石刁柏UC800体细胞胚发生系统的建立及其生理生化机理研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyidan0908
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石刁柏是一种品味兼优的名贵蔬菜,具有丰富的营养和较高的药用价值,深受消费者的欢迎,被誉为世界十大名菜之一。UC800是目前我国广泛栽种的优良品种,具有很多优良的性状,是我国出口创汇的主要蔬菜。本研究以石刁柏UC800嫩茎为材料,建立了高效稳定的体细胞胚发生系统,并对其体细胞胚发生的生理生化特性进行了较全面的研究。研究结果如下: 1.对石刁柏UC800体细胞胚发生系统的条件进行了优化。5、6月份抽生的嫩茎是诱导初始愈伤组织最理想的外植体;直径为0.2~0.5cm、距顶端10cm左右的茎段初始愈伤组织诱导频率高,愈伤组织生长势好。诱导初始愈伤组织的最佳培养基为MS+NAA 1mg·L-1+BA 0.5mg·L-1;诱导胚性愈伤组织的最佳培养基为MS+2,4-D10mg·L-1NAA 0.5mg·L-1。初始愈伤组织诱导周期为30天左右,25天左右需要继代,初始愈伤组织绿色,表面光滑,质地致密坚硬。胚性愈伤组织诱导周期为60天,50天左右需继代扩繁,胚性愈伤组织黄色,细颗粒状,松散。2,4-D是诱导胚性愈伤组织的关键物质,UC800胚性愈伤组织的诱导需要高浓度的2,4-D;BA能促进愈伤组织的生长,但对胚性愈伤组织的诱导有抑制作用。体细胞胚诱导培养基为MS无激素培养基和MS+NAA0.3mg·L-1+KT0.2mg·L-1,他们都能有效的诱导UC800体细胞胚的发生;体细胞胚在诱导培养基上不能萌发成小植株,萌发培养基为1/2MS,成熟体细胞胚先生根,后长苗,发育为小植株,移栽后可成活。 2.组织细胞学研究表明,石刁柏胚性愈伤组织细胞规则,细胞核大,细胞质浓,非胚性愈伤组织细胞体积大,细胞核小,细胞质稀薄。体细胞胚发生经历了2细胞、4细胞、胚性细胞团、多细胞原胚、早期球形胚、球形胚、梨形胚、棒状胚、香蕉胚等发育阶段。5天时形成多细胞原胚,10天时形成球形胚,20天时形成梨形胚和棒状胚,30天时发育为香蕉胚。胚性愈伤组织、胚性细胞团和球形胚都有大量淀粉积累,为细胞的进一步分裂和分化提供能量。3.扫描电镜观察表明,石刁柏初始愈伤组织表面较光滑,细胞之间排列紧密,没有空隙,表面有丝状物存在;胚性愈伤组织表面粗糙,细胞形成团粒结构,形成团粒的细胞之间结合紧密,团粒与团粒之间结合松散,可观察到大的空隙,细胞形状规则,有的地方可见细胞暴露在愈伤组织的表面;非胚性愈伤组织表面形状不规则,有较多的覆盖物,呈片状和雪花状,细胞形状不规则,体积较大。透射电镜观察显示,初始愈伤组织细胞有非常明显的中央大液泡,细胞质被中央大液泡挤压成一薄层分布于细胞的边缘,有叶绿体和脂体分布于细胞质中。胚性愈伤组织细胞有浓厚的细胞质,充满整个细胞,细胞核大,核仁明显,有较多的淀粉粒、脂体和含有淀粉粒的叶绿体分布在靠近细胞膜的区域。非胚性愈伤组织细胞几乎完全为中央大液泡所占据,细胞质被挤压在四周,很难观察到细胞核和其它细胞器。 4.可溶性蛋白含量和组分的变化以及抗氧化酶活性与体细胞胚的发生密切相关。愈伤组织和球形胚时期可溶性蛋白含量较高,与胚性的维持和细胞的旺盛分裂分化有关;褐化愈伤组织的蛋白含量极低,可能是导致愈伤组织褐化的原因之一。SDS.RAGE结果显示,胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织有6条蛋白主带相同,但表达量存在差异,并增加了一条分子量约为“.2KD的蛋白;体细胞胚发生的不同时期,蛋白质组分无明显的变化,仅在表达量上存在明显的差异。胚性愈伤组织三种抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)维持在适当水平可能是愈伤组织保持胚性所必需,体细胞胚发生过程中抗氧化酶活性发生有规律的变化,表明他们与体细胞胚的发生发育密切相关。脂酶同工酶电泳结果显示,ES和E6带是体细胞胚发生的标志性酶带,可以作为体细胞胚发生的生化标记。 5.内源激素水平和激素间的平衡对石刁柏体细胞胚发生发育具有重要的调节作用.胚性愈伤组织4种内源激素含量(IAA、Z、GA3、ABA)显著高于非胚性愈伤组织,这与愈伤组织胚性的维持和旺盛的细胞分裂有关。褐化愈伤组织内源激素水平低,可能是导致愈伤组织褐化的另一原因。球形胚形成时期,4种内源激素含量达到峰值,促进了细胞的分裂和分化,有利于球形胚的发生。L入A、Z、GA3、ABA之间的平衡是维持愈伤组织胚性所必需的。体细胞胚发生的前期,高水平的IAA/Z有利于胚性能力的表达,体细胞胚发生的后期,少ABAjIAA、ABAjZ、ABA/GA3和AB刀(IAA+Z+G与)比值的升高有利于体细胞胚的发育和成熟。 6.内源多胺水平与石刁柏体细胞胚发生密切相关。胚性愈伤组织三种内源多胺(P吐、SPd、S,由)含量明显高于非胚性愈伤组织,褐化愈伤组织内源多胺含量很低,可能是愈伤组织发生褐化的又一原因。体细胞胚发生前期,Put含量较高,促进细胞的分裂和分化,有利于球形胚的形成。10天时,SPd达到峰值,表明它与球形胚的形成有关:30天时,sPm达到最大值,推测与体细胞胚的进一步分化和发育有关。关键词:体细胞胚发生;石刁柏;内源激素;内源多胺;可溶性蛋白;抗氧化酶活性玄
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