全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (3) : 587～591
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 07 - 05; 修回日期 : 2005 - 10 - 24
基金项目 : 河北唐山市科技局重大科技项目 (0114101)
红掌叶片愈伤组织和气生根再生团块的细胞学研究
王桂兰　陈　超　李　伟　李艳梅
(唐山师范学院生物科学技术系 , 河北唐山 063000)
摘 　要 : 对红掌叶片诱导产生的 3种愈伤组织和气生根再生团块的形成、不定芽的分化发育过程进行
了显微观察。结果表明 : 黄绿、黄和褐色 3种愈伤组织的细胞核质比依次减小 , 细胞排列越来越疏松 , 细
胞质变稀薄 , 细胞形态变得不完整 , 其中黄色和褐色愈伤组织出现类似凋亡小体的小泡 , 细胞最终凋亡。
叶片气生根的形态发生为间接器官发生方式 , 再生团块由气生根根段切口的皮层细胞分裂分化而来。再生
团块内部有大量的密集小细胞团 , 细胞分裂旺盛 , 为分化的原始组织 , 以后逐渐分化为不定芽 , 形态发生
以间接器官发生方式为主 , 也有少量胚状体发生方式 , 小细胞团是分化产生不定芽的基础。芽的分化发生
方式属内起源 , 随着小细胞团的不断生长 , 外层细胞逐渐凋亡 , 最终使分化的芽突出再生团块再生成苗。
关键词 : 红掌 ; 愈伤组织 ; 再生团块 ; 形态发生
中图分类号 : S 68211 + 4　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0320587205
Cytolog ica l Study on Ca llus of L eaf and Reproduction Block M a ss of Aer ia l
Root in A n thu rium andraeanum
W ang Guilan, Chen Chao, L iW ei, and L i Yanmei
(D epartm ent of B iolog ica l Science and Technology, Tangshan Teacherpis College, Tangshan, Hebei 063000, China)
Abstract: In vitro morphogenesis and differentiation pathways of three leaf callus and rep roduction block
mass (RBM ) of aerial root in A nthurium and raeanum‘A rizona’were studied. The results showed that in the
three callus of kelly, yellow and brown color, the karyop lasm ratio decrease in turn, cell arrangement became
looser and looser, the shape of cell was not in its integrity. Some sim ilar apop totic bodies appeared in cells of
yellow and brown callus, and these cells apop tosis eventually. The morphogenesis of aerial roots of leaf were
indirect organogenesis. RBM derived from the cortex of aerial root cut. There were a lot of dense small cell
group s in RBM , the cells divided vigorly, and they were original tissue of differentiation, and differentiated in2
finitive buds gradually. Morphogenesis pathway wasmainly indirect organogenesis, and had few embryoid mor2
phogenesis pattern. Small cell group s were the foundation of differentiating infinitive buds. Merismatic cells
mainly derived from the inside of RBM , and belonged to in2genesis. W ith the ceaseless growth of small cell
group, the outer layer cells apop tosis gradually. Finally the buds broke through RBM and became young
p lants.
Key words: A nthurium and raeanum ; Callus; Rep roduction block mass (RBM ) ; Morphogenesis
红掌 (A nthurium andraeanum L inden) 经长期继代培养的愈伤组织常会发生不分化、只生根不分
化芽或分化形成白化苗等现象 , 其原因之一是愈伤组织细胞中的叶绿体退化或变异 , 再生功能丧
失〔1〕。王进茂等报道红掌继代 15代后 , 芽分化能力降低 , 生长减弱 , 繁殖倍数降低等〔2〕。作者用红
