組培苗玻璃化問題

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1、組培苗的玻璃化問題日期：2010年4月1日　來源：互聯(lián)網(wǎng)　作者：植物組培網(wǎng)　點擊：908在進行植物組織培養(yǎng)時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)試管苗生長異常，表現(xiàn)為試管苗葉、嫩梢呈水晶透明或半透時，水浸狀；整株矮小腫脹、失綠；葉片皺縮成縱向卷曲、脆弱易碎；葉表缺少角質(zhì)層蠟質(zhì)，沒有功能性氣孔，不具有柵欄組織，僅有海綿組織。這種試管苗生長異?，F(xiàn)象就是P.Debergh（1981）首先命名的“玻璃化”（Vitrification）。是植物組織培養(yǎng)過程中所特有的一種生理失調(diào)或生理病變。玻璃苗中因其體內(nèi)含水量高，干物質(zhì)、葉綠素、蛋白質(zhì)、纖維素和森質(zhì)素含量低、角質(zhì)層、柵欄組織等發(fā)育不全，表現(xiàn)為光合能力和酶活性降

2、低，組織畸形，器官功能不全，分化能力降低，所以很難繼續(xù)用作繼代培養(yǎng)和擴大繁殖的材；生根困難，移栽后也很難成活。植物微體快速繁殖時玻璃苗的出現(xiàn)已成為一種很普遍的現(xiàn)象，該苗有時多達(dá)50%以上，嚴(yán)重影響繁殖率的提高，已成為莖尖脫毒、工廠化育苗和材料保存等方面的嚴(yán)重障礙，造成人、財、物的極大浪費，所以試管苗下班化現(xiàn)象對植物組織培養(yǎng)的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的，也是亟待解決的問題。（一）玻璃苗發(fā)生的因素瓊脂和蔗糖濃度與玻璃化成負(fù)相關(guān)，瓊脂或蔗糖濃度越高，玻璃苗的比率越低。Daniel G. W. Brown認(rèn)為玻璃化可能是培養(yǎng)基滲透勢不當(dāng)所致。碳源不僅為芽的形成提供能量，而

3、且也起滲透調(diào)節(jié)作用，主要影響培養(yǎng)基的滲勢（Salisbury等）。隨瓊脂濃度及純度的增加，培養(yǎng)基硬度增加，從而影響其襯質(zhì)勢和水分狀況。Debergh等研究表明，液體培養(yǎng)基的水勢影響玻璃苗的形成，Ziv等認(rèn)為只要降低培養(yǎng)容器中的相對濕度，就可以降低玻璃苗的比例。劉思穎等（1988）測得絲石竹玻璃苗葉片的水勢約為正常苗的1.9倍，含水量為正常苗的2.09倍—2.21倍。自由水和高濕度可能與肉質(zhì)嫩梢的形成有關(guān)。Davis等研究表明，液體培養(yǎng)是導(dǎo)致玻璃化的主要原因?？梢詳喽ǎ嚬苊绮ＡЩ赡苁桥囵B(yǎng)基內(nèi)水分狀態(tài)不適應(yīng)的一種生理變態(tài)。許多學(xué)者證明培養(yǎng)基中BA濃度和培養(yǎng)溫度與玻璃化成正相關(guān)，

4、BA濃度越高或培養(yǎng)溫度越高，玻璃苗比率越大。Debergh曾用14C-KT研究表明，隨瓊脂濃度的增加，KT利用率降低。同時也證明，隨BA濃度的增加，玻璃化率增加。Bornman等用14C-BA研究表明，14C-BA的積累與不定芽分化和玻璃化是同步的。玻璃化苗的一個重要特征是葉脈明顯加長，而GA3也有類似效應(yīng)，也許GA3促進了細(xì)胞過度生工，從而導(dǎo)致玻璃化。生長素可以改變細(xì)胞壁的機械特性，使其具有更大的可塑性。許多研究表明，非受傷的物理和化學(xué)協(xié)迫可以增加乙烯的合成。玻璃化被認(rèn)為是一種非受傷協(xié)迫條件下形態(tài)上的反應(yīng)。玻璃苗苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性低于正常植株。在協(xié)迫條件下乙烯的快

5、速合成，又通過抑制氨基環(huán)丙烷羧酸（ACC）酶的形成，對乙烯起反饋調(diào)節(jié)作用。通過改善氣體交換防止玻璃化形成，可能與克服乙烯反饋抑制有關(guān)。一種與膜有關(guān)的過氧化物酶直接或間接摻入ACC合成乙烯。現(xiàn)已證明，IAA-氧化酶體系至少在乙烯合成的最后一步起作用。IAA含量降低將進一步通過IAA調(diào)節(jié)S-腺苷甲硫氨酸（SAM）轉(zhuǎn)化成ACC這一過程，從而降低了乙烯形成。Kevers等曾證明，對于玻璃苗，堿性過氧化酶同功酶活性增加，而酸性同功酶活性降低。但總可溶性過氧化物酶活性增加，僅限于堿性提取物。有人認(rèn)為，玻璃化的形成主要是膜的效應(yīng)而與核酸無關(guān)。乙烯促進了葉綠素分解及細(xì)胞的畸形發(fā)展。乙烯處理破壞

6、了膜的結(jié)構(gòu)，隨著細(xì)胞壁解離，細(xì)胞內(nèi)積累有在量纖維素及泡狀物質(zhì)。可見，乙烯對玻璃化的影響，與改變組織的生理生化及纖維結(jié)構(gòu)有關(guān)。 Hakkart F. A.等認(rèn)為玻璃苗是培養(yǎng)瓶內(nèi)氣體與外界交換不暢造成的。密閉的封瓶口材料是導(dǎo)致玻璃化的原因之一（陳國菊等1992，李云等1996）。培養(yǎng)基中高的含N量，特別是高的氨態(tài)N，也是導(dǎo)致玻璃化的因素。有人發(fā)現(xiàn)不同部位的節(jié)段外植體與玻璃化有關(guān)，以留蘭香基部節(jié)段所形成的試管苗玻璃苗嚴(yán)重，中部莖段次之，莖尖最好（柴明良）；重瓣絲石竹中部莖段出現(xiàn)玻璃苗較多，基部莖段較少，莖尖沒有（郭達(dá)初）。郭東紅等（1989）認(rèn)為瑞香莖尖外植體

7、大小與玻璃化相關(guān)，莖尖外植體越小，出現(xiàn)玻璃苗比率越大。（二）玻璃苗發(fā)生的機理 Kevers等的試驗表明，蘋果砧木M7等的玻璃苗是由于過氧化物酶——吲哚乙酸氧化酶系統(tǒng)控制的乙烯過飽和的影響，并認(rèn)為細(xì)胞激動素和NH4+離子的過剩是一種最初的脅迫，受脅迫的試管苗在乙烯過剩的空氣中，抑制了乙烯的生物合成，結(jié)果降低苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酸性過氧化物酶的活性，從而妨礙組織木質(zhì)化，導(dǎo)致形成玻璃苗。一種誘導(dǎo)協(xié)迫（過多的細(xì)胞分裂素和NH4+），可以通過酚含量的快速化調(diào)節(jié)不斷增加的過氧化物酶活性。乙