全 文 ：第 v{卷 第 y期
u s s u年 tt 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1v{ o‘²1y
‘²√ qou s s u
白桦组培离体再生的解剖学研究
詹亚光 杨传平 王玉成
k东北林业大学 哈尔滨 txsswsl
关键词 } 白桦 o离体培养 o形态发生
收稿日期 }usss2tt2uz ∀
基金项目 }国家/九五0攻关课题资助k|y2stt2st2su2sul ∀
ΑΝΑΤΟΜΙΧΑΛ ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΜΟΡΠΗΟΓΕΝΕΣΙΣ ΙΝ ςΙΤΡ Ο
ΧΥΛΤΥΡΕ ΦΡ ΟΜ ΒΕΤΥΛΑ ΠΛΑΤΨΠΗΨΛΛΑ
«¤± ≠¤ª∏¤±ª ≠¤±ª≤«∏¤±³¬±ª • ¤±ª≠∏¦«¨ ±ª
k Νορτηεαστερν Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ } ׫¨ ¦¤¯ ¬¯©²µ°¤·¬²±¤±§²µª¤±µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±©µ²°§¬©©¨µ¨±·¨¬³¯¤±·¶¬±√¬·µ²²© Βετυλα πλατψπηψλλα º¨ µ¨ §¬¶¦µ¬¥¨§q
׫¨ ¦¤¯ ¬¯²©¶·¨° ¤±§³¨·¬²¯¨ °¤¬±¯¼ ²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²° ¦²µ·¨¬³¤µ¨±¦«¼°¤·²∏¶¦¨¯¯¶¬± º²∏±§o¤±§·«¤·²©¯¨ ¤©³µ²§∏¦¨§©µ²°
³¨¬§¨µ°¬¶¤±§·«¨ ³¤µ¨±¦«¼°¤·²∏¶¦¨¯¯¶∏±§¨µ¬·q׫¨ °¨ µ¬¶·¨°¤·¬¦±²§∏¯ ¶¨º¨ µ¨ ©²µ°¨ §¤·«¬ª«©µ¨±´ ∏¨±¦¼¬± §¨√¨ ²¯³¬±ª
¦¤¯ ∏¯¶ q׫¨ ¼©∏µ·«¨µ§¨√¨ ²¯³¨ §¬±·²√¤¶¦∏¯¤µ±²§∏¯ ¶¨º«¬¦«¦²∏¯§ªµ²º ¤·¶¬±ª¯¨§¬µ¨¦·¬²±¤±§©²µ° ¤§√¨ ±·¬·¬²∏¶µ²²·¶q׫¨
¤§√¨ ±·¬·¬²∏¶¥∏§¶²¦¦∏µµ¨§¬±·«¨ °¨ µ¬¶·¨°¤·¬¦¦¨¯¯ °¤¶¶¬±·«¨ ¶∏µ©¤¦¨ ¤µ¨¤²©¦¤¯ ¬¯º«¨µ¨ ·«¨ ¶∏¥¨µ¬½¨ §³¨µ¬§¨µ° º¤¶¯ ¤¦®2
¬±ª qŒ± ¤¬¬¯¯¤µ¼ ¥∏§³µ²¯¬©¨µ¤·¬²± º¤¼o¤§√¨ ±·¬·¬²∏¶¥∏§¶²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²°·«¨ ³¨¬§¨µ°¬¶¤±§∏±§¨µ¨³¬§¨µ°¬¶²©¶·¨°¬± ¤¬¬¯2
¤¯µ¼ ¤±§±¨ ¤µ¥¼ ¤µ¨¤¶q׫¨ ¬±§∏¦¨§¤§√¨ ±·¬·¬²∏¶µ²²·¶º¨ µ¨ °¤¬±¯¼¬±¬·¬¤·¨§©µ²°·«¨ µ¤¼ ¦¨¯¯ ±¨ ¤µ·«¨ ¦¤°¥¬∏°qŒ·¶¨ °¨¨ §
·«¤·¦¤¯ ∏¯¶¬±«¬¥¬·¨§µ²²·¬±ªq
Κεψ ωορδσ} Βετυλα πλατψπηψλλαo≤∏¯·∏µ¨ ¬± √¬·µ²o ²µ³«²ª¨ ±¨ ¶¬¶
白桦k Βετυλα πλατψπηψλλαl组培再生方面的研究起步较晚k陶静等 ot||{¤~t||{¥~詹亚光等 ot||{l o而在
