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EFFECTS OF LIGHT QUALITY ON GROWTH AND PEROXIDASE IN CALLUS CULTURE OF ASPARAGUS OFFICINALIS L.

光质对石刁柏愈伤组织培养中生长和过氧化物酶的影响



全 文 :武汉植物学研究    , ! ∀ #∀ ∃ %  ∀一  &
∋ ( ) ∗ + , − (. / ) 0 , + 1 ( 2, + 34 , − 5 4 64 , ∗ 4 0
光质对石刁柏愈伤组织培养中
生长和过氧化物酶的影响 ‘
熊 丽 ” 周吉源 殷荣华
#华中师范大学生物学 系 武汉 78 ∀ 9 9 & 9∃
提 要 报道了在石刁柏 #: 6; , ∗, 岁,6 (< 刀=3 朋! > 7 ∃愈伤组织培养中 , 采用 种不同光质处
理 #黑 暗为对照 ∃ , 对愈伤组织生长及其过氧化物酶 #;? ≅ ∃活性及同工酶的影响 。实验表 明 , 不
同光质处理对生长有不 同的效应 , 蓝光 、红光下的培养物 生长较快 。 不同光质对培养物的
;? ≅ 活性亦有不 同效应 , ;? ≅ 同工酶谱亦有不 同 , 蓝光 、 红光下的培养物 , ;? ≅ 活性较高 。
;? ≅ 活性变化与愈伤组织生长呈正相关 。
关链词 光质效应 , 愈伤组织培养 , 过氧化物酶 , 石刁柏
光质作为一种物理因子 7 已广泛 用于植物组织培养过程中的形态发生 、生长控制 、光
形态建成及其各种反应机理的研究卜’〕。另一方面 , 公认的植物细胞 、组织及器官分化的标
志酶 , 如过氧化物酶 、苯丙氨酸解氨酶和甲基转移酶的研究也有诸多报道〔, · ‘」。但将这两方
面结 合起来的研究却不多 。本文采用 种不同光质作为调控因子 , 研究了它们对石刁 柏愈
伤组织培养中生长和过氧化物酶 #; ? ≅ ∃活性及同工酶变化的效应 。
! 材料与方法
! 7 ! 材料培养
供试材料为本室继代 培养的石刁柏 愈伤 组织 , 接种于附加  , 8 一≅ 9 7 6Α Β Χ > Δ Ε 一1:
97  Α Β Χ > 的 Φ Γ 固体培养基上 。
! 7  不 同光质处理
选 取 白光 #/ > ∃ 、红光 #5 > ∃ 、蓝光 #1 > ∃ 7 黄光 #Η > ∃ , 绿光 #Ι > ∃不同光质的光进行光
照 , 以黑 暗 #≅ : 5 ϑ ∃为对照 。 各种光源均系冷光源 , 由复旦大学电光源研究所研制的特制
荧光灯管 , 主要技术参数见表 ! 。 接种后置于装有不同光质灯管的培养柜中和黑暗条件下
培养 ,温度  士 ! ℃ , 除黑暗外 , 每天光照 !9 小时 。
收稿 日 % 一  8 一 9 8 一9 Ε , 修回 日 % !   8 一9 & 一 ! 
