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图2.1西洋参成熟种胚培养40天。种胚变化包括愈伤组织和胚状体发生
在未添加任何激素的1号MS空白培养基中,接种7d后,均可见子叶展开,膨大变绿,胚轴有所增粗。40天后,可见子叶卷曲衰老,胚轴胚根均有所伸长,且出现大量褐化现象。随后继续观察,最终未能发现愈伤组织及胚状体出现(见图2.1a)。
在添加0.5 mg/L 2,4-D 的培养基中,7d后外植体开始萌动,子叶膨大变绿,边缘卷曲,胚轴增粗。10d左右在胚轴基部以及子叶边缘附近产生愈伤组织。培养30天后,整片子叶及胚轴基部都有愈伤组织生成,愈伤组织质地紧密,色泽鲜艳,生长旺盛。同时出现褐化现象,但和1号培养基相比程度较轻。培养40天后,所有外植体均已愈伤化,且愈伤组织大多呈疏松状,部分愈伤组织表面有点状白色突起出现,经显微观察,认为是胚状体的早期形态(见图2.1b)。继续培养有胚状体的发生,发生率可达100%。
在添加麦草畏的培养基中,接种7d后,均可见到并拢的子叶开始分开,膨大增厚变绿,胚轴增粗。14天后,胚芽萌发,胚轴胚芽开始伸长。20天前后,胚芽进一步伸长,并且出现少量褐化现象,但不明显(见图2.1c)。在2mg/L麦草畏的培养基上,在成熟种胚的子叶节及子叶边缘处最先观察到有明显的浅黄色愈伤组织形成,且质地紧密(见图2.1d)。 40天前后,大部分外植体均已愈伤化。在子叶接触培养基的部位最易观察到愈伤组织,且在子叶的不同部位,还可见一种白色致密膨大突起,
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这种白色膨大突起可能就是杨振堂等提出的白色致密型的愈伤组织,完整种胚中形成的愈伤组织多为此种致密型愈伤(见图2.1e)。继续培养观察,发现部分愈伤组织表面出现肉眼可见的胚状体,有的成簇状,也有的单个存在(见图2.1f、g)。总的来看,麦草畏在西洋参成熟种胚愈伤组织和胚状体的发生方面有着与2,4-D相似的效果,不同浓度的麦草畏,最终均能不同程度的诱导出愈伤组织和胚状体。在一定浓度范围内,愈伤率和胚状体发生率随激素浓度的升高而增大,1mg/L时达到最大,愈伤率为94.34%、胚状体发生率56.60%。在此之后随激素浓度的升高而减小。
在添加0.5 mg/L 麦草畏+0.5mg/L 2,4—D 的混合培养基中,成熟种胚的萌发最快,效果最好。20天后可见,子叶明显膨大变绿且增厚,胚芽明显伸长。而且,愈伤组织和胚状体的发生也是最早
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的,在20天前后,就可观察到,部分外植体的子叶在接触培养基的部位有少量愈伤组织和早期的胚状体发生。(见图2.1h)40天后,大部分外植体均愈伤化,且愈伤明显,胚状体明显,愈伤率为95%、胚状体发生率80%。
观察表2.1,比较相同浓度(0.5mg/L) 2,4-D和麦草畏对西洋参成熟种胚愈伤组织和胚状体发生的影响结果,可以看到,0.5mg/L 2,4-D的愈伤率和胚状体发生率都为100%,而0.5mg/L 麦草畏的愈伤率和胚状体发生率只有61.54%、41.03%。说明麦草畏在浓度为0.5mg/L时,诱导西洋参愈伤组织和胚状体发生的能力不及2,4-D。但是,从表2.1显示的结果来看,未添加任何激素的MS空白培养基,最终未能诱导出愈伤组织和胚状体的发生。而不同浓度的麦草畏,最后都不同程度的诱导出了愈伤组织和胚状体,说明麦草畏在西洋参愈伤组织和胚状体的发生过程中也具有一定的促进作用。麦草畏诱导西洋参成熟种胚愈伤组织的平均发生率为52.63%,胚状体的平均发生率为39.11%。比较0.5 mg/L 麦草畏+0.5mg/L 2,4—D和(0.5mg/L) 2,4-D的效果,可以发现添加0.5 mg/L 麦草畏的混合培养基愈伤率和胚状体发生率分别为95%,80%,诱导效果不及2,4-D单独使用时的效果。其原因可能为高浓度的生长素对西洋参愈伤组织和胚状体的发生有一定的影响作用。
结合图2.2能够很直观的观察到,麦草畏对西洋参成熟种胚愈伤组织和胚状体的诱导,在一定浓度范围内都随激素浓度的升高而增大,1mg/L时达到最大,愈伤率为94.34 %,胚状体发生率为56.60 %,在此之后都随激素浓度的升高而减小。比较两条曲线愈伤组织和胚状体的发生率,可以发现,麦草畏在低浓度时(0.05-0.1mg/L),对胚状体的发生较为有利,而在高浓度时(0.5-2mg/L),对愈伤组织的发生更有利。
图2.2 西洋参成熟种胚培养40天后愈伤组织和胚状体发生率折线图
简而言之,麦草畏在诱导西洋参成熟种胚愈伤组织和胚状体的发生方面与2,4-D有着相似的效果,适合浓度范围为(0.5-2)mg/L,1mg/L麦草畏的诱导效果最佳。40天左右,愈伤率为94.34%,胚状体发生率为56.60%。
3讨论
植物激素的诱导和调节是组织培养条件下体细胞转化为胚性细胞的重要诱导因子。很多研究表明,生长素是诱导体细胞胚发生的关键因素,是诱导体胚发生中最受关注的激素。诱导体细胞胚发
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生常用激素为2,4-D,姜国勇认为2,4-D浓度在0.5-2mg/L时西洋参愈伤组织诱导率较高,愈伤
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膨大明显,生长速度较快,均可达 90%以上,而且对胚状体的发生也有较好的效果。晋海军等认为2,4-D浓度在0.5-1mg/L时,西洋参成熟种胚愈伤组织诱导效果最佳。本实验以西洋参成熟种胚接种到0.5mg/L 2,4–D的MS培养基上,诱导率为100%。本实验的结果与其相近。
戚家华用小麦花药进行离体培养时,在添加1mg/L麦草畏的培养基上,发现诱导愈伤的效果要优于对照CK。并且在促使成苗时形成的苗多为丛苗,表明它促使胚状体形成的能力较强。这与本
