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The Possible Relationship between the Regeneration Capacity and Reactive Oxygen Species in the Strawberry Calli

草莓愈伤组织再生能力与活性氧代谢水平相关性研究



全 文 :园 艺 学 报 2004,31(3):372~374
Acta Horticuhurae Sinica
草莓愈伤组织再生能力与活性氧代谢水平相关性研究
田 敏 韩 凝 边红武 朱睦元
( 中国林业科学研究院亚热带林业研究所,富阳311400; 浙江大学生命科学学院,杭州310012)
摘 要:草莓外植体在不同组合培养基上诱导产生3类愈伤组织,I型愈伤组织的再生能力较低,Ⅱ
和Ⅲ型愈伤组织具有较高的再生能力。Ⅱ和Ⅲ型初生愈伤组织 H 0 的含量分别是 I型的5倍和9倍,0
的释放速率是其3倍和4倍,并且具有较高的抗氧化酶活性。在继代培养过程中,愈伤组织的形态发生能
力下降,I型愈伤组织逐渐失去再生能力,同时所有类型愈伤组织中H:0 含量缓慢上升,0 释放速率较
快增长,而抗氧化酶活性降低。
关键词:草莓;活性氧;抗氧化酶;再生能力;愈伤组织
中图分类号:S 668.4 文献标识码:A 文章编号:0513—353X (2004)03-0372-03
The Possible Relationship between the Regeneration Capacity and Reactive
Oxygen Species in the Strawberry Calli
Tian Min ,Han Ning ,Bian Hongwu ,and Zhu Muyuan
( TheResearch Institute ofSubtropical Forestry,Chinese Academy ofForestry,Fuyang 311400,China; Colege of Sci
enees,Zhejiang University,Hangzhou 310012,China)
Abstract:Three types of callus,which present diferent regeneration capacity,were established in the
tissue culture of strawberry.The H and HI types of callus possessed higher regeneration capacity while I type of
callus had much lower.In the freshly induced calli,the H and HI types of calus had 5-fold and 9-fold higher
contents of intracellular H2 O2,and 3-fold and 4-fold higher level of O ,compared with the I type of callus,
respectively.Also,the calli H and HI had much higher activities of antioxidant enzymes than the callus I.Dur-
ing the subculture,H2 O2 level increased gradually and O rapidly,while the activities of antioxidant enzymes
gradually declined.The ability of expression of totipotency in calli decreased,especially the callus I lost the
ability after 12 week subculture.The results indicated that the reactive oxygen species might play a dual role in
the regeneration of strawberry calli.On the one hand,a certain level of ROS may have a positive effect on the
regeneration,and on the other hand,high level of ROS is inhibitory for the expression of totipotency in cali.
Key words:Strawberry;Reactive oxygen species;Antioxidant enzymes;Regeneration capacity;Calus
1 目的、材料与方法
活性氧最初被认为是细胞内多种生理反应产生的毒副产品。近年来的研究表明活性氧参与了
植物对病原物及环境胁迫的防御反应,尤其是 H 0 和0 可能是作为信号传导分子而发挥作用 ¨。
本研究以凤梨草莓 (Fragaria ananassa Duch.) ‘梅宝2号’无菌苗的叶片和叶柄为外植体,诱导
出3类具有不同再生能力的愈伤组织,测定比较活性氧代谢水平,分析其与愈伤组织再生能力的
相关性。诱导培养基分别为:(1)MS+6-BA 0.5 mg/L+2’4-D 2.0 mg/L;(2)MS+6-BA 0.5 mg/L+ 4-
D0.5 mg/L;(3)MS +KT 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L;(4)MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L。培养条
件:(1)25℃、黑暗;(2)25℃、16 h光照 (30 mmol·m~·s )/8 h黑暗。愈伤组织每3周继代 1次。
愈伤组织中H O 、0 、SOD、CAT和POD的测定 至少重复3次,取平均值进行统计分析。
收稿El期:2003—11—10;修回El期 :2004一o4—06
通讯作者Coresponding author,E-mail:lsczhumy@mail.hz.zj.ca
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3期 田 敏等:草莓愈伤组织再生能力与活性氧代谢水平相关性研究 373
2 结果与分析
2.1 不同类型愈伤组织再生能力的差异
黑暗条件下MS加KT 2.0 mg/L和NAA 0.5 mg/L培养基上诱导的愈伤为灰白色,松软湿润,称
为 I型愈伤组织 (图版,a);其它培养基上产生的愈伤组织黄色或浅黄色,质地紧密,呈颗粒状,
称为Ⅱ型愈伤组织 (图版,b)。光照条件下MS加NAA 0.1 mg/L和6.BA 1.0 mg/L培养基诱导产生
的愈伤组织为绿色,结构致密,呈瘤状,称为Ⅲ型愈伤组织 (图版,c)。将3类愈伤组织转移到含
有NAA 0.2 mg/L和6-BA 2.0 mg/L的MS分化培养基上,在光照条件下均能以器官发生的形式再生
植株 (图版,d,e),但其再生能力有显著差异。I、Ⅱ和Ⅲ型愈伤组织的再生率分别约为20.7%、
7O.5%和82.7%
表1 初生愈伤组织的活性氧及其代谢酶活性
Table 1 C0ntents of ROS and activities of antioxidant enzymes in freshly induced calli
3类愈伤组织分别在KT 2.0 m L+NAA 0.5
mg/L,6一BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L和无激素的
MS培养基上继代培养。随继代时间的延长,再生
能力下降,I型愈伤组织在 12周和 18周转到再
生培养基上后全部死去。Ⅱ、Ⅲ型愈伤组织在继
代培养12周和 18周仍有较高的分化率,特别是
绿色的Ⅲ型愈伤组织,分化率为54.4% (图1)。
2.2 初生愈伤组织活性氧含量及抗氧化酶活性
如表 1所示,Ⅱ和Ⅲ型愈伤组织中H 0 含
量和O;释放速率远远高于 I型愈伤组织。对于
H 0 ,前两者分别约是后者的5倍和9倍,0 则
分别为3倍和4倍。抗氧化酶活性差异更大。相
对Ⅱ和Ⅲ型愈伤组织来说,I型愈伤组织的酶活
性明显降低,几乎不具有 SOD活性,而 CAT和
POD活性也仅约为前两者的1/2和 1/3。
2.3 继代培养过程中愈伤组织的H o 和o 水平
在3类愈伤组织的继代培养中,H 0 含量和
0 释放速率都呈现上升趋势 (图2),H 0 积累
均较慢,而0 增长较快。特别是 I型愈伤组织
0 释放速率增加最为明显,到培养第12周已达到
Ⅱ型水平,并高于Ⅲ型;到第l8周已明显高于Ⅱ
型和Ⅲ型。
2.4 继代培养过程中愈伤组织的抗氧化酶活性
愈伤组织继代培养过程中,抗氧化酶活性在
整体上呈现下降趋势。SOD活性在 Ⅱ和 Ⅲ型愈
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培养时间Culture thne(week)
[t1 2 愈伤组织继代暗养过程中 含■和0 的产生速率
Fig.2 Levels of H2 02 and o7 in the cali subculture
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参考文献
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