香樟体细胞胚胎发生技术研究

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香樟(Cinnamomum camphora L.)是樟目、樟科、樟属,我国长江以南地区珍贵的乡土树种,国家二级野生保护植物。已有的香樟体细胞胚胎发生过程中初生胚发生过程缺少完整的观察,对次生胚、畸形胚的种类、发生方式、形成原因的形态学特征和细胞学特征的研究较少,对体细胞胚胎发生过程中细胞内可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、抗氧化酶的的动态变化过程几乎鲜有涉及。针对以上问题,本研究拟从合子胚的发育时期、碳源的种类及浓度入手对香樟的体细胞胚胎发生体系进行优化;从形态学和细胞学水平观察香樟体胚发生的关键节点,初步探索初生胚的发生发育过程和畸形胚的类型特点;从生理生化水平上对香樟体细胞胚胎发生过程中非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织进行检测。研究结果如下:
  (1)系统探讨了未成熟合子胚的发育情况对于体胚诱导率的影响。研究表明,在6月30日至8月20日期间,每10天采种1次,香樟体胚诱导最佳的阶段为合子胚发育的第五、第六、第七阶段。
  (2)系统探讨了碳源对不同产地香樟体细胞胚胎发生及再生植株的影响。研究得出:添加15g/L蔗糖和30g/L山梨醇的组合碳源,体胚诱导率提高最显著;添加15g/L蔗糖和15g/L山梨醇的组合碳源产生的新植株生根条数多、主根明显,生长状况更优。
  (3)观测了香樟体细胞胚胎发生发育的全过程。香樟的体细胞胚胎发生与合子胚的发生过程类似,脱分化出的愈伤组织主要有4种类型,其中胚性愈伤组织相对非胚性愈伤组织细胞小,排列紧密,细胞核大质浓,淀粉粒多,易染色。在扫描电镜和透射电镜下观察到胚性愈伤组织表面细胞成团分布,大小近似,细胞核大,核仁明显,细胞器丰富。非胚性愈伤组织表面细胞不饱满大部分死亡破裂,细胞表面存在絮状物,细胞内部的细胞器较少或几乎没有。
  其发生方式包括直接和间接两种,间接发生为再生植株的主要方式。香樟多数是从单细胞起源的,也存在极少量多细胞起源的情况。在体胚发育过程中存在生理隔离现象。发育过程经历球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚4个时期,最终在子叶胚后期可观察到发育成熟的“Y”型维管组织。在四个时期的初生胚的胚芽和胚轴表面均看到次生胚的产生,次生胚的发育过程与初生胚类似。内起源多产生畸形胚。
  (4)建立起了胚胎发生能力与生化代谢间的关系。在胚性愈伤组织内可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、氧化物酶活性含量(除POD外)均显著高于非胚性愈伤组织,说明香樟愈伤组织内的可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、氧化物酶活性含量变化对于胚胎发生过程有着显著的影响。
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