全 文 ：第 ws卷 第 v期
u s s w年 x 月
林 业 科 学
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悬铃木体细胞胚胎发生及植株再生 3
范国强 黎 明 贺窑青 蒋建平
k河南农业大学 郑州 wxsssul
摘 要 } 以叶片为材料 o研究了悬铃木的体细胞胚胎发生及其植株再生 ∀结果表明 o悬铃木幼苗叶片在 • ° n
s1t °ª#ptŒ…„ n x1s °ª#pt …„培养基上的愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织诱导率分别为 tss h和 {|1t h ~ux ε 的
温度有利于胚性愈伤组织在 • ° n s1x °ª#pt …„培养基上进行体细胞胚胎发生 ~黑暗低温处理kts ε l v §不但可
以促进体细胞胚胎的发生过程 o而且可以提高其发生频率 ∀
关键词 } 悬铃木 o叶片 o愈伤组织 o体细胞胚胎发生 o植株再生
中图分类号 }≥zuu1vn z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsv p sszt p sw
收稿日期 }ussu p s| p uy ∀
基金项目 }河南省杰出人才创新基金kvutsstzssl和高校杰出科研人才工程资助项目kussuŽ≠≤÷ssvl的部分内容 ∀
3 河南省林业技术推广站 刘玉礼 高级工程师参加前期研究工作 o特此致谢 ∀
Σοµατιχ Ε µ βρψογενεσισ οφ Πλατανυσ οριενταλισ ανδ Ιτσ Πλαντλετ Ρεγενερατιον
ƒ¤± Š∏²´¬¤±ª ¬¬±ª ‹¨ ≠¤²´¬±ª ¬¤±ª¬¤±³¬±ª
k Ηεναν Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Ζηενγζηουwxsssul
Αβστραχτ} ׫¨ ¶²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶¤±§³¯¤±·¯¨·µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±©µ²°·«¨ ¯¨ ¤©¦¤¯ ∏¯¶²© Πλατανυσ οριενταλισ º¨ µ¨ ¶·∏§¬¨§¬±·«¬¶
³¤³¨µq׫¨ µ¨¶∏¯·¶¬±§¬¦¤·¨§·«¤··«¨ ¦¤¯ ∏¯¶¤±§ °¨¥µ¼²ª¨ ±¬¦¦¤¯ ∏¯¶k∞≤l ©µ¨ ∏´¨±¦¼ ²±·«¨ • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n x1s
°ª#pt …„ °¨ §¬∏° º¨ µ¨ tss h ¤±§{|1t h µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q׫¨ ³µ²¦¨§∏µ¨ ²©¶²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶²©∞≤ ²± • ° n s1x °ª#
pt …„ °¨ §¬∏° ¤·ux ε °¬ª«·¥¨ ³µ²°²·¨§q‘²·²±¯¼ ¦²∏¯§·«¨ ¶·¤ª¨¶²©¶²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶²± ¤¯¯ °¨ §¬¤¬±·«¨ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·
¥¨ ³µ²°²·¨§o¥∏·¤¯¶²·«¨ ©µ¨ ∏´¨±¦¼ ²©·«¨ ¶²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶°¬ª«·¥¨ ±¨¯¤µª¨§q
Κεψ ωορδσ} Πλατανυσ οριενταλισo¨¤©o≤¤¯ ∏¯¶o≥²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶o°¯¤±·¯¨·µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
悬铃木k Πλατανυσl是世界著名的城市绿化树种 o目前通常采用嫩枝和硬枝扦插繁育苗木 ∀自 us世纪 zs
年代以来 o对悬铃木物候期 !品种选育和苗木繁殖方法等进行了大量的研究 o并取得了一定的成果k卫志明
等 ot||t ~周业恒等 ot||v ~宋珍等 ot||{ ~范国强等 oussv ~¬∏ ετ αλqoussvl ∀近年来 o国内外已对多种木本植