再生机理方面的研究尚属空白 ∀本文对白桦不同外植体组织培养过程中愈伤组织的形成 o不定根 !不定
芽的发生 o以及愈伤组织内部器官分化等方面的发生过程进行了系统的解剖学观察 o以揭示离体再生机
制 ∀
1 材料和方法
t qt 材料的来源 白桦休眠芽来自强化种子园 z ¤生优树嫁接苗及优树 t ¤生实生苗 ∀
t qu 培养方法 春季取休眠芽或展叶芽 o经表面消毒 o剥掉外层芽鳞 o仅剩 u °°大小的茎尖 o接入
• ° n …„t1s °ª#pt n u h蔗糖的培养基中 ∀接种后培养于 uv ∗ ux ε 的培养室中 o每天光照 ty «o光强
为 t xss ¬¯∀一个月后 o转入增殖培养基 • ° n …„s1x °ª#pt n Ž×s1x °ª#pt n u h蔗糖 ~从形成的无菌
苗上取叶片 !叶柄 !茎段分别接入培养基 Œ≥ n …„s1{ °ª#pt n ‘„„s1u °ª#pt n u h蔗糖诱导愈伤组织和
不定芽 ∀每 v ∗ x §取材固定kƒ„„固定 tu ∗ uw «l o持续 t个月 o观察愈伤组织的形成及不定芽的分化 ∀
将不定枝k带 u ∗ v片叶l接入 ‘×k • °l n …„t1s °ª#pt n u h蔗糖的培养基中 ∀每 v ∗ x §固定一次 o观
察腋芽增殖过程 ∀取 v ∗ x¦°高的不定枝接入生根培养基 • ° n Œ…„s1u °ª#pt n u h蔗糖 o每 u ∗ v §
取枝基部 t¦°长茎段固定 o方法同上 o直至根伸出为止 ∀
t qv 制片 用石蜡切片法 o切片厚度 ts ∗ tu Λ°∀番红 p固绿对染 o加拿大树胶封固 ∀ ’¯ ¼°³∏¶高级生
物万能显微镜观察并照像 ∀对部分培养材料进行了电镜扫描 ∀
u 结果分析
u qt 白桦不同外植体愈伤组织的起源 白桦茎的愈伤组织起源 }≠白桦茎的解剖构造 白桦幼茎的横
切面由层次分明的表皮k或周皮l !皮层 !维管组织系统 v部分组成k图版 ´ p tl ∀皮层薄壁细胞呈卵圆
形 o排列疏松 o细胞间有较大的胞间隙 ∀形成层的细胞较小 o细胞质浓 o染色较深 o由排列紧密的分生细
胞组成 ∀木质部主要由导管和木纤维组成 ∀细胞排列紧密 o呈放射状 o长方形或卵圆形 o木质部中间隔
着单层射线薄壁细胞 ∀茎的中央部分是髓 o由幼嫩的薄壁细胞组成 o呈较规则的圆形 o细胞间隙不明显 ∀
通过对大量生根培养前的茎段进行解剖观察 o未见有先成根原基的存在 o这与白桦插穗生根的解剖学研
究结论是一致的k林艳等 ot||yl ∀ 茎愈伤组织的发生 切片观察发现 o有分裂能力的分生细胞和薄壁
细胞均能形成愈伤组织k如 }切口处的皮层薄壁细胞 !韧皮薄壁细胞 !表皮 !形成层及木栓形成层细胞 !及
其射线薄壁细胞l ∀最初主要是皮层薄壁细胞经过诱导 o脱分化回复胚性 o开始大量分裂形成愈伤组织
k图版 ´ p ul ∀培养 y §后 o切口表面可见黄白色的愈伤组织 ∀而后 o愈伤组织增殖较快 o| §后 o从切片
中可见愈伤组织块中有带状的分生组织产生 o带状分生组织向内外衍生的细胞作径向有规则的排列 o使
愈伤组织体积增大k图版 ´ p ul ∀培养 ux §后 o射线薄壁细胞和韧皮薄壁细胞等也启动形成了愈伤组
织和小分生细胞团 o将木质部扯散 o失去了原有的完整性 ∀
白桦叶片的愈伤组织的起源 }≠白桦叶片的解剖构造 含主脉的叶片横切面由表皮 !叶肉和叶脉组
成k图版 ´ p vl ∀表皮由单层细胞组成 o叶肉有明显的栅栏组织和海棉组织之分 ∀上表皮下的栅栏组织
