全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 艺 学 报 2006, 33 (4) : 883～886
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 12 - 03; 修回日期 : 2006 - 03 - 21
基金项目 : 广西科技厅资助项目 (桂科攻 032200822A)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: zzf@gxu1edu1cn)
火百合子房薄层培养器官发生的细胞组织学研究
周祖富 3 艾素云 杨美纯 黎兆安
(广西大学农学院 , 广西南宁 530005)
摘 要 : 以火百合 (L ilium ‘Star Gazer’) 子房薄层组织为外植体 , 接种在附加 BA 210 mg·L - 1和
NAA 012 mg·L - 1的 MS培养基上 , 诱导出愈伤组织及器官。经细胞组织学观察表明 : 细胞启动及愈伤组织
产生于外植体近轴面和侧面的切口边缘及内方 , 继而形成瘤状、棒状及胚珠状的突起 , 之后从这些愈伤组
织分化形成器官。火百合子房薄层培养中器官发生有 3种方式 : ①在愈伤组织表面形成芽 ; ②在愈伤组织
内部或近表面形成根 ; ③在同一块愈伤组织表面形成芽 , 内部形成根 , 再通过维管系统连成 1个完整的植
株原始体。
关键词 : 百合 ; 子房 ; 薄层培养 ; 器官发生
中图分类号 : S 68212 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0420883204
Cytoh istolog ica l Study of M orphogenesis in Th in Cell Layer Culture of O vary
of L ilium‘Star Gazer’
Zhou Zufu3 , A i Suyun, Yang Meichun, and L i Zhaopian
(A gricu ltura l College, Guangxi U niversity, N anning, Guangxi 530005, Ch ina)
Abstract: Thin cell layers from the ovary of L ilium‘Star Gazer’were cultured as exp lants on MS medi2
um supp lemented with BA 210 mg·L - 1 and NAA 012 mg·L - 1 to induce callus and organs. H istorical study
showed that callus initiated on the edges and the insides of the incisions of adaxial surface and flank of ex2
p lants, then they formed strumae, club and ovule2like tubers, finally, they developed into organs. There are
three types of organogenesis of L ilium‘Star Gazerpis ovary: ①buds formed from the surface of callus; ②roots
formed from inside or near the surface of callus; ③buds formed from the surface of callus, while roots formed
from the inside of the callus, then they were connected by vascular system s to form whole p rimary p lants.
Key words: L ilium ; Ovary; Thin cell layer culture; O rganogenesis
1 目的、材料与方法
我国研究者在 20世纪 80年代中期用斑叶海棠、长寿花、彩叶芋、芥蓝等材料进行薄层组织培养
并获得了成功〔1～4〕。但以百合子房作薄层培养的研究尚未见报道。作者用我国南方优良的观赏花卉火
百合 (L ilium ‘Star Gazer’) 的子房壁作为外植体 , 进行薄层培养 , 目的是从细胞组织学角度观察培
养过程中细胞启动、分化 , 愈伤组织形成及器官发生的过程 , 以期为火百合的快速繁殖和生产开发提
供理论基础。
取花蕾 , 在超净工作台内用 75%的酒精进行表面消毒后剥除花瓣与花丝 , 用双面刀片削取子房
壁的外表皮连同其内约 13～17层薄壁细胞 , 不带内表皮及胚珠。将材料切成长 5～6 mm, 宽约 3 mm
的片段 , 切面朝下接种于附加 BA 210 mg·L - 1和 NAA 012 mg·L - 1的 MS培养基上。置于室内自然光
培养。通过遮光 , 将最高光强调控在 1 000 lx左右 , 培养温度 27～30℃。试验重复 3次 , 每次 20瓶 ,
每瓶 10个外植体。于培养的不同时期分别取外植体固定于 FAA固定液中。常规石蜡制片法制片 , 切
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园 艺 学 报 33卷
片厚度 10μm, 苏木精染色 , 德国 Leica DMLB显微镜观察和照相。
2 结果与分析
211 外植体的形态变化