物的体细胞胚胎发生及其体外植株再生进行过研究k包慈华 ot|z| ~杜克久 ot||{ ~范国强等 oussu¤~ussu¥~黄
敏仁等 ot||s ~李天然等 ot||{ ~唐巍等 ot||{ ~王影 ot||t ~卫志明等 ot||t ~杨金玲等 ot||z ~袁巧平等 ot||s ~张立
功等 ot|{t ~…¨ ¦º¤µετ αλqot||s ~ƒ¤± ετ αλqousst ~Š∏³·¤ ετ αλqot|{z ~ ‹¤®°¤± ετ αλqot|{x ~t|{z ~¤¬±¨ ετ αλqo
t||s ~∏¯¬¨ ot|{y ~ ¤µ¬±² ετ αλqot||v ~ ²¯ ετ αλqot||t ~ ∏®«¨µ­¨¨ ετ αλqot||t ~פ±ªousss ~ ∂²± „µ±²¯§ ετ
αλqot|{{ ~ • ¤±ª ετ αλqoussul ∀然而 o至目前有关悬铃木的体细胞胚胎发生及其植株再生的研究 o在国内外还
未见报道 ∀为了顺利进行悬铃木的基因工程和细胞工程操作及新品种的快速繁育 o本文研究了其体细胞胚
胎的发生及植株再生 ∀
t 材料与方法
111 材料
t|||年 tt月在郑州市河南农业大学校园内采集约 wx ¤生 !成熟而未脱落的二球悬铃木k Πλαντανυσ
οριενταλισl球果 ∀
112 方法
t1u1t 无菌苗培养 usss年 x月 ux日 o用力将经自来水浸泡 u §后k每 ts «换水一次l的悬铃木球果压碎 o
将去掉种k果l毛的种子放入腐熟 !湿度适宜的木屑中在室外发芽 o同时适时浇水 ∀待种子发芽并且子叶完全
展开后 o用 s1t h的氯化汞溶液消毒悬铃木幼苗 x °¬±o放入无菌重蒸水中清洗 v次 o用吸水纸吸干表面水
后 o接种于不加植物激素的 ≥k含蔗糖 ux ª#pt !琼脂 w ª#ptl基本培养基上培养成无菌苗 ∀
t1u1u 愈伤组织诱导 当无菌苗长出的第 z片真叶完全展开时 o将其叶片分别切成 s1x ¦° ≅ s1v ¦°的小块
k外植体l o分别放在基本培养基为 • ° !≥k含蔗糖 ux ª#pt !琼脂 w ª#ptl o附加 s1t °ª#ptŒ…„ !s1x和 x1s
°ª#pt …„的培养基上k每个外植体放置 vs瓶l o于光照强度为 tvs Λ°²¯#°pu¶p t !光照时间为 ty «#§pt !温度
为 ux ε 的培养箱内培养 ∀vs §时观察并统计叶片愈伤组织诱导情况及诱导率 ∀
t1u1v 愈伤组织和胚性愈伤组织的观察 参见陈正华kt|{yl ∀
t1u1w 叶片愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织诱导率的计算 愈伤组织诱导率 € k诱导出愈伤组织外植体的
数量Π放置外植体的数量l ≅ tss h ~胚性愈伤组织诱导率 € k诱导出胚性愈伤组织外植体的数量Π放置外植体
的数量l ≅ tss h ∀
t1u1x 体细胞胚胎发生 将在 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n x1s °ª#pt …„上诱导出的愈伤组织分别放在不加
任何激素的 • ° !• ° n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„ !• ° n s1t °ª#pt Œ…„ n t1s °ª#pt …„和 • °
n s1x °ª#pt …„的培养基上k每一培养基放置 vs瓶l o分别置于温度为 x !tx和 ux ε 的黑暗培养箱内培养 v
§后 o再放入与愈伤组织培养相同的条件下进行体细胞胚胎的发生 ∀
t1u1y 体细胞胚胎发生的组织学观察 将不同生长时期的外植体用卡诺氏液k≤¤µ±²¼l固定 uw «o常规石蜡
切片 o厚 z ∗ { Λ° o番红染色 o脱色 !脱蜡封片后 o在尼康 ×≥ p tss荧光倒置显微镜下观察体细胞胚发生情况 ∀
图 t 不同培养基对愈伤组织诱导的影响kvs §l
ƒ¬ªqt ∞©©¨¦·²©§¬©©¨µ¨±·°¨ §¬¤²± ¦¤¯ ∏¯¶¬±§∏¦·¬²±¶kvs §l
¤} • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„ ~¥} • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n x1s °ª#pt …„ ~¦}
• ° n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„ n s1x °ª#pt × ~§} • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n x1s °ª#