细胞排列紧密 o呈长柱形 ∀叶背海绵组织排列疏松 ∀主脉中靠叶腹面的为木质部 o有明显的木射线 ∀射
线细胞长方形 o呈单列 o排列紧密 ∀木质部下方是由圆形的细胞质浓厚的薄壁细胞组成的韧皮部 ∀主脉
背腹均有较大的皮层薄壁细胞 o背面有 w ∗ x层 o腹面 u ∗ v层 ∀ 叶片愈伤组织的发生 培养 y §后可
见有愈伤组织从主脉的切口处生成 ∀解剖观察可知 o表皮 !皮层 !射线薄壁细胞以及与之相邻接的栅栏
组织细胞均启动分裂形成愈伤组织k图版 ´ p wl ∀邻近叶肉组织的射线薄壁细胞主要呈平周分裂 o细胞
质浓 o核更大 ∀表皮及皮层新生的细胞呈放射状排列 o在叶脉上形成愈伤组织 ∀
叶柄愈伤组织的起源 }≠白桦叶柄的解剖构造 白桦叶柄主要由 v部分组成k图版 ´ p xl }表皮 !皮
层和维管组织 ∀表皮为单层的薄壁细胞 o其上分布着表皮毛 ∀叶柄横切面大部分由皮层薄壁细胞占据 o
细胞大而圆 o高度液泡化 o紧挨表皮的 u层皮层薄壁细胞含有较多的淀粉粒 ∀维管柱呈扇形分布 o外侧
是细胞质浓厚的韧皮部 o里面依次为木质部和髓 o形成层细胞不明显 ∀ 白桦叶柄的愈伤组织的发生
培养 y ∗ ts §o叶柄断口出现豆粒大的黄绿色愈伤组织 ∀这些愈伤组织主要由外皮层薄壁细胞脱分化大
量分裂产生k图版 ´ p yl ∀内部的维管束虽未参与愈伤组织的形成 o但形成层细胞启动 o分裂成排列整
齐而紧密的多层分生细胞群k图版 ´ p zl ∀
u qu 愈伤组织内部的器官分化 愈伤组织分化 }培养 tu §后 o茎段切口形成球形的愈伤组织块 ∀从纵
切面可以看到几种形态结构有一定差别的细胞群 ∀一种是产生在愈伤组织的周缘部位 o细胞近方形 o细
胞壁较厚 o核不明显 o呈带状有规则排列的木栓化细胞k图版 ´ p {l ~另一种是出现在愈伤组织内部或近
表层 o细胞质稠密 !无液泡 !细胞核大的呈团状分布的分生小细胞群k图版 ´ p |l o称作分生组织结节 ∀
木栓化细胞的产生是由于愈伤组织近表面的几层薄壁细胞恢复分生能力 o形成类似木栓形成层的结构 o
向外分化木栓层 o向内分化栓内层 o因此在愈伤组织外围形成了一些木栓化的区域 o其形成方式类似于
周皮 ∀这些木栓化细胞所在区域的愈伤组织中 o细胞分裂不再占优势 o内部开始分化 o外层愈伤组织的
增殖主要从木栓化薄弱的区域向外扩展k图版 ´ p {l ∀第 u种类型的细胞分生组织结节的产生 o通常是
由于愈伤组织内单个薄壁细胞启动 o恢复分生能力 o反复分裂形成的k图版 µ p tl ∀这种分生细胞团在
愈伤组织内部通常分化成维管组织结节 o在形成的初期 o细胞质浓厚的分生细胞纵向伸长 o螺旋状缠绕
成一团 o同周围的细胞自然地形成明显的界线 ∀这种维管组织结节细胞的分裂方式常表现出单极性的
分裂倾向 ∀维管组织结节进一步的发展可能出现 u种情况 }一种是分生组织迅速单极性分裂形成根原
基 ~另一种是维管组织结节细胞出现分化 o其外围的组织进行平周分裂呈层状 o径向伸长 o形似维管形成
层状的细胞 ~内部的细胞停止分裂活动 o细胞壁不均匀加厚 o失去细胞内含物 o形成管胞 ∀它的形状像一
个鸟巢k图版 µ p ul o因此有的报道中称它为鸟巢状维管组织团 o有的称为维管组织结节 !管胞集团等
k王凯基等 ot|{t ~许志宏等 ot|{s ~过全生 ot||zl ∀它在组织培养中是一种常见的现象 ∀在本实验中观
vwt 第 y期 詹亚光等 }白桦组培离体再生的解剖学研究
察到的数量也较多 ∀维管组织结节外围的层状分生细胞如果呈多向分裂分化 o则不形成根原基 o而在愈