带 国家 自然科学基金资助课题 7
武 汉 植 物 学 研 究 第 !∀ 卷
表 ! 不同光质主要技术参数
Κ , Λ −4 ! Φ , 3+ Μ , ∗ , Α 4 24 ∗ 6 ( . Ν 3..4 ∗ 4 + 2 −3Β 02 Ο ) , −32Π
处理
Κ ∗4 , 2∗+ 4 + 2 黑暗≅ : 5 ϑ 自光/ > 红光尺> 蓝光1 > 黄 光Η > 绿光Ι >
波长范围 #+ Α ∃
5 , + Β 4 ( . Θ 4 Ρ 4 −4 + Β 2 0
波长峰值 #+ Α ∃;4 , Σ Ρ , −) 4 ( . Θ , Ρ 4 −4 + Β 20
功率 #/ ∃/ , 2 2
8 ! 9一 Ε  9 Ε 9 9一  9 9 8 !9一 8 9  9一 Ε 9 8  9一  9
89 Τ989
! 7 ∀ 制样
接种后每隔 ∀ 天 , 分别称取不同光质处理的愈伤组织 7 9 9  #鲜重 ∃ , 冰浴匀浆 , 边匀
边加入稀释 8 倍的预冷浓缩胶缓冲液 ∀ Α − , ! 9 9 ( ∗ Χ Α 3+ 低温离心 ! 分钟 , 取 上清液冷藏
备用 。
! 7 8 ;? ≅ 活性 /7! 定及电泳分析
用当天提取的上清液 , 参照 Υ Ν Θ 3+ ς6< 、Θ (= 0 ( Σς ‘〕、刘文燕 ς&< 等的方法测活性 。 取接种
第 ! 天的愈伤组织上清液 , 按文献【Τ〕的方法进行电泳 , 分离胶浓度 & 7 Ω , 浓缩胶浓度
∀ Ω , 进样量 ∀9 川 , 电泳 8 小时 。 用改良醋酸联苯胺显色 。
! 7 生长 曲线绘制
接种后每隔 ∀ 天 , 取不同光质培养的 ∀ 瓶愈伤组织称重 #鲜重 ∃ , 求其平均值 。 以净增
鲜重为纵坐标 , 培养时间为横坐标作图即得 。
 结果分析
 7 ! 不 同光质处理愈伤组织 的生长变化
不同光质处理愈伤组织生长 曲线见图 ! 。 由图 ! 可见 , 愈伤组织生长曲线均呈“Γ ”形 。
接种 。一‘夭为延迟期 接种后第 ∀ 夭净增鲜重为负值 7 这是接种损伤反应所致 。 ∀一 !
, 净增鲜 , 几豆 肠 ,
。门 魂7 Χ Λ <
闷? 活性 #占几−一 。 一门 ∃
八戈 Ξ 一 = ‘!Ρ 7 Ψ , 伍 目加‘。 一汀 ∃
鬓。
培养时间 #天 ∃ Ζ ) −2 ) ∗ 4 2 3Α 4 #Ν ,Π 6 ∃ 培养时间 #天 ∃ Ζ ) −2 ) ∗ 4 2 3Α 4 #Ν , Π 6 ∃
图 ! 石 刁柏愈伤组织的生长曲线
[ 3Β 7 ! Ι ∗ ( Θ2 0 4 ( ) ∗6 4 ( . 4 ) −2 ) ∗ 4 Ν 4 , −−) 6 ( .
: 7 口少刀= 3+ , −3% > 7
图  不同光质处理愈伤组织的 ;? ≅ 活性变化
[ 3Β 7  ;? ≅ , 4 2 3Ρ 32 Π , = 4 ) Α ) −, 2 3( + ( . 2 0 4 4 , −−) 6
4 ) −2 ) ∗ 4 Ν ) + Ν 4 ∗ Ν 3..4 ∗ 4 + 2 −3Β 02 Λ , + Ν 6
第 ∀ 期 熊丽等 % 光质对石刁柏愈伤 组织 培养中生长 和过氧 化物酶的影响
天 , 蓝光 、红光处理的愈伤组织鲜重迅速增加 , 各处理生长曲线相互交叉 。 Ε一巧 天为指数
生长期 。 ! 天后 , 明显可分为两组 , 蓝光 、红光和黄光为一组 , 增重较快 ∴ 另外三种处理为
一组 , 增重较慢 。 可见 , 蓝光 、红光对愈伤组织的生长具有 明显的促进作用 。 ! 一 ! 天为静
止期 。 生长曲线渐趋平稳 。
 7  不 同光质处理 ;? ≅ 活 性的变化
图  是不同光质处理 ;? ≅ 活性的变化情况 。 由图  看出 , 各光质下培养物的 ;? ≅ 活
性变化趋势与生长曲线有关 。 (一巧 夭 , ;? ≅ 活性呈现逐渐上升趋势 , 巧 天后逐渐下降趋
于平稳 。 愈伤组织的指数生长期 , ;? ≅ 活性上升 ∴而愈伤组织生长减慢进入静止期 , ;? ≅