pt …„ n s1x °ª#pt × ~¨} ≥ n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„ ~©} ≥ n s1t °ª#pt Œ…„ n
x1s °ª#pt …„ ~ª} ≥ n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„ n s1x °ª#pt × ~«} ≥ n s1t °ª#pt
Œ…„ n x1s °ª#pt …„ n s1x °ª#pt × q
u 结果与分析
211 愈伤组织诱导
外植体在 • ° 和 ≥培养基上的试验结果k图 tl表明 o悬铃木幼苗叶片在 • ° 和 ≥培养基上愈伤组
织和胚性愈伤组织的诱导率存在较大的差异 ∀在 • ° 培养基上 o当 Œ…„浓度为 s1t °ª#pt !×为 s时 o随
着 …„浓度的增加 o愈伤组织诱导率也由 {x h升高到 tss h o胚性愈伤组织则由 wx h上升到 {|1t h ~当Œ…„浓
度为 s1t °ª#pt !×为 s1x °ª#pt o…„浓度由 s1x °ª#pt增加到 x1s °ª#pt时 o愈伤组织诱导率由 |u h上
升到 |{ h o其胚性愈伤组织则由 xy1v h上升到 zu1{ h ∀在 ≥培养基上 o当Œ…„为 s1t °ª#pt !×为 s时 o随
…„浓度的增加 o外植体愈伤组织诱导率也由 {z1u h 增加到 |u1x h o胚性愈伤组织诱导率由 tu1t h上升到
v|1{ h ∀当 Œ…„浓度为 s1t °ª#pt !×浓度为 s1x °ª#pt时 o外植体愈伤组织诱导率均可达到 tss h o胚性
愈伤组织由 t|1z h增加到 w{1v h ∀也就是说 o悬铃木叶片在 • ° 培养基上诱导愈伤组织体细胞胚胎发生
过程中 o…„所起的作用大于 × ∀以上结果说明 o在同样的激素种类和激素浓度条件下 o培养基的成分及其
含量对悬铃木外植体愈伤组织和胚性愈伤组织的诱导率的大小有一定的影响 ∀
212 体细胞胚胎发生
u1u1t 体细胞胚胎发生的途径和
方式 观察悬铃木愈伤组织石蜡
切片和愈伤组织成苗结果发现 o
除了叶片叶脉及叶片外植体伤口
处体细胞胚直接发生外 o体细胞
胚胎还可通过愈伤组织这一间接
途径发生 ∀在其间接发生途径
中 o体细胞胚胎可通过愈伤组织
表面和愈伤组织内部等方式发生
k图版 ´l ∀
u1u1u 不同激素对体细胞胚胎发
生的影响 由 • ° n s1t °ª#pt
Œ…„ n x1s °ª#pt …„ 上形成的胚
性愈伤组织在含有不同激素种类
和浓度培养基上体细胞胚胎发生
uz 林 业 科 学 ws卷
的结果k表 tl看出 oux ε 下 o愈伤组织在不加任何激素的 • ° 培养基上 o体细胞胚胎发生的情况与其在 • ° n
s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„上的相似 o即在第 x天时 o外形上仍为胚性愈伤组织 o第 ux天和第 wx天时胚性
愈伤组织分别形成了原胚和球形胚 o只不过是在不加激素的 • ° 培养基上 o第 ux天和第 wx天时 o形成原胚细
胞和球形胚的数量都比在 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„培养基上的多 ∀在 • ° n s1x °ª#pt …„培
养基上 o第 x天时 o胚性愈伤组织就开始形成了原胚细胞 o这是与其在 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n t1s °ª#pt…„上
的不同之处 o然而在第 ux天时 o胚性愈伤组织都有球形胚的形成 o第 wx天时 o在前一培养基上 o有子叶胚可以观
察到 o而在后一培养基上只能观察到心形胚的出现 ∀也就是说 o含有 Œ…„的 • ° 培养基对悬铃木体细胞胚胎
的发生有一定的抑制作用 ∀悬铃木叶片体细胞胚胎直接发生和间接发生以及间接发生过程中体细胞胚胎发生
的方式和次生胚胎的发生情况如图版´p t ∗ tw所示 ∀
表 1 激素和温度对体细胞胚胎发生的影响 ≠
Ταβ . 1 Τηε εφφεχτ οφ ηορµ ονεσ ανδ τεµ περατυρε ον εµ βρψογενεσισ
温 度
× °¨³¨µ¤·∏µ¨Πε
激素 ‹²µ°²±¨ ¶Πk°ª#ptl 接种后不同天数愈伤组织的体细胞胚发生≥²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²ª¨ ±¨ ¶¬¶²©¦¤¯ ∏¯¶¤·§¬©©¨µ¨±·§¤¼¶¤©·¨µ¬±²¦∏¯¤·¬²±
Œ…„ …„ x § ux § wx §
s s 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 心形胚 ‹ ¤¨µ·
