全 文 ： 一 {
广 西 植 物 Geihaia 13(2)：16．1- 169．May 1993
麝香石竹玻璃苗与正常苗的生理特性差异
周菊华 陈秀玲 华鑫 梁海曼
一 ( ¨ 9 7
f 。
摘要 诱导麝香石竹茎段外植体产生不定芽的分化，所得至 的正常苗与玻璃苗的生理 特 性盯
显有差异。表现在玻璃苗的鲜重、干重、粗纤维和叶绿索含量与正常苗相比显瞢降低：玻璃苗 的
可溶性糖含量增加38 ，而蔗糖含量下降63 ．束缚水含量显著增高，自由水含量明显 降 低；玻
璃苗的淀粉商 馥活性也明显升高．碱性和中性区过氧化物酶同工酶话性显著提高而酸性区的 同工
酶梧性有所下降 然而．玻璃苗和正常苗形成时的芽分化频率姐及伸长生长量之间无明显 区别
结果表明．麝吞石竹试管苗的玻璃化可能是在碳水化台物代谢、氮代谢和水分存在状况等发 生 生
理异常的情况下在芽分化启动后的生长过程中发生的，而不是在芽分化启动时已经决定的。
关键词 麝香石竹：玻璃苗：l生理特性
PHYSl0L0GlCAL CHARACTERlSTIC DlFFERENCES BETW EEN
VITREOUS SH00TS AND NORMAL SH00TS OF CARNATION
Zhou Juhua，Ohen Xiuling，Zhong l~uaxin and Liang Haiman
(Department of Biology，Hangzhou University)
Abstract There were a seriee of phFsiologica l characteristic differences between
vItreOUS shootS and norton1 shoots regenerated from the stem exP1ants of carnation
(Dianthus caryophyltus L．CV．Salin en Stasalm)． As compared With normal shoots，
the fresh we ht，dry weight，crude fibre and chlorophyll contents of vitreous shoots
of carnation lowered obvioitsly~the soluble sugar content of vitreoua shoots ine rea-
sed by 38 ．and sucrose content decreased by 63 the bound Water content of
vitreous shoots heizhtened apparently，0nd the free water co ntent lowered notably}
the total amylase activity of vitreous shoots rose markedly， and the peroxidase
isoTyme activities in the basic and neutral regions ascend ed strikiugly and those iIr
th acidic region descended However，there were not obvious diffefences of bud
diffetenthtion frequencies and shoot growth speeds in the formi~ag of normal shoots
and Y扯reoug shoots．The reinits showed that the vitr证ication bf carnation regenera—
ted shoots occurred probably in their growth course after the starting of bud dif—
fetentiation． not in the initiat on of bud differentiation when they suffered the
physiologica l disorder of carbohydrate metabolism ，nitrogen metabolism ，water co n-
tent co nd itions and SO on．
Key words Carnation；vitreons shoots：physiological characteristics
浙江省自然科学基金资助项目。
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2期 周菊华等：麝香石竹玻璃苗与正常苗的生理特性差异
试管苗玻璃化是一种影响植物离体无性繁殖的形态、生理异常现象。有关玻璃苗的形态