掌气生根根段进行植株再生 , 克服了上述问题 , 且再生速度快 , 繁殖倍数高〔3〕。本文对此快繁途径
中叶片诱导产生的愈伤组织、根段再生团块的形成和不定芽的分化发育过程进行细胞学研究 , 旨在为
红掌种苗繁育新途径提供理论依据 , 同时也为天南星科植物离体再生研究提供一些基础资料。
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
1　材料与方法
选取红掌 A nthurium andraeanum L inden‘A rizona’叶片在 1 /2MS + 62BA 015 mg/L + 2, 42D 012 mg/
L培养基上诱导的黄绿、黄和褐色愈伤组织 ; 选取气生根段在 1 /2MS + 62BA 110 mg/L + 2, 42D 012
mg/L培养基诱导的刚形成的、开始分化的和分化出芽的 3个时期的再生团块。
用 FAA固定液对材料分别进行固定。爱氏苏木精整体染色 4 d至深棕红色 , 用 1%氨水返蓝 7 h
至深蓝色。常规石蜡切片法包埋。
用 LeicaRM2015切片机切片 , 切片厚度 4μm, 蛋清粘片剂粘片 (蛋清 ∶甘油 = 1∶1) , 脱蜡后 , 加
拿大树胶封片。MoticDMB52223 I25数码显微镜 (Motic Pro 310软件 ) 下观察、照相。
2　结果与分析
211　3种愈伤组织的比较
黄绿色愈伤组织疏密适中 , 黄色的呈蓬松状 , 褐色的则干燥且极度蓬松 (图版 , 1～3)。在培养
过程中 , 黄绿色愈伤组织生长分化正常 ; 部分愈伤组织颜色变浅 , 转变为黄色愈伤组织 , 较少分化 ,
最终变为褐色愈伤组织 ; 部分愈伤组织颜色转深 , 变为深绿色 , 不分化 , 最终也转变为褐色愈伤组
织 , 这可能是愈伤组织退化的两种方式。
经切片观察 , 3种愈伤组织的细胞结构不同 , 黄绿色愈伤组织大部分细胞大小均匀 , 边缘细胞较
小且密集 , 细胞核明显 , 核质比大 , 且核多居中 , 细胞排列较规则 (图版 , 7)。黄色愈伤组织细胞
大小均匀 , 细胞质较稀薄 , 含水量高于黄绿色愈伤组织 , 细胞核较明显 , 有的细胞具多个细胞核
(图版 , 10、11)。深绿色愈伤组织细胞有原生质体凝缩现象 , 细胞质内有中心为红色的小圆泡 , 部
分出现棕红色颗粒状内含物 , 继续生长细胞变得不完整 , 甚至解体 (图版 , 12、13)。褐色愈伤组织
多数细胞无细胞核 , 细胞质极少 , 有的细胞中仅有一些类似凋亡小体的球状物 , 细胞壁加厚 (图版 ,
14、15)。黄绿、黄和褐色 3种愈伤组织的细胞核质比依次减小 , 细胞排列越来越疏松 , 细胞质变稀
薄 , 细胞形态逐渐不完整 , 其中黄色和褐色愈伤组织的细胞出现类似凋亡小体的小泡 , 细胞最终凋
亡。愈伤组织内部常见到通气组织 , 另外在愈伤组织细胞中还发现一些针状晶体类物质 (图版 , 7、
8) , 某些细胞内含有棕红色物质 (图版 , 9) , 根据染料艾氏苏木精的特性分析可能为一些酸性物质。
3种愈伤组织的分化能力不同 , 黄绿色愈伤组织形成较多分生组织 , 分化能力强 , 继续培养会有
芽的分化 , 黄色愈伤组织分化较少 , 而褐色愈伤组织不分化 , 最后死亡。通过试验证明 , 褐色愈伤组
织是由黄绿色愈伤组织经黄色或深绿色愈伤组织褐化来的 , 属于愈伤组织退化现象。可见愈伤组织的
形态和内部结构决定了组织的分化能力。
212　再生团块形态发生过程的细胞学观察
21211　再生团块发生过程的形态观察　气生根 (图版 , 4) 切割后的根段 (去除根尖 ) 在培养基上
培养 30 d后 , 根段的两端切口处形成不同于愈伤组织的瘤状组织团块 , 称为再生团块 , 呈绿色、块
状、质地较硬 (图版 , 5)。再生团块继代后在颜色上没有明显变化 , 再生团块能分化出大量芽 (图
版 , 6) , 其分化率很高 , 苗的长势也壮 , 继代 8次的再生团块未表现出退化现象。
21212　刚形成的再生团块的细胞学观察 　对刚形成的再生团块进行显微观察 , 发现再生团块的细胞
来自于气生根的皮层细胞。气生根根段切口部位的细胞较大且规则 , 细胞核明显 , 再生团块的细胞比
根的细胞小且密 , 细胞质浓厚 , 部分气生根根段的维管组织细胞随生长深入到再生团块的内部 , 在气
生根与再生团块细胞之间形成明显的界线 (图版 , 16) , 这部分细胞大小处于两者之间。再生团块内
部有新生的导管 , 在导管周围有密集的、细胞质浓厚的细胞团 , 细胞分裂旺盛 (图版 , 17)。由于再
生团块来源于气生根 , 其导管的发生方式可能与气生根维管组织的发生方式有一定的相关性。说明气
生根的维管组织可能决定再生团块的发生。
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　3期 王桂兰等 : 红掌叶片愈伤组织和气生根再生团块的细胞学研究 　
21213　开始分化与分化出芽的再生团块的细胞学观察 　气生根根段很容易诱导出再生团块 , 再生团
块切下转接后也很容易分化与再生 , 与愈伤组织相比再生团块分化芽的数量多 , 苗的长势好 , 这可能
是气生根组织比较幼嫩 , 容易脱分化和再分化的原因。
显微观察发现 , 再生团块内部有大量的密集小细胞团 (图版 , 18) , 细胞分裂旺盛 , 为分化的原
始组织 , 以后分化为芽 , 小细胞多位于团块内部 , 与边缘细胞相隔 10～30层细胞 , 因此芽的分化为
内起源方式 (图版 , 19)。再生团块内部有很多导管分化 , 分生细胞团多与新生的导管相邻 , 所以分
化的原始组织的发生可能与拟维管组织有一定的联系。在小细胞团继续分裂生长过程中 , 其周围细胞
的细胞质逐渐变稀薄 , 皱缩凋亡 , 在小细胞团周围出现空腔 , 可能是使营养更多的供给分生细胞团 ,
