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目的:本实验通过对冬凌草离体培养的研究,建立冬凌草的离体培养体系。研究冬凌草次生代谢产物在离体培养过程中的代谢积累规律。并考察外植体、碳源、氮源、光质等培养条件对愈伤组织增殖、芽分化、再生植株诱导等各个阶段生长和次生代谢产物关系,探讨冬凌草次生代谢产物形成的机理。
方法:
(1)通过不同生长调节物质对冬凌草愈伤组织诱导、增殖、芽分化、再生植株的效应,建立冬凌草的离体培养体系。
(2)通过对冬凌草离体培养过程中的观察和其次生代谢产物的的含量测定,研究冬凌草甲素和迷迭香酸在冬凌草离体培养过程中积累代谢规律。
(3)改变MS基本培养基中碳源和氮源的,观察其对愈伤组织增殖、芽分化、再生植株生长和次生代谢产物的影响。
(4)在不同光质下进行,冬凌草愈伤组织的增殖、不定芽分化、再生植株的培养,考察不同光质对其生长增殖和次生代谢产物的影响。
结果:
(1)在以MS为基本培养基的冬凌草离体培养过程中,冬凌草愈伤组织诱导和增殖的最优培养基为Ms上附加6-BA浓度2.0mg/L,NAA浓度1.0mg/L,诱导率达到100%,不定芽分化的最优培养基为MS上附加6-BA浓度2.0mg/L,平均每瓶29.32个芽,再生植株的生长的最优培养基为MS上附加6-BA浓度2.0mg/L,NAA0.1mg/L,最优的生根培养基为MS附加IBA浓度0.3 mg/L,生根率为78.56%,每株平均生根数为5.81个。
(2)冬凌草甲素在再生植株积累规律为:在愈伤化阶段随着愈伤指数的增加,冬凌草甲素的含量开始下降,在愈伤组织块中没有检测出冬凌草甲素,但芽分化开始,冬凌草甲素的含量逐渐增加,当形成完整的再生植株时达到最高为0.6228%。迷迭香酸的积累变化规律为:随着愈伤化程度的增加而增加,并且与细胞增殖速度呈正相关,至形成完整再生植株时,迷迭香酸的含量逐步趋向于稳定。愈伤组织中迷迭香酸含量在接种20d后达到最大2.13%,随着继代次数的增加,第三代时,愈伤组织中迷迭香酸含量1.14%,达到最高,然后随着继代次数的增加含量开始下降,然后逐步平稳在0.82%左右。
(3)在Ms培养基中氨态氮和硝态氮正常比值下,碳源蔗糖为40%时,有利与冬凌草愈伤组织的增殖和迷迭香酸的积累,在Ms培养基中氨态氮和硝态氮正常比值下,碳源蔗糖为30%时,最有利于不定芽的诱导。高浓度碳源时、硝态氮比例较大时有利于迷迭香酸的积累。
(4)不同光质对冬凌草愈伤组织在增值依次为:红光>绿光>蓝光>日光灯光照(24h)>黄光>白光>黑暗。不同光质对愈伤组织次生代谢物的影响依次为,黑暗>绿光>黄光>白光>红光>蓝光>日光灯光照(24h),均高于对照药材中迷迭香酸的含量。不定芽的诱导效果以白光最好其次为绿光,黑暗条件下效果最差,不定芽诱导率为0。再生植株以在绿光下的增殖最大,依次为蓝光>黄光>白光>黑暗>红光。不同光质下再生植株中次生代谢产物的积累以绿光最佳,冬凌草甲素和迷迭香酸的含量为1.09%,1.03%,黑暗条件下对迷迭香酸的积累影响最为明显,其含量最高为1.64%。
结论:
(1)建立冬凌草离体培养体系,为冬凌草的育种奠定基础。
(2)通过次生代谢产物的积累规律进行初步研究,冬凌草甲素的合成与组织分化关系密切,迷迭香酸的合成与细胞生长呈正相关。说明植物体内的细胞、组织及其生长过程对次生代谢产物的合成和积累影响显著,为探讨冬凌草次生代谢产物产生和积累的机制奠定了基础。
(3)在冬凌草植株再生过程中,蔗糖(碳源)、氨态氮和硝态氮(氮源)对其细胞增殖、组织分化及次生代谢产物均有作用,但其浓度对其影响是至关,在实际生产中,应考虑其浓度的比值。
(4)不同光质对其离体培养和次生代谢产物的影响不同,其中绿光最有利于再生植株的生长和次生代谢产物积累,说明光质对植物的生长和次生代谢产物合成影响显著。