活性下降至平稳 。 可见 , ;? ≅ 活性变化与愈伤组织生长呈正相关 。 处理结束 , 不同光质处
理 ; ? ≅ 活性亦有差异 , 其顺序为 1 > ] 5 > ] Η > ] / > ] Ι > ] ≅ : 5 ϑ , 蓝光 、红光下的培
养物 , 其 ;? ≅ 活性较高 。
 7 ∀ 不 同光质处理对 ;?≅ 同工酶的影响
凝胶薄层扫描如图 ∀ 。 总的来说各处理 酶谱均有 : 、 1 、 = ∀ 区 ∴ : 区都有 : − 、 :   条
带 。 1 区除白光 、红光有 1 − 、1 %  条带外 ,其它各处理 1 , 带活性很小乃至消失 , 留下 1 ∴ 痕
迹 。 Ζ 区变化 比较复杂 , 白光 、黄光培养有 Ζ − 、 Ζ % 、Ζ ∀ 、 Ζ 、 8 条带 ∴ 红光培养后 Ζ ∴ 、Ζ ⊥ 、Ζ , 消
失 , 仅留 Ζ 。 ∴ 蓝光 、绿光下 Ζ , 消失 ∴黑暗培养后 Ζ % 消失 , Ζ − 、Ζ ∀ 、Ζ 7 保留 。 由此可见 , 不同光
质处理后 , ;? ≅ 同工酶谱变化较大 , 且变化集中在 Ζ 区 , 即碱性蛋白区 。 表明光质处理调
控了细胞的生理生化进程 , 也表 明 ;? ≅ 对外界条件变化比较敏感 。
日丫Ξ_四旧川阴鳅州日厂洲回例日脚旧肛厅刀7 ⎯.− ∗ α
时 ‘弓
图 ∀ 不 同光质处理 的 ; ? ≅ 同工酶谱扫描 #入一 & 9+ Α ∃
[3Β 7 ∀ Γ 4 , + ( . 20 4 Μ4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 36 ( χ Π Α 4 ( . 204 4 , −−) 6 4 ) −2 ) ∗ 4 Ν ) + Ν 4 ∗ Ν 3..4 ∗ 4 + ∗ −3Β 02 Λ, + Ν 6
武 汉 植 物 学 研 究 第 !∀ 卷
∀ 讨论
不同光质处理 , 蓝光 、红光对愈伤组织的生长具明显的促进作用 。 这一结果与王维荣
等在 蕃茄 、黄瓜组织培养 中的结果一致图 , 与周吉源等在 油菜薄层培养 中的结果也 一
致〔‘9< 。 而倪德祥等曾报道红光不利于凹叶景天愈伤组织生长〔’‘〕。 周吉源等在小麦组织培
养 中的结果亦与本实验不 同ς− 〕。 还有实验表 明愈伤组织的生长情况不受光 的影响ς−δ 。
Γ4 3Λ 4 ∗ 2 等指出 , 同一光谱区中波长不同以及辐照度的差异 , 会导致培养物生长情况的不
同 , 甚至相反川 。 此外 , 不同种植物或同种植物不同植株 , 甚至同一植株不同部位 , 同一部
位不同的发育时期都会出现不同的反应 。 以上结果 , 充分说明离体条件下 , 光质调控的植
物光形态建成的复杂性ς−! 〕。
不同光质处理后 , ;? ≅ 活性和同工酶谱亦发生变化 。 ;? ≅ 是高等植物体内重要的代
谢酶 , 参与体内重要生理活动 , 如 % 抗机械损伤 、抗病原物侵入 、细胞分裂分化 、组织器官分
化及生长发育ς− ’·’‘〕。 ;? ≅ 活性及同工酶的变化还被看成是生物量增长及胚状体发生的参
考指标 ς’7 ’6〕。 本实验 中 , ;? ≅ 活性变化与细胞的旺盛分裂 、迅速生长的时期呈正相关 , 再
次验证上述结果 。 另外 , 蓝光 、红光下培养物的 ;? ≅ 活性高于其它处理 , 同工酶谱中各活
性带的增强与减弱 , 均说 明光质处理已 明显影响了细胞的生理生化进程 , 可见 , ;? ≅ 可作
为细胞生长的标志酶 。总之 , 光质对培养物生长发育的影响 , 只是数量上的差异 , 而引起质
的变化因素是光的有无和培养基中激素的种类 ς! ‘」。 归根结蒂 , 光只是一种诱导因子 , 光诱
导最终还是通过激素诱导起作用 。
参 考 文 献
%∴
王维荣编译 7 光对高等植物基因表达的调控作用 7 世界科学 , !  Τ , #! ∃ % 9 一