接种时外植体组织块的厚度为 550～800μm, 呈黄白色 , 培养 5 d可见略有膨大。培养 10 d, 外
植体明显膨大、转绿 , 两端稍向下弯曲 , 表明细胞已经启动。培养 20 d, 外植体显著增大、增厚 , 两
端更为弯曲 , 形成 “拱桥 ”状。培养 25 d, 可见外植体切口周围尤其是材料左右两侧产生较多的愈
伤组织突起 , 在放大镜下呈现凹凸不平状。培养 30 d, 上述愈伤组织突起伸长、增大成棒状或瘤状
物。培养 35～40 d, 外植体两侧新增殖突起的愈伤组织更为增多 , 此时较早形成的突起进一步增大并
在其上形成 1个或数个不定芽 , 之后这些不定芽发育成绿色的幼苗。由于愈伤组织的产生和器官的形
成不同步 , 因此随着培养时间的延长 , 不断有新的幼苗发育形成 , 以至幼苗数量逐渐增多。
212 细胞组织学观察
培养前的外植体为子房壁外表皮及其以内的数层心皮薄壁细胞 , 不带内表皮及胚珠 (图版 , 1)。培
养 5 d, 细胞略有增大 , 外植体开始向内 (近轴面 ) 弯曲 , 近轴面切口内方少数薄壁细胞开始启动 , 进
行平周分裂 (图版 , 2)。培养 10 d, 在近轴面切口内方第 3～8层有较多细胞进行平周分裂 , 而近切口
边缘的第 1～2层细胞较少发生分裂 , 只是细胞形态发生了变化 , 其细胞壁径向伸长 , 横切面上细胞由
原来的圆形或椭圆形变成矩形或长矩形 (图版 , 3) , 此时外植体侧面切口内方的一些细胞也开始启动 ,
分裂方向则是与外植体表面相垂直 (图版 , 4) , 外植体其余大多数细胞此时尚未发生变化。培养 15 d,
外植体切口内方多层细胞进行平周分裂产生愈伤组织 , 衍生的新细胞排列成形成层状 , 但尚未见到组织
分化 (图版 , 5)。由于外植体在培养过程中细胞多行平周分裂 , 使细胞层数增多 , 而细胞壁又常为径向
延伸 , 致使外植体的厚度显著增加。培养 20 d, 切口内方的数层细胞普遍进行旺盛的平周分裂 , 此时先
期形成的愈伤组织已产生了分生组织团和维管结节 (图版 , 6)。培养 25 d, 从外植体切口边缘形成许多
外突、大小不等的瘤状愈伤组织 (图版 , 7)。培养 30 d, 愈伤组织伸长和增大 , 成为较大的瘤状或棒状
结构 (图版 , 8、9)。培养 35 d, 瘤状突起进一步增大 , 小的瘤状突起增大后大部分形成类似胚珠的形
状 , 这些胚珠状的愈伤组织团与自然条件下发育形成的百合子房的正常胚珠形态极为相似 , 有较明显的
“珠柄”及其维管束 , 还有由分生组织或维管结节构成的 “珠心”, 然而 , 其结构上并没有正常胚珠的
完全构造 , 如无明显的珠被、珠孔等 (图版 , 10) , 接着在一些胚珠状的愈伤组织团表面和内部分别形
成多个分生组织中心 , 表面的分生组织中心由表皮及其内的几层细胞平周向分裂外突形成芽原基 (图
版 , 11、12)。另有一些胚珠状的愈伤组织团在其内部或近表面处形成分生组织中心 , 其细胞分裂、分
化形成根原基 (图版 , 13) , 之后发育为不定根。培养 40 d, 芽原基周围产生了叶原基 , 连同顶端生长
锥形成不定芽 , 愈伤组织内部的分裂中心常分化为原形成层并进一步发育成维管组织 (图版 , 14、15)。
观察发现 , 还有一些愈伤组织团分化情况与上述不同 , 几乎同时分别在同一团愈伤组织的表面分化形成
芽原基 , 内部形成根原基 , 然后芽原基的基部与根原基上部分别形成的维管组织相互连接起来 , 成为一
株完整的植株原始体 (图版 , 16)。通常情况下 , 植物组织培养过程中产生的愈伤组织有瘤状、片状、
棒状等 , 胚珠状的愈伤组织或许偶有存在 , 而百合子房薄层培养中形成的外突愈伤组织形态上大多为胚
珠状 , 并且出现正常胚珠某些类似的形态特征 , 这种现象在组培研究中实属罕见。初步分析 , 产生这一
现象的原因可能是 : 自然界中胚珠是唯有子房才会产生的特有结构 , 遗传特性决定了子房壁细胞具有形
成胚珠的潜能。至于离体培养为何不能发育成具完全结构的胚珠 , 也许是生物遗传机制的复杂性或是发
育条件的改变 , 阻碍了其进一步发育。
百合子房组织薄层培养中愈伤组织的分生能力较强 , 在器官分化和形成根、芽原基的同时 , 愈伤
组织仍在继续进行旺盛的细胞分裂 , 不断增殖新的愈伤组织 , 而且同一团愈伤组织可分化出 1至数个
芽原基 (图版 , 17) , 进一步发育成幼苗 (图版 , 18)。
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4期 周祖富等 : 火百合子房薄层培养器官发生的细胞组织学研究
图版说明 : 1. 外植体 , ×66; 2. 培养 5 d, 近轴面切口内方少数细胞启动 , ×66; 3. 培养 10 d, 近轴面切口内方数层细胞分裂 , ×
66; 4. 培养 10 d, 侧面切口内方少数细胞启动 , ×66; 5. 培养 15 d, 近轴面切口内方新衍生的细胞排列成形成层状 , ×66; 6. 培养
20 d, 切口内方多层细胞进行旺盛分裂 , 先期形成的愈伤组织产生分生组织和维管结节 , ×33; 7. 培养 25 d, 从侧面和内方切口边缘
凸出的瘤状愈伤组织 , ×33; 8. 培养 30 d, 侧面切口边缘凸出的增大的愈伤组织 , ×33; 9. 培养 30 d, 从侧面切口边缘凸出的棒状
愈伤组织 ; 10～13. 培养 35 d, ×33 (10. 从侧面切口边缘凸出的胚珠状愈伤组织 ; 11. 从胚珠状愈伤组织内部及边缘形成分生组织
团 ; 12. 胚珠状的愈伤组织边缘初形成的芽原基 , 芽原基下部产生原形成层 ; 13. 从胚珠状的愈伤组织内部产生根原基 )。14～17.