并为其腾出空间 , 以利于生长 (图版 , 20)。随着分生细胞不断生长与分化 , 分生细胞团逐渐靠近表
层 , 其外部的细胞不断凋亡 , 最终分生细胞团分化出芽 (图版 , 21)。这可能是内起源芽发生的典型
方式。
3　讨论
对红掌 3种愈伤组织显微观察表明 , 黄绿色愈伤组织分化率最高 , 黄色的次之 , 褐色的不能分
化 , 最终褐化死亡。愈伤组织外部形态和内部结构的不同是分化率差异的根源 , 细胞大小均匀 , 细胞
质浓厚 , 细胞核质比大 , 产生的分生细胞团就多 , 组织分化率高 , 反之即低。所以红掌离体培养中诱
导的愈伤组织的形态不同 , 分化率也就不同 , 分生细胞团是分化产生芽的基础 , 这与成簇的小细胞团
是分化产生植株的核心的观点〔4〕相一致。
据国内外报道红掌离体形态发生途径主要有胚状体途径和间接器官发生途径。作者提出的红掌离
体再生途径与传统途径不同 , 是通过叶诱导愈伤组织 , 再由愈伤组织分化形成气生根 , 以气生根根段
诱导再生团块 , 大量分化芽 , 长成苗 , 进而生根形成完整植株〔3〕, 并将此再分化过程类型定名为二
次脱分化再生团块发生型。罗士韦 (1978) 根据植物组织培养再分化过程的类型不同 , 将植物离体
分化过程类型分为 5种类型 , 即 : 无菌短枝型、丛生芽增殖型、器官发生型、胚状体发生型和原球茎
型。我们提出的这种类型将可能成为植物离体分化过程的第 6种类型 , 此类型的分化系统可能成为解
决愈伤组织退化的一条较好的途径。在此分化系统中 , 由愈伤组织分化形成气生根是通过间接器官发
生途径 , 由再生团块进行植株再生的途径也多以间接器官发生途径为主 , 也有少量胚状体发生途径
(图版 , 20) , 胚状体只发生在再生团块内部。再生团块的细胞来源于气生根皮层细胞 , 分生细胞团
原基往往发生于再生团块的内部 , 属于内起源 , 同时在团块的表层处也有低频率的分生细胞团出现 ,
这可能与细胞的位置和营养、生理状况有关。再生团块中分生细胞团的产生可能与团块中拟维管组织
有一定的关系。与有的研究观察到的分化只发生在愈伤组织表层细胞的分化方式不同〔5〕。
本试验还发现在一些愈伤组织和再生团块细胞内含有晶体类物质 , 根据天南星科的细胞内含物特
征 , 分析可能是碳酸钙晶体。某些细胞内有棕红色内含物和以红色为中心的小圆泡 , 根据染料爱氏苏
木精的特性分析可能为一些酸性物质。其性质有待于进一步研究。
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　3期 王桂兰等 : 红掌叶片愈伤组织和气生根再生团块的细胞学研究 　
图版说明 : 1. 黄绿色愈伤组织 ; 2. 黄色愈伤组织 ; 3. 褐色愈伤组织 ; 4. 愈伤组织诱导产生气生根 ; 5. 根段诱导产生再生团块 ;
6. 再生团块切下后分化情况 ; 7. 黄绿色愈伤组织的细胞排列、通气组织及其中晶体 , ×15; 8, 9. 黄绿色愈伤组织的针状晶体、棕
红色内含物 , ×58; 10, 11. 黄色愈伤组织多核细胞 , ×58、 ×48; 12, 13. 深绿色愈伤组织中细胞原生质凝缩、胞内小泡和棕红色
颗粒状内含物 , ×48; 14, 15. 褐色愈伤组织的细胞内凋亡小体、细胞壁加厚 , ×40, ×48; 16. 再生团块发生的切口处 , ×28;
17. 再生团块分生细胞团的导管 , ×32; 18. 多个分生细胞团 , ×16; 19. 分生组织团 (示位置 ) , ×12; 20. 分化出的胚状体 , ×
10; 21. 分生细胞团分化芽原基 , ×13。
Explana tion s of pla tes: 1. Kelly callus; 2. Yellow callus; 3. B rown callus; 4. Aerial root induced from callus; 5. RBM induced from aeri2
al root segment; 6. D ifferentiation of RBM; 7. Kelly callus ( showing the cell arrangement, ventilation tissue and crystal in it) ×15; 8, 9.
Kelly callus ( showing acicular crystal, reddish brown inclusion) ×58; 10, 11. Yellow callus ( showing coenocyte) , ×58, ×48; 12, 13.
Dark green callus ( showing condensation p rotop lasm, small vesicle in cells and reddish brown granule inclusion) , ×48; 14, 15. B rown callus
( showing apop totic bodies, thick cell walls) , ×40, ×48; 16. A rising of RBM ( showing cut location of aerial root) , ×28; 17. Merismatic
cell group ( showing vessel) , ×32; 18. Several merismatic cell group s, ×16; 19. Merismatic cell group ( showing location) , ×12; 20. Em2
bryoid differentiated from RBM, ×10; 21. Bud differentiated from RBM, ×13.
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