s s1x 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
x s1t s1x 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 心形胚 ‹ ¤¨µ·
s1t t1s 胚性愈伤组织 ∞≤ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
s s 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
s s1x 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
ts s1t s1x 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
s1t t1s 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
s s 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ
s s1x 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ 子叶胚 ≤²·¼¯ §¨²±
ux s1t s1x 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 球形胚 Š¯ ²¥∏¯¤µ
s1t t1s 胚性愈伤组织 ∞≤ 原胚细胞 °∞ 心形胚 ‹ ¤¨µ·
≠ ∞≤ }∞°¥µ¼²ª¨ ±¬¦¦¤¯ ∏¯¶~°∞}°µ¬°¤µ¼ ∞°¥µ¼² ¦¨¯¯ q不同时间愈伤组织中观察到的最接近子叶胚的胚状体 ≥²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²¶¤³³µ²¤¦«¬±ª·²¦²·¼¯ §¨²±
°¨¥µ¼²¶§¬¶¦²√ µ¨¨§¬±·«¨ ¦¤¯ ¬¯¤·§¬©©¨µ¨±··¬°¨ q
213 低温处理对体细胞胚胎发生的影响
胚性愈伤组织在不同温度下体细胞胚胎发生的试验结果k表 tl表明 o胚性愈伤组织经过不同温度处理
后 o体细胞胚胎发生的进程存在着较大的差异 ∀温度为 x ε 条件下 o在不加任何激素的 • ° !• ° n s1t °ª#
pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„和 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n t1s °ª#pt …„培养基上 o第 x天时 o愈伤组织的性质没
有发生变化 o而在 • ° n s1x °ª#pt …„培养基上 o胚性愈伤组织则形成了原胚细胞 ~第 ux天时 o胚性愈伤
组织在不加激素的 • ° 和 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n s1x °ª#pt …„培养基上形成了原胚 o而在 • ° n s1x
°ª#pt …„和 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n t1s °ª#pt …„培养基上则形成了球形胚 ~第 wx天时 o胚胎发生过程
中出现了子叶胚 ∀在温度为 ts ε 的条件下 o总体看来 o愈伤组织在 w种培养基上的体细胞胚胎发生的进程
较快 ∀第 x天时愈伤组织体细胞胚胎发生的阶段差异不大 o但在 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n t1s °ª#pt …„培
养基上 o体细胞胚胎发生处于原胚期 o而在 x ε 和 ux ε 条件下 o该培养基上的愈伤组织仍处于胚性愈伤组织
阶段 ~在第 wx天时 o无论 • ° 培养基中的激素浓度如何 o愈伤组织的体细胞胚胎都发育到子叶胚阶段 o而在
其它温度下 o愈伤组织发育到子叶胚阶段的培养基则较少 o特别是在温度为 ux ε 条件下 o愈伤组织在 w种培
养基上都没有发育到子叶胚阶段 ∀这说明低温处理有利于促进胚性愈伤组织的体细胞胚胎发生 ∀
214 植株再生
将处于子叶胚阶段的胚状体在同一培养基上继续发育成幼苗k图版 ´ p txl ∀当芽生长到 v ¦°左右时 o
从其茎的基部剪断并转移到无任何植物生长调节剂的 • ° 培养基上 o放入光照培养箱内使其生根 o第 tx天
时即可看到形成的完整植株k图版 ´ p tyl ∀
vz 第 v期 范国强等 }悬铃木体细胞胚胎发生及植株再生
v 讨论
悬铃木体外器官高效再生一方面与激素的种类和浓度有关 o另一方面与幼苗叶片的位置也有一定的关
