发生同样具有抑制作用(图 2)。 IAA
具有促进乙烯产生的生理效应 ,而乙烯是抑制胚状
体发生的因素之一 。Co2+能抑制胡萝卜和芹菜培
养物乙烯释放 ,进而促进胚状体形成[ 2] ,Co2+对荷
兰芹培养物乙烯释放的抑制作用是否与其降低内源
IAA水平有关值得进一步研究。
图 2　Co2+对内源 IAA 和 ABA水平及胚状体发生率的影响
Fig.2 Effects of Co2+ on formation of embryoid and
levels of endogenous hormone in cultures of cel-
ery
参　考　文　献
1.Rajasekaran K , Hein M B , Vasil I K., Endogenous abscisic
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