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培养 40 d (14. 从愈伤组织分化出具有生长锥和 1片幼叶的不定芽 , ×33; 15. 从愈伤组织分化出具 2片幼叶的不定芽 , ×33; 16.
从愈伤组织分化出根、芽俱全的植株原始体 , ×33; 17. 同一团愈伤组织表面形成 2个不定芽、其中 1个已分化出生长锥和幼叶 , ×
66) ; 18. 子房薄层培养再生幼苗。
Explana tion of pla tes: 1. Exp lant, ×66; 2. Exp lant after 5 d culture, ×66, showing a small number of cells initiating inside the adaxial inci2
sion. 3, 4. Exp lants after 10 d culture, ×66, showing several layers of cells beginning to divide inside the adaxial incision (3) and several cells
initiating inside the flank incision (4) ; 5. Exp lant after 15 d culture, ×66, showing new cells arranged to form a cambium inside the adaxial in2
cision; 6. Exp lant after 20 d culture, showing several layers of cells dividing vigorously inside the incision, and callus p roduced p reviously develo2
p ing into meristem s and vascular tubers, ×33; 7. Exp lant after 25 d culture, ×33, showing the struma2like callus p rotruding from the incision
edges of flank and inner surfaces; 8, 9. Exp lants after 30 d culture, showing the swelling struma2like callus p rotruding from the edge of flank inci2
sion (8) , clubbed callus p rotruding from the incision edge of flank surface (9) ; 10 - 13. Exp lants after 35 d culture, ×33, showing the ovule2
like callus p rotruding from the incision edge of flank surface (10) , the meristematic mass form ing at the inside and the edge of ovule2like callus
(11) , bud p rimordium p roducing at the edge of ovule2like callus, with original cambium form ing at its basal part (12) , root p rimordium p rodu2
cing inside the ovule2like callus (13) ; 14 - 17. Exp lants after 40 d culture, showing adventitious bud with growth cone and a leaflet differentia2
ting from callus (14) , ×33, adventitious bud with two leaflets differentiating from callus (15) , ×33; p rimary p lant with both bud and root dif2
ferentiating from callus (16) , ×33; two adventitious buds differentiating from the same callus, one of them with growth cone and a leaflet (17) ,
×66; 18. Seedings from thin cell layer culture of ovary.
参考文献 :
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第三届 “全国植物组培、脱毒快繁及工厂化生产种苗技术
学术研讨会”征文通知
中国农业生物技术学会植物组培快繁脱毒技术分会决定 2007年 7月下旬 , 在沈阳市举办第三届 “全国植物组培、
脱毒快繁及工厂化生产种苗技术学术研讨会 ”。现征集植物细胞及组织培养、无性繁殖作物种质资源保存技术 , 植物
脱毒、快繁技术 , 植物快繁及工厂化生产种苗技术 , 植物单倍体及无融合生殖育种技术等方面未公开发表的论文。论
文将出版正式论文集 , 每篇限 3 000～5 000字左右 , 格式参照 《农业生物技术学报 》论文要求 , 论文同时提交电子文
稿 (word格式 ) 和打印文稿各一份 , 论文接受截止日期 2007年 2月 15日。经评审合格论文收入论文集 , 并适当收取
版面费。
联系人 : 连勇 (中国农科院蔬菜花卉所 ) ; 地址 : 北京市中关村南大街 12号 , 邮政编码 : 100081; 电话 :
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