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芍药属植物组织培养中褐化问题的研究进展

http://www.chla.com.cn 2011-10-08 来源:黑龙江农业科学 作者:王瑶 岳桦 发表评论(0)

  芍药属植物在组织培养中存在严重的褐化现象,已经成为影响组织培养成功的重要因素。结合近年的研究,对芍药属植物在组培褐化问题上的研究进行了综述,以期为以后的研究工作提供参考。

  1946 年Stern FC 提出将芍药属分为三个组,即牡丹组、芍药组、北美芍药组。近年来的研究多集中在牡丹组上,对于芍药组的研究发展相对滞后,由于该组植物的组织培养比较困难,存在着褐化、菌类污染等基础难题,因此,一直以来较难取得大量的组织培养成苗。而褐化问题的研究也多集中在牡丹组,芍药组未见有进行过系统研究的报道。

  芍药属牡丹组植物为灌木至亚灌木,共9 种,全部原产中国,分布于中国中部、西南部至西北部。芍药组植物为多年生草本,约有24 种,主要分布在欧亚大陆温带地区,中国分布有9 个种6 个变种。

   组培中褐化问题的概述

  1.1褐化现象

  褐化是指外植体在诱导脱分化或再分化过程中,自身组织从表面向培养基释放褐色物质,以至培养基逐渐变成褐色,外植体也随之进一步变褐而死亡的现象

  1.2褐化机理

  褐化包括酶促褐化和非酶促褐化,目前认为主要是由酶促引起的。酶促褐化必须具有酶、底物和氧三个条件。引起褐化的酶有多酚氧化酶(PPO )、过氧化物酶(POD)等,但最主要是PPO 。褐化的发生是由于组织中多酚氧化酶被激活,酚类化合物被氧化形成褐色的醒类物质。引起褐化的酶的底物主要是酚类化合物。在正常发育的植物组织中,底物、氧、PPO 同时存在并不发生褐化,这是因为在正常组织细胞内多酚类物质分布在液泡,而底物则分布在各种质体或细胞质中,这种区域性分布使底物与多酚类物质不能接触,而当细胞膜的结构发生变化和破坏时,则为酶创造了与底物接触的条件,在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醒,再进行一系列的脱水、聚合反应,最后形成黑褐色物质,从而引起褐化。

  1.3 影响褐化的因素

  影响褐化的因子是复杂的,随植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态、培养方式等的不同,褐化程度也有所不同。

  1.4 防止褐化的措施

  从理论上讲,酶促褐化可以通过三种方法加以抑制:一是除去引起氧化的物质氧;二是捕捉或减少聚合反应的中间物;三是抑制有关的酶。以下几点措施可以防止褐化,提高组培成功率:( 1 )在适当的时间取材,选择幼年植株取材;在植株的一定部位取材,使材料中的酚类物质含量较低,有助于减少褐化。(2 )母株和外植体的预处理:对植物母株进行遮光处理、低温预处理一段时间、切割外植体时在抗氧化剂或吸附剂中进行,或用这些药剂保存切下来的组织也可达到目的等。( 3 )选择适宜的培养基和培养条件。(4 )添加抗褐化剂与吸附剂防止褐化。(5 )外植体的连续转移:将外植体很快转移到新鲜的培养基上2 一3 次,在某些情况下可以缓解褐化,这段时间内外植体的伤口愈合,外渗停止。

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