Γ4 3Λ 4 ∗ 2 Φ , / 4 2 0 4 ∗ Λ 4 4 ; ∋ , ∋( Λ ≅ ≅ 7 Κ 0 4 4 ..4 4 2 6 ( . −3Β 0 2 3+ ∗ 4 + 6 32 Π , + Ν 6 Μ4 4 2 ∗ , − Ο ) , −3∗Π ( + Β ∗ ( Θ 2 0 , + Ν 6 0( 2 3+ 323, α
23( + 3+ 2 ( Λ , 4 4 ( 4 , −−) 6 7 ; −, ( 2 ; 人Π 6 ‘9 ! 7 !  & , Ε % ! 。一 ! ∀ 
Γ4 3Λ 4∗α2 Φ 7 ϑ , Ν , Ν 4 ; Ι 7 Υ + Ρ 3∗ ( + Α 4 + 2 , −., 4 ∗ ( ∗ 6 % : > 3Β 0 ∗ 7 Ψ。 % Γ 2 , Λ , Υ ∋Υ Ν 7 ;−, + 2 Κ 36 6 ) 4 Ζ ) −2 ) ∗ 4 , 6 , Γ( ) ∗ 4 4 ( . 1 3于
4 0 4 Α 34 , −6 7 [ −( ∗ 3Ν , % Ζ 5 Ζ ; ∗ 4 6 6 , !  Τ 9 7 !  ∀一 ! 8 !
Η ,∗+ , Ν , Η , ϑ ) Λ ( 3 Κ , Γ , 2( Υ 7 Ζ 4 −− Ν −..4 ∗ 4 + ∗ 3, 2−( + 7 ; ∗ (= 4 4 Ν 3 + Β 6 ( . ΓΠ Α Μ( 6 丢) Α ( + ; −, + 2 Κ 36 6 ) 4 Ζ ) −2 ) ∗ 4 7 ; 4 Σ 3+ Β % Γ= 3α
4 + 4 4 ; ∗ 4 6 6 , ! Τ 
Υ Ν Θ 3+ ε 7 > 3) 7 : 6 3Α Μ −4 Α 4 20 ( Ν .( ∗ Ν 4 24 ∗ Α 互+ Β 2 −、4 ∗ 4 −, 2 3Ρ 4 , 4 2 3Ρ 32 34 6 ( . 3+ Ν 3Ρ 3Ν ) , − Μ 4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 36 ( χ Π Α 4 6 3+ , 2 36 6 ) 4
4 β 2 ∗ , 4 2 7 : ( , − 1 3(= 0 4 , , !  &∀ , Ε % !8 一 ! 8
/ ( 4 0( Σ  , 1 ∗ −4 6 ( + 1 7 Ψ6 ( Μ 4 ∗( β −Ν , 6 4 , = 2 3Ρ 32 Π , + Ν 3+ Ν ) 4 23( + 3+ 4 ) −2 ) ∗ 4Ν 2 36 6 ) 4 6 ( . Θ 3−Ν 4 , ∗ ∗ ( 2 % , 4 ( Α Μ , ∗ 36 ( + ( .
Μ ∗ ( 4∗+ Λ ∗ Π ( 6 , + Ν 4 Α Λ ∗ Π ( 6 7 ; −, + 2 ;人Π 6 3(− , !  & 8 , ∀! % & ∀一 &
刘文燕等 7 棉铃脱落过程中铃柄离区过氧化物酶活性的变化 7 植物生理学报 , ! Τ8 , !9 % !Ε 一 ! &∀
袁晓华主编 7 植物生理生化实验 7 北京 % 高等教育出版社 , !  Τ∀ 7  ∀ 一  8
王维荣等 7 光质对黄瓜及蕃茄愈伤组织培养中分化和有关酶的影响 7 植物生理学报 , ! ! , # ∃ % ! !Τ 一 ! 8
周吉源等 7 油菜薄层细胞培养中不同光质对 愈伤组织诱导和增殖的效应 7 华中师范大学学报#自然科学版 ∃ , !   ,
Ε#− ∃ % & &一Τ !
倪德祥 7 光在植物组织培养中的调控作用 7 自然杂志 , ! ΤΕ , # ∀∃ % ! ∀一! Τ
周吉源等 7 小麦 组培中不同光质对愈伤组织增殖 和超氧物歧化酶 同工酶变化的研究 7 华 中师范大学学报 #自然科
学版 ∃ , !    , 专辑第 − 期 % ! & Τ一 ! Τ 9
徐是雄等 7 种子生理研究进展 7 广州 % 中山大学出版社 , !  Τ& 7 8 一8Τ
第 ∀ 期 熊丽等 % 光质对石刁柏愈伤组织培养中生长 和过氧化物酶的影响  &
−8
!

