蘋果玻璃化試管苗生理特性的研究

1、蘋果玻璃化試管苗生理特性的研究論文摘要：以蘋果品種魯加5號為試材，研究了玻璃化試管苗的生理特性。結(jié)果說明：蘋果玻璃化試管苗的生理特性與正常試管苗有顯著差異。與正常試管苗相比，蘋果玻璃化試管苗葉片的組織總含水量顯著增加，自由水含量增加43.26%，束縛水含量降低52.47%；葉綠素含量減少45.60%，膜透性增大35.43%，可溶性蛋白含量降低38.48%；SOD、POD、CAT活性均有不同程度的降低；ZT和GA3含量幾乎沒有差異，IAA含量增加14.66%，ABA含量降低29.00%。論文關(guān)鍵詞：蘋果試管苗,玻璃化,生理特性組織培養(yǎng)過程中，在蘋果、梨等80多種植物中均有玻璃化現(xiàn)象發(fā)生。研究說明

2、，玻璃化試管苗的局部組織結(jié)構(gòu)呈畸形，水分代謝紊亂，其葉片呈半透明狀，水漬化，脆弱易破碎，一直是組織培養(yǎng)中難以解決的問題之一。筆者先前研究發(fā)現(xiàn)蘋果玻璃化與正常試管苗葉片和莖的顯微結(jié)構(gòu)存在顯著差異。本研究試從生理指標(biāo)上進(jìn)一步揭示蘋果玻璃化與正常試管苗的差異，試圖從生理代謝上說明玻璃化試管苗極易死亡，難以增殖的原因，以期為玻璃化問題的解決提供一定的理論參考依據(jù)。1材料與方法1.1材料蘋果MalusdomesticaBorkh品種為魯加5號。于4月中旬，取生長健壯無病害的頂芽，剝?nèi)∏o尖，用75%酒精和0.1%升汞滅菌后，接種于MS+2.0mgL6-BA+0.2mgLNAA+30gL蔗糖+7gL瓊脂的培

3、養(yǎng)基上。繼代3次后，剪取叢生苗長約1.5cm的莖尖，接于MS+6.0mgL6-BA+0.6mgLNAA+30gL蔗糖+7gL瓊脂和MS+2.0mgL6-BA+0.2mgLNAA+30gL蔗糖+7gL瓊脂的培養(yǎng)基上，分別獲得玻璃化與正常試管苗。1.2生理生化指標(biāo)的測定取正常與玻璃化試管苗葉片，干重法測定組織含水量，自由水和束縛水含量使用阿貝折射儀進(jìn)行測定。相對電導(dǎo)率法測定膜透性，SOD酶活性的測定采用NBT光復(fù)原法，POD酶活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，CAT酶活性的測定采用HO的方法，葉綠素含量的使用葉綠素儀進(jìn)行測定，蛋白質(zhì)含量的測定采用G-250考馬斯亮藍(lán)法，內(nèi)源激素采用酶聯(lián)免疫法。2結(jié)果與分析

4、2.1蘋果玻璃化與正常試管苗的葉片組織含水量的比擬魯加5號玻璃化試管苗的葉片組織含水量為91.71%，顯著高于正常試管苗的葉片組織含水量。與正常試管苗相比，玻璃化試管苗葉片自由水含量為79.18%，增加43.26%；束縛水含量為12.53%，減少52.47%；自由水/束縛水為6.32，幾乎為正常試管苗的3倍表1。表1蘋果玻璃化與正常試管苗葉片組織含水量的比擬Table1Comparisonofthecontentoforganizationwaterinvitrifiedandnormalappleshootsinvitro 試管苗類別 Types of plantlets 組織總含水量 To

5、tal content of tissue water % 自由水含量 Content of the free water % 束縛水含量 Content of bound water % 自由水/束縛水 玻璃化Vitrified 91.71 79.18 12.53 6.32 正常Normal 81.63 55.27 26.36 2.10 注：表示t測驗(yàn)差異顯著性達(dá)5%。下同。Note:indicatesignificantdifferenceat5%levelaccordingtot-test.Thesamebelow.2.2蘋果玻璃化與正常試管苗的葉綠素、膜透性和可溶性蛋白含量的比擬魯加5

