论文摘要：防风体细胞胚发生发育的研究

　　体细胞胚发生途径是细胞全能性表达的最完全方式，深入研究体细胞 胚的发生发育过程对于揭示细胞分化、发育、形态发生与合子胚发育等重大理论 问题的机制以及真核细胞中基因表达与调节控制等具有十分重要的意义。 　　防风(Saposhnikovia dlvaricata(Turcz.)Schischk.)系伞形科多年生草本植物， 为国家重点保护的野生药材之一。药用部位是植物的干燥根，具有解热、镇痛、 镇静、抗炎等作用。目前关于防风体细胞胚发生发育的研究主要集中于超微结构 以及核型分析等方面，关于组织培养中畸形胚的发生与控制、体细胞胚发生发育 的生化基础以及基因表达和调控等方面尚未见相关报道。 　　本论文在组织培养的基础上首次探讨了防风畸形胚的发生和控制；观察到罕 见的多年生植株组培苗的开花现象和畸形胚形成果实的现象，并初步探讨了其发 生机制；研究了防风体细胞胚发生发育过程中抗氧化代谢系统、多糖等物质的含 量动态变化；淀粉粒、蛋白体和脂体等后含物的动态分布等，为防风种质资源的 保护以及体细胞胚的研究提供基础资料。 　　本实验以降低畸形胚的发生率为目的优化了防风的组织培养体系。研究发现 防风体细胞胚的培养过程需要较复杂的培养基顺序变化。生长素是诱导胚性细胞 发生的关键因素，细胞分裂素起协同作用，ABA能有效控制防风畸形胚的发生。分 化培养基中的蔗糖浓度适当提高至4％～5％可增加渗透势，能减少玻璃化胚的发 生和抑制早熟萌发的趋势。减少接种密度并将愈伤组织按其颗粒的自然状态分割 成较小的块，或采用将愈伤组织悬浮培养24h后再转入固体培养基中，均能降低 畸形胚的发生率。 　　长期继代培养使防风染色体数目发生变异，但是通过体细胞胚发生途径形成 的再生植株仍大多是二倍体，说明染色体组的相对完整性是体细胞胚发生潜力实 现的重要基础。 　　利用连续石蜡切片技术研究了防风体细胞胚发生发育的显微结构。发现体细 胞胚与合子胚不同的是，胚柄分化不明显，说明该结构在体细胞胚发育中并非不 可代替，推测离体培养条件与细胞的相互作用代替了胚柄与胚之间的相互作用， 也可能是造成畸形体细胞胚的发生率远高于合子胚的原因之一。在发育过程中， 体细胞胚始终与周围细胞存在明显界限，体细胞的壁显著加厚，而周围细胞处于 半解体和解体状态。 　　利用半薄切片技术能较清楚的观察到细胞内淀粉粒、蛋白体和脂体等后含物 的变化。在组织培养中淀粉粒的出现是胚性细胞开始分化的一个标记，淀粉的代 谢为蛋白质代谢提供中间产物，进一步合成生长发育所需要的结构蛋白、贮藏蛋 白和酶蛋白等。脂体的出现则是在细胞发育成熟以后，并且总是围绕在淀粉粒的 周围，推测脂类物质作为能源的贮藏形式，是来自糖类的转化。 　　本实验探讨了多糖在在体细胞胚发生和发育过程中的动态变化，发现多糖含 量最高的时期是培养在O.4％蔗糖浓度的培养基中的胚性愈伤时期，含量甚至略高 于药用部位，表明多糖合成和积累的高峰是在胚性愈伤组织的分化之前。而胚性 愈伤组织的大规模培养也可以成为提取多糖的途径之一。 　　本实验研究了SOD、POD等抗氧化酶的动态变化，发现二者协同调节胚性细胞 的分化和发育，推测较高水平的氧化胁迫可以