ϑ , ∗ − Υ / , ∋( 0 + Ζ Ι 7 ;4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 6 , 6 3+ Ν 34 , 2 ( ∗ ( . Β ∗ ( Θ2 0 , + Ν Ν 3..4 ∗ 4 + 2 3, 23( + 3+ : 6; 4 + 4 , −−) 6 4 ) −2 ) ∗ 4 6 7 ;−, 月 2 ;0夕 !α
9 ! , !  & 7 ∀∀ %  ! 一  ∀
侯离生等 7 九连小粟悬浮培养细胞 生理生化研究 ! 7 细胞生长与培养液的电导率和 过氧化物酶活性的变化 7 武汉
植物学研究 , ! , Ε# ∃ % !  一! ∀ 
张 王方等 7 不 同激素浓度及光质对烟草 叶片不定芽发生的效应 7 实验生物学报 , ! Τ , ! #8 ∃ % 8! 一 8∀
Υ [[Υ Ζ Κ Γ ? [ > ΨΙ ε Κ φ γ : > ΨΚ Η ? η Ι 5 ? / Κ ε
: η ≅ ; Υ 5 ? ι Ψ≅ : ΓΥ Ψη Ζ : > > γ Γ Ζ γ > Κ γ 5 Υ
? [ : Γ;: 5 : Ι γ Γ ? [ [ ΨΖΨη : > ΨΓ > 7
ι 3( + Β > 3 ⊥ 0( ) ∋3Π ) , + Η 3+ 5 ( + Β 0 ) ,
#≅4 ;, ∗2 , 4 + 2 (. 1 3( −(舒 , Ζ4 + 2∗ , − Ζ 0 3+ , η ( ∗二 , − 〔∋, 3( 4∗ 6 32Π / ) 0 , + 8 9 9 & 9 ∃
: Λ 62∗ , 4 2 Κ 04 Μ ∗ 4 6 4 + 2 Μ , Μ 4 ∗ Ν 4 , −6 Θ 320 , 6 2 ) Ν Π ( + 20 4 Β ∗ ( Θ 20 , Μ 4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 , 4 2 3Ρ 32Π
40 , + Β 4 6 , + Ν 36 ( 4 + χ Π Α 4 Μ , 22 4 ∗ + ( . : 6;, ∗, Β ) 6 Ο .3 = 3+ , −36 > 7 4 , −−) 6 4 ) −2 ) ∗ 4 Ν ) + Ν 4 ∗ .3Ρ 4 Ν 3.α
.4 ∗ 4 + 2 −3Β 02 Θ , Ρ 4Λ , + Ν 6 7 Κ 0 4 ∗ 4 6 ) −2 6 60 ( Θ % ≅ 3..4 ∗ 4 + 2 −3Β 0 2 0, 6 Ν 3..4 ∗ 4 + 2 4..4 4 2 ( + 4 , −−) 6
Β ∗ ( Θ 20 #1 −) 4 , + Ν ∗ 4Ν −3Β 0 2 0, Ρ 4 4 ( + 6 3Ν 4 ∗ , Λ −4 4 ..4 4 2 ∃ ∴ ≅ 3..4 ∗ 4 + 2 −3Β 0 2 0 , 6 Ν 3..4 ∗ 4 + 2 4 ..4 4 2
( + Μ 4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 , 4 23Ρ 32 Π 4 32 04 ∗ ∴ Κ 0 4 4 0, + Β 4 ( . Μ 4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 , 4 2 3Ρ 32Π 0, 6 ;( 6 32 3Ρ 4 4 ( ∗ ∗ 4 −, 2 3( +
Θ 320 204 Β ∗ ( Θ 2 0 ( . 4 , −−) 6 7
ϑ 4 Π Θ ( ∗ Ν 6 Υ ..4 。2 ( . −3Β 0 2 Ο ) , −32Π , Ζ , −−) 6 4 ) −2 ) ∗ 4 , ;4 ∗ ( β 3Ν , 6 4 , : 6; , ∗, Β ) % Ο 刀奋= 3+ , −3% > 7