结构特点已有不少的报道 - 。]，例如玻璃苗的叶片变宽或狭窄、厚、半透明、 裙 皱
的和／或卷曲的、易破碎，缺乏功能性气孔器和橱栏组织，茎细长或矮粗，肿胀状，顶端分
生组织原体原套结构异常等。就玻璃苗的生理特性也开展了一定的研究 ““ ， 主 要
涉及玻璃苗的含水量状况，叶绿素含量、离子水平以及过氧化物酶、苯丙氮酸解氨酶等酶的
活性的变化。然而，这些研究所用的植物材料比较分散，而且还有众多的性状没有涉及。为
此，本文 以已有若干报告的麝香石竹为试验材料进行多方面的试管苗玻璃化时的生理特性分
析，以便进一步了解玻璃苗发生的原因以及为更有效地克服试管苗的玻璃化现象提供线索。
材 料 与 方 法
一
、 试 验材料
继代培养在 MSK(MS-I／2NH。NOa+KNO4)+KTI．0rag／1培养基 上 的 麝 香 石 竹
弋 Dianthu~caryophylIus L．ov．Salmon Stasalm )试管苗，取其 1 om长的中部 茎 段5O
段作外植体，接种在 MSK+KT 3．0rag／1+NAA 0．5mg／l培 养 基 上诱导不定芽 的 分 化。
培养条件同前文 J。
培养l5天，将诱导形成的试管苗分为正常苗和玻璃苗两类，分别统计测定芽分化额率和
苗高度，并都进一步用于生理特性的分析。试验重复 8次。
二，生理特性测定方法
1．鲜重、干重和含水状况的测定；正常苗和玻璃苗的鲜重直接称量法测定，干重采用
烘箱烘干法 (先120℃15rain，后转入6O一80℃烘至恒重 )称量测定， 并计算得总含水量。
在20℃下， 自由水含量使用 wz8—1型阿贝氏折射仪测定浓蔗糖溶液夺取试管苗 自由水
后的浓度改变来确定。由总含水量减去 自由水量得束缚水的含量。
2．粗纤维含量的测定t取试管苗，同上述法烘干后用1．25 硫酸煮沸0．5h，过滤。残
渣用热蒸馏水冲洗后，再用1．25％ NaOH煮沸0．5h，过滤于滤纸上，蒸馏水和乙醇分别冲洗
8瑰，80℃烘至恒重。计算样 品中的粗纤维含量。
8．可溶性糖和蔗糖含量的测定；用蒽酮比色法测定试管苗的可溶性糖含量。二硝基水
杨酸法测定还原糖含量以及经 6N HOI沸水浴水解、NaOH~和处理后的总可溶性糖含量，
藉此计算样品中的蔗糖含量。
4．叶绿索水平 的测定t分光光度法测定正常苗和玻璃苗的叶绿索 8、b含量。
5．淀粉酶和过氧化物酶的同工酶电泳，取试管苗，用0．osM n i9一甘氨酸缓 冲 液 提
取酶液。电泳方法参照方国伟等⋯ 。凝胶用 Iz—KI试剂负染法显示淀粉酶同工 酶 带，联
苯胺一愈刨木酚染色液显示过氧化物酶同工酶带 凝胶显色后立即绘图和 分 别 用 56Onto、
58Onto 扫描记录。
结 果 与 讨 论
一
、 玻璃苗与正常苗的分化和生长的差异
当诱导麝香石竹茎段外植体产生不定芽时，所形成的正常苗和玻璃苗的芽分化频率，及
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广 西 植 物 13卷
其伸长生长之 间没有明显的差异 (图 1)。这
说 明试管苗玻璃化发生时，其分化能力，伸长
生长投有明显的改变。有可能，试管苗的玻璃
化是在随后芽的生长过程中发生的，而不是在
芽 分 辔动时已经决定的。
表 1 正常苗和玻璃苗的粗纤维含量
Table 1 Crude fibre contents of norm al
shoots and vitreous shoots
袭 2 正常苗和玻璃苗的糖含量
Table 2 Sugar contents of no rm al shoots
and Y．treous shoots
可溶性辖古盘 蔗 糖 含 量 蔗糖／可藩性糖
SoI~51e sugar Sucrose COil— Sucrose／Soln。
content tent ble sugar
(mg／g·FW ) (mg／g—FW )
图3 正常苗和玻璃苗的含水状况差异
Fig．3 Differences of water content cond~
iti0n8 between normal shoots and
Yitreolls shoots
图2 正常苗和玻璃苗的鲜重 干重和
干重百分率差异
Fig．2 Fresh weight，dry weight and dry
weight percent differences between
no rmal shoots and vltreous shoo乞8
=、衅I和千I的差异
从图 2可 以看出，与正常试 管 苗 相 比
较，玻璃苗的鲜重和干重明显降低，分别下
降了约40％和52％j而干重百分率没有明显
的降低．以上事实说明，玻璃苗的伸长生长
虽没有发生显著的变化，但鲜重和干重的增
长明显下降，这说明麝香石竹玻璃苗变得较
为细长、纤弱。
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2期 周菊华等：麝香石竹玻璃苗与正常苗的生理特性差异