系k范国强等 oussvl ∀本次试验结果表明 o悬铃木叶片愈伤组织体细胞胚胎发生的进程和频率除了与激素种
类和浓度有关外 o还与愈伤组织处理的温度存在密切的关系 o即悬铃木叶片在 • ° n s1t °ª#pt Œ…„ n x1s
°ª#pt …„上诱导出的胚性愈伤组织经过适当的低温kts ε l处理 o加快了其体细胞胚胎的发育进程 ∀此外 o
不同发育阶段的体细胞胚的发生频率也有一定的提高 ∀造成这种现象的原因可能是低温处理有利于细胞的
代谢 o产生的激素种类和浓度 !多糖和蛋白质等朝着体细胞胚胎发生的方向发展 ∀因此 o采用低温处理进行
悬铃木的体细胞胚胎发生对其进行基因工程和细胞工程操作及新品种在短期内的大量繁殖具有广阔的应用
前景 o而有关悬铃木体细胞胚胎发生的不同步性及发生过程中的生理生化变化将有待进一步的研究 ∀
参 考 文 献
包慈华 q海岸红杉组织培养诱导完整植株的初步研究 q科学通报 ot|z| ouwkzl }vut p vuv
陈正华 q木本植物组织培养及其应用 q北京 }高等教育出版社 ot|{y }yu p yv
杜克久 o郑均宝 o徐振华等 qzwt杨器官 !体细胞胚胎发生的组织学及生理学研究 q林业科学 ot||{ ovwkyl }|| p tsw
范国强 o翟晓巧 o蒋建平等 q不同种泡桐叶片愈伤组织诱导及其植株再生 q林业科学 oussu¤ov{ktl }u| p vx
范国强 o翟晓巧 o贺窑青等 q金丝楸组织培养和体外植株再生 q植物生理学通讯 oussu¥ov{kwl }vx|
范国强 o蒋建平 o贺窑青等 q悬铃木体外高效植株再生系统建立 q园艺学报 oussv ovskul }uvy p uv{
黄敏仁 o许 农 q林木原生质体培养的现状 q植物生理学通讯 ot||s okul }zx p z{
李天然 o许月英 o征 荣等 q珍稀频危植物四合木体细胞胚胎发生的组织学观察 q内蒙古大学学报k自然科学版l ot||{ ou|kul }uwx p uw|
宋 珍 o张 剑 o李艳慧等 q越冬埋藏对提高悬铃木硬枝扦插成活率的影响 q河北林果研究 ot||{ otvkvl }usz p utx
唐 巍 o郭仲琛 q火炬松胚性愈伤组织诱导和植株再生的研究 q林业科学 ot||{ ovwkvl }ttx p tt|
王 影 q杨树细胞悬浮培养及体细胞胚胎发生的研究 q南京林业大学学报 ot||t otxkvl }vt p vy
卫志明 o尹冬明 o黄敏仁等 q悬铃木叶肉原生质体培养再生植株 q植物学报 ot||t ovvkttl }{tv p {t{
杨金玲 o桂耀林 o杨银根等 q白 体细胞胚胎发生及其植株再生 q植物学报 ot||z ov|kwl }vtx p vut
袁巧平 o董茂山 o¤¼p„¯ ¯¨ °¤±§≤ q离体条件下核桃器官发生和体细胞胚胎发生 q林业科学 ot||s ouykyl }w|x p w|{
张立功 o张永华 q杨树体细胞胚状体的诱导发生 q林业科学 ot|{t otzkwl }wuy p wuz
周业恒 o江守和 o鲁润龙等 q悬铃木无球果育种的研究 q园艺学报 ot||v ouskvl }u|x p u|{
…¨ ¦º¤µ • o‘¤ª°¤±¬• o • ¤±± ≥ • qŒ±¬·¬¤·¬²± ²© °¨¥µ¼²ª¨ ±¬¦¦∏¯·∏µ¨¶¤±§¶²°¤·¬¦ °¨¥µ¼²¶§¨√¨¯²³°¨ ±·¬± ²¯¥¯²¯ ¼¯ ³¬±¨ q≤¤±ƒ²µ• ¶¨ot||s ous }{ts p {ty
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∏¯¬¨ „ q× ¦¨«±¬´∏¨¶©²µ ±¨«¤±¦¨§µ¨¯¨ ¤¶¨ ²©¯¨ ¤©³µ²·²³¯¤¶·¬± Ποπυλυσq°¯ ¤±·≤¨¯¯ • ³¨²µ·¶ot|{y ox }u{w p u{z
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׬¶¶∏¨ ’µª¤± ≤∏¯·∏µ¨¶ot||v ovw }uvx p uww
²¯ ‹ o ∂²± „µ±²¯§≥ q ’µ¬ª¬± ¤±§§¨ √¨ ²¯³°¨ ±·²© °¨¥µ¼²ª¨ ±¬¦¦∏¯·∏µ¨¶©µ²° ¶¨ §¨¯¬±ª¶²©‘²µº¤¼ ≥³µ∏¦¨k Πιχεα αβιεσl q°¯¤±·°«¼¶¬²¯ ot||t otv{ }uuv p uvs
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׬¶¶∏¨ ’µª¤± ≤∏¯·∏µ¨¶ot||t oux }tv p ty
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