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实验结果类似。李海霞等以不同品种玉米幼胚为材料,比较了2,4-D和麦草畏对诱导愈伤组织和继代的影响,结果表明麦草畏对不同品种玉米幼胚的愈伤诱导效果均优于2,4-D。本实验却发现麦草畏在各浓度诱导愈伤与胚状体方面均劣于2,4-D,甚至在麦草畏和2,4-D混合的培养基中诱导率也劣于单独使用2,4-D。这可能是由于实验材料的差异造成的。
综上所述,麦草畏在浓度1mg/L和2mg/L以及与2,4-D均为0.5mg/L混合时诱导愈伤率与单独使用2,4-D时效果相近,在诱导胚状体方面却较差。因此在诱导西洋参成熟种胚产生愈伤方面可以用麦草畏相应浓度替代,而诱导西洋参成熟种胚产生体胚方面不建议使用麦草畏替代。本实验对麦草畏在西洋参成熟种胚体胚发生方面只是初步研究,因此对麦草畏的作用还需进一步研究。
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致谢
本文是在曹小勇老师的精心指导和大力支持下完成的。在此,首先我要对我的指导老师曹老师表示衷心的感谢。大学四年期间,曹老师的一言一行,无时无刻的不在潜移默化地影响着我的整个人生。他严谨的治学态度、渊博的学识、宽广的胸怀,以及对待科研工作孜孜不倦、实事求是的态度,给我树立了良好的榜样。在整个毕业论文过程中,从立题、实验设计、论文修改到定稿,曹老师更是不厌其烦的提供给我耐心的指导。我相信,曹老师的言传身教,将会使我终生受益。在此,我将表示最真诚的谢意!
另外,我还要特别感谢刘政师兄、袁洪超等同学对我在实验中遇到的具体问题的指导和帮助,使我得以顺利完成论文。
谢谢你们!
参考文献
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Comparative Study of the Effects of Dicamba and 2,4-D on American Ginseng Somatic Embryogenesis
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Author: Hu Yunjie
(Grade 11, Class 02, Major Biological Sciences , Dept Biological science and engineering, Shaanxi
University of Technology,Hanzhong 72300x,Shaanxi)
Tutor: Cao Xiaoyong
[Abstract] The research were carried with mature embryo of American ginseng to evaluate the impact of dicamba
on somatic embryogenesis, based on MS medium and added dicamba (0.05-2 mg/L), 0.5 mg/L 2,4-D and 0.5 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L dicamba forming eight groups of medium,and to determine the role of dicamba on somatic embryogenesis of American ginseng, accumulated relevant information for rapid propagation of ginseng. Mature embryo cultured after 40 days, in no hormones medium ultimately failed to form callus and somatic embryo; in the medium supplemented with different concentrations of dicamba can eventually induce varying degrees of callus and somatic embryo, in 1 mg/L dicamba is the best, callogenesis was 94.34% and somatic embryogenesis was 56.60%; in 0.5 mg/L 2,4-D medium, both callogenesis and somatic embryogenesis was 100%; in 0.5 mg/L dicamba + 0.5 mg/L 2,4-D media, can induce callus and somatic embryogenesis, the incidence was 95% and 80%, respectively. The results showed that dicamba can induce American ginseng mature seed embryo forming calluses and embryoids, the effect of 1mg/L dicamba is the best of them, but the effect is less than 2,4-D, when used in a mix with 2,4-D the effect has also been reduced comparison with 2,4-D alone.
[Key words] American ginseng; dicamba; somatic embryogenesis
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