伤组织中扩展形成不规则的拳卷状维管组织系统k图版 µ p vl o这在老化的愈伤组织中尤其多 ∀维管组
织结节常发生在愈伤组织内部 o有时在木栓化愈伤组织近表面处也有发生 ∀愈伤组织内部分裂旺盛部
位的细胞中 o常有淀粉类内含物出现 o随细胞的分裂和分化而逐渐被消耗掉 ∀
芽的起源和发生过程 }在离体培养 us §以后的白桦茎段愈伤组织中 o愈伤组织近表面局部区域的
薄壁细胞核变大 o细胞质变浓 o分裂加快 o进而形成苗端分生组织 o在愈伤组织外围形成染色较深的小突
起 ∀苗端分生组织进一步分化出叶原基 o形成芽k图版 µ p wl ∀进一步观察发现这些芽都远离木栓化表
皮的一侧 o而愈伤组织周缘有木栓化的地方没有芽的形成 ∀这说明木栓化细胞的形成抑制了不定芽的
分化 o这与 ∏等kt||vl的结论相同 ∀芽的形成是否与维管组织结节有关还有待进一步研究 ∀从外部形
态上看 o培养 us §o愈伤组织外部有许多绿色的小突起 ∀电镜扫描观察可见苗端突出愈伤组织表面 o小
突起较光滑 o有的可见小的叶原基k图版 µ p xl ∀有时不定芽能从茎段表面直接生成k图版 µ p yl ∀
u1v 腋芽的增殖途径的不定芽形成 高等植物的叶腋中都有腋芽的存在 o由于顶芽的存在 o顶端优势
阻止腋芽的生长 ∀但除去顶芽可以解除顶端优势 o腋芽便不断地分化生长 o逐渐形成芽丛 o这是增殖的
重要途径 ∀白桦茎段k带 u ∗ v片叶l培养 tx §后 o电镜扫描观察在主茎与侧枝的叶腋附近均可见有小
的突起k图版 µ p zl o进而形成腋芽 ∀腋芽由几层鳞叶原基包裹 o叶原基上分布有表皮毛 ∀腋芽有的在
腋处 o有的在其上部 ot至多个不等 o基本上由靠近表层的薄壁细胞启动形成苗端k图版 µ p {l ∀
u qw 不定根的形成过程及与愈伤组织的关系 不定根的形成过程 }白桦不定根的形成 o最快为 x ∗ y §o
通常 ts ∗ tx §∀培养 v §o从外部形态观察可见在近切口端的表皮有明显的膨大 ∀y §时经电镜扫描 o在
茎段的基部周缘有圆形的小突起 ∀通过解剖观察可知 o在幼茎的内部有少数的维管射线细胞在与形成
层的交叉处开始呈楔形变宽 o成为多列射线 o在向髓心的一侧仍为单列 ∀因而 o在加宽的部位与紧靠韧
皮部的地方形成一团细胞核较大 !细胞质较浓的细胞团 ) ) ) 根原基的发端细胞 ∀这些细胞继续分裂 !生
长 o逐渐形成体积小 !染色深的一群分生细胞 o形状近似球形 o这就是根原基k图版 µ p |l ∀在朝向表皮
一端的细胞团转变为不定根的顶端分生组织 o位于不定根后端的细胞从外向内逐渐分化形成根的维管
系统 o最终与茎的维管系统相连 ∀同时 o根原基出现明显的分层现象 ∀位于最先端的是几层根冠细胞 o
由许多不规则的薄壁细胞组成 o起保护的作用 o其下面是排列紧密的顶端分生组织 o并出现了较短的伸
长区 ∀
不定根的形成与愈伤组织形成的关系 }从外部形态上看 o生根培养中的不定根形成部位多在切口上
方 s1u ∗ u¦°的皮部 o其范围取决于不定枝插入培养基的深度 ∀生根好的不定枝在基部切口处基本不
产生愈伤组织或产生极少 o生根差的不定枝产生的愈伤组织多 o这种愈伤组织通常不形成不定根 ∀由此
可见 o生根培养中不定枝基部愈伤组织的发生和皮部生根间表现为相互抑制的关系 o这一点与白桦扦插
生根情况相吻合k林艳等 ot||yl o这也是不定枝生根性状差或材料老化的表现 ∀
3 讨论
白桦不定根可以从枝的皮部产生 o也可由愈伤组织或叶脉直接形成 ∀生根培养中 o不定根主要以皮