6、號玻璃化試管苗的葉片的葉綠素含量為13.48mg/g，與正常試管苗相比減少45.60%；細(xì)胞質(zhì)膜透性為53.94%，與正常試管苗相比增加35.43%；可溶性蛋白含量為2.27mg/g，顯著大于玻璃化試管苗的3.69mg/g，降低率為38.48%(表2)。表2蘋果玻璃化與正常試管苗的葉綠素、膜透性及可溶性蛋白含量的比擬Table2Comparisonofthecontentofthechlorophyll,themembranepermeabilityandthesolubleprotein 試管苗類型 Types of plantlets 葉綠素含量 Content of the chloro

7、phyll (mg/g) 膜透性 The membrane permeability (%) 可溶性蛋白含量 Content of the soluble protein (mg/g) 玻璃化Vitrified 13.48 53.94 2.27 正常 Normal 24.78 39.83 3.69 2.3蘋果玻璃化與正常試管苗的SOD、POD與CAT酶活性的比擬魯加5號玻璃化試管苗的葉片的SOD活性為322.95U/gFw，低于正常試管苗；POD與CAT活性分別為130.13U/gFw和155.52U/gFw，均顯著低于正常試管苗表3。表3蘋果玻璃化與正常試管苗的SOD、POD與CAT酶活性的

8、比擬Table3ComparisonoftheactivityoftheSOD,PODandCATinvitrifiedandnormalappleshootsinvitro 試管苗類型 Types of plantlets SOD (U/g-Fw) POD (U/g-Fw) CAT (U/g-Fw) 玻璃化 Vitrified 322.95 130.13 155.52 正常 Normal 399.27 154.63 192.89 2.4玻璃化與正常試管苗內(nèi)源激素含量的比擬魯加5號玻璃化試管苗葉片內(nèi)源激素IAA和ABA含量與正常試管苗存在明顯差異，ZT和GA含量與正常試管苗差異不明顯。玻璃化與

9、正常試管苗相比，玻璃化試管苗的IAA含量達(dá)53.78ng/gFw，增加14.66%；ABA含量為45.99ng/gFw，降低29.00%見圖1。圖1蘋果玻璃化與正常試管苗內(nèi)源激素含量的比擬Fig.1Comparisonofhormoneinvitrifiedandnormalappleshootsinvitro3討論植物組織中的水分以自由水和束縛水兩種不同狀態(tài)存在。自由水與束縛水含量的上下與植物的生長及抗逆性有密切關(guān)系。自由水/束縛水比值高時(shí)，植物組織或器官的代謝活動旺盛，生長較快；反之，那么生長緩慢。蘋果玻璃化試管苗的組織含水量，特別是自由水含量顯著增大，影響植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸，可能

10、導(dǎo)致其代謝平衡發(fā)生紊亂，光合產(chǎn)物積累量低于正常試管苗，呼吸作用消耗的物質(zhì)和能量卻高于正常試管苗，從而最終導(dǎo)致試管苗出現(xiàn)生長畸形的現(xiàn)象。抗氧化物保護(hù)酶是去除植株體內(nèi)活性氧，免除自身受其迫害的內(nèi)源保護(hù)系統(tǒng)。Elstner認(rèn)為試管苗受長期培養(yǎng)微環(huán)境;的因子脅迫，導(dǎo)致試管苗體內(nèi)代謝失衡，氧自由基進(jìn)攻膜系統(tǒng)，從而產(chǎn)生玻璃化現(xiàn)象。蘋果玻璃化試管苗的SOD、POD、CAT活性與正常試管苗相比均有不同程度的降低，導(dǎo)致整個(gè)植株體內(nèi)的活性氧的產(chǎn)生和去除的代謝系統(tǒng)紊亂，植株受迫害嚴(yán)重。試管苗玻璃化可能是植物內(nèi)部生理失調(diào)的外在表現(xiàn)，也可能是植物形態(tài)結(jié)構(gòu)上的畸形導(dǎo)致功能發(fā)生障礙，也可能是生長因子不平衡的產(chǎn)物?？傊?，目前

11、關(guān)于試管苗玻璃化的形成機(jī)理并不是完全清楚。在組織培養(yǎng)過程中，玻璃化試管苗葉片和莖的結(jié)構(gòu)上的變異以及生理代謝的紊亂，都可導(dǎo)致植株生長異常而表現(xiàn)為畸形，植株生長勢變?nèi)?，難以維持正常生長，在繼代培養(yǎng)中很容易死亡。因此，如何控制環(huán)境因子從而有效的防止玻璃化試管苗的產(chǎn)生還需要進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1 CHENG Jia-sheng, SHI Yong-zhong, ZHANG Zhi-yun, KANG Yan-ling. Study on the vitrification of apple seedlings duringtissue culture in vitro. Plant Physiolog

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