三，相纤维含量的差异
表 1显示，不论以鲜重计还是以千重计，玻璃苗的粗纤维含量都比正常苗显著降低，表
明玻璃苗的纤维素等合成过程受到阻抑。玻璃苗的粗纤维含量降低可能是玻璃苗植株的输导
组织发育不全，肿胀状和易破碎的原因之一。
四、糖含量的差异
从表 2可 以看 出，玻璃苗的可溶性糖含量比正常苗增加了38．50％，而蔗糖含量下 降 了
6 8．08％，蔗糖占可溶性糖的比率也比正常苗明显降低。这说明玻璃苗的糖代谢发生 障碍，
降解加快，利用滞缓。
五、叶绿素水平的差异
由表 8可知，玻璃苗的叶绿素水
平 比正常苗显著降低，叶绿素总量、
a和 b含 量 分 别 下 降 了 63．62 ，
63．62 和63．64 ，即叶绿 素 a与 b
的比例没有发生改变。这 与 前 人 报
告 ．1 的结果一致。通常叶绿素含
量和蛋白质含量是正相关的，因此，
玻璃苗的叶绿素水平的下降可能也反
映了蛋 白质含量的降低。Phan和Le—
touz6(1988) 。]也指出玻璃苗的蛋
白质含量显著降低。这表明玻璃苗的
氮代谢可能也发生异常。
六、含水量状况的差异
从图 8可以明显得知，与正常苗
相比较，玻璃苗的总含水量没有明显
的增高，但水分存在状况差异显著，即
玻璃苗的自由水含量降低 (约28％)，
而束缚水含量增加 (约48％ )，表明
玻璃苗的生理代谢水 平 可 能 下降。
这一现象也可以是导致细胞肿胀、植
株呈半透明状的原因之一。Kevers等
(1984)r 也报告玻璃化植株的细胞
过度含水J Ksvers和 Gaspar(1986)
[1 又报告玻璃化植株的细胞间晾增
加，过多的水分分布在这细胞阃晾。
所以，玻璃苗的含水状况发生了明显
的变化是可以肯定的。然而正常苗和
玻璃苗的这种水分存在形式和分布状
况的差异，是试管苗玻璃化的原因还
表 3 正常苗和玻璃苗的叶绿素水平
Table 3 Chlorophyll levels of normal
shoots and vitreous sho ts
叶绿素总盈 叶绿素A含量 叶绿素b含量 叶绿素alb
i ：岛ti Ch10onr0Ftenh，1t o! chICo。n tenh，1t of bChl。r。phyl[
( ／g-Fw) (pg，g·FW) (pg，g—FW) alb
+
一
■I—■【]I■—啊I 9 + 3 5 6 7 8
V
图4 正常苗和玻璃苗的淀粉酶同工酶潜
Fig．4 Amylase isozyme patterns of normal
shoots and 丫itreous sh o ts
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广 西 植 物 l3卷
是伴随的结果仍有待于深入研究。
七、淀粉酶和过氲化物醇的同工醇谐差异
玻璃苗的淀粉酶同工酶谱与正 常 苗 的 相
比，酶带数 日没有多大区别，但酶的总活性 明
显升高，特别表现在酶带 “4”的活性特别强
(图4 )。这可能是玻璃苗的可溶性糖含量显
著增加的原因，从而造成玻璃苗的束缚水含量
增加、代谢降低，进一步可能引起玻璃苗的粗
纤维含量、叶绿素水平、鲜重和干 重 发 生 下
降。固此，碳水化台物代谢异常可能是麝香石
竹 玻璃苗产生的原因之一。
图5显示，正常苗和玻璃苗的过氧化物酶
同工酶谱存在明显的差别。玻璃苗的碱性区多
一 条带 “2”，酸性区缺少带 7”及中性区
缺 少带 “5”，而碱性区酶带 “4 和中性区
酶 带 “6”的活性显著比正常苗要高。即麝香
石竹玻璃苗碱性过氧化物酶同工酶加强、酸性
过氧化物酶同工酶减弱，这与前人的 报 道 ，
” 是一致的。联系到碱性过氧化物酶具有1从
氧化酶的功能 ”、 并反映了内 源 IAA水
平 ]，故玻璃苗的碱性区酶带 “2和 4” 活
性的剧升可能反映了内源生长素水平的降低。
此外，罗紫娟等 (1986) 指出外源供应BA
会使中性过氧化物酶同工酶出现新带，因而玻
璃苗的中性区酶带 6 活性的剧升可能反映
了内源细胞分裂索水平的升高。这表明试管苗
发生内源生长素水平下降和内源细胞分裂素水
平上升时可能易于出现玻璃化。所 以，过氧化
物 酶同工酶谱的改变及其所反映的内源生长素
和细胞分裂素水平的变化，在试管苗玻璃化发
生 中的作用是值得深入研究的。
图 5 正常苗和玻璃苗的过氧化物酶同工酶谱
Fig．5 Peroxidase isozyme patterns
of normal shoots and vitreous
shoots
综台上述结果显示，麝香石竹茎段外植体试管苗的玻璃化可能是在碳水化台物代谢，氮
代谢和水分存在状况等生理代谢出现失调而导致形态异常的情况下在芽分化启动后的生长过
程中发生的，而不是在芽分化启动时已经决定的。
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