部生根为主 o这种生根方式快且根系质量好 o呈辐射状排列 o移栽成活率高 ∀不定枝基部切口一旦形成
较大的愈伤组织 o则生根时间延长 o根数量少 o此种情况下不定根从基部表皮与切口愈伤组织交界处伸
出 ∀
∏等kt||vl研究了日本白桦茎段产生愈伤组织分化不定芽与 „’„和 „’°°的关系 ∀结果表明切
口处的愈伤组织起源于韧皮部 o而不定芽的分化产生于木栓化表皮不足的愈伤组织表面区域 ∀在培养
基中加入 „’„ !„’°°等苯丙氨酸解氨酶k°„l的竞争抑制剂可以阻止木栓化表皮的形成 o加速茎段愈
伤组织表面分化不定芽 ∀由此可见 o不定芽的形成可能受愈伤组织表面木栓化表皮的抑制 o通过阻止木
栓化表皮形成可以加速不定芽的形成 ∀本实验中 o在对白桦离体培养的愈伤组织诱导阶段也发现 o‘„„
能诱导愈伤组织的大量产生 o但较高浓度的 ‘„„却加速愈伤组织的老化 o降低芽的分化率 ∀解剖观察
wwt 林 业 科 学 v{卷
表明这是因为木栓化表皮产生过多造成的 ∀
通过腋芽增殖途径 o白桦不定枝主茎和侧枝的叶腋处均可大量形成腋芽 o由此可达到大量繁殖优良
材料的目的 ∀但培养中茎基伤口也产生愈伤组织 o愈伤组织经过脱分化存在遗传变异 o因此由其分化的
不定芽形成的苗木不能完全保证遗传品质与原材料的一致性 o组培繁殖中应尽可能将二者分开 ∀在培
养中发现 o枝基部愈伤组织上芽点出现的晚 o且常出现在远离主茎的愈伤组织的边缘 ∀与其它培养基对
比 o在腋芽增殖培养基中愈伤组织产生芽的数量少且晚 o较腋芽分化迟 us §左右 ∀所以可通过时间差
及时将 u种再生系统的不定芽分开 o也可通过激素调节抑制愈伤组织中芽的形成 o加速腋芽的增殖 ∀从
而获得优良且无变异的白桦苗 ∀
参 考 文 献
过全生 q杨树叶薄层培养中不定芽形态发生的细胞组织学研究 q植物学报 ot||z ov|ktul }ttvt ∗ ttvz
林 艳 o詹亚光 o栾淑红等 q白桦嫩枝扦插不定根形成的解剖观察 q东北林业大学学报 ot||y ouwkvl }tx ∗ t|
陶 静 o詹亚光 o姜 静等 q白桦组培再生系统的研究k一l q东北林业大学学报 ot||{¤ouykxl }y ∗ |
陶 静 o詹亚光 o由香玲等 q白桦组培再生系统的研究k三l q东北林业大学学报 ot||{¥ouykyl }y ∗ |
王凯基 o张丕方 o倪德祥等 q几种木本植物组织培养的愈伤组织形成和器官再生 q植物学报 ot|{t ouvkul }|z ∗ tsu
许智宏 o刘桂云 q烟草叶组织培养中愈伤组织和芽形成的细胞学观察 q植物学报 ot|{s ouuktl }t ∗ w
詹亚光 o陶 静 o刘玉喜等 q白桦组培再生系统的研究k二l q东北林业大学学报 ot||{ ouykyl }t ∗ x
张伟成 o严文梅 o单双健 q野芹菜体细胞胚胎发生早期变化的细胞学研究 q植物学报 ot||v ovxkul }{x ∗ |s
∏ ¬±©∏oפ¬½² ‹²ª¨·¶∏o≠∏­¬Œ§¨ ετ αλq∞©©¨¦·¶²©Α2¤°¬±²²¬¼2Β2³«¨ ±¼¯³µ²³¬²±¬¦¤¦¬§¤±§Α2¤°¬±²²¬¼¤¦¨·¬¦¤¦¬§²± §¬©©¨µ¨±·¬¤·¬²± ²©¤§√ ±¨·¬·¬²∏¶¥∏§¶¬±
·«¨ ¦¤¯ ∏¯¶§¨µ¬√¨ §©µ²° ¶·¨° ¶¨ª° ±¨·¶²© Βετυλα πλατψπηψλλα ≥∏®¤·¦«¨ √ √¤µqϕαπονιχα ‹¤µ¤q³± ƒ²µ≥²¦ot||v ozxkwl }vvt ∗ vvz
xwt 第 y期 詹亚光等 }白桦组培离体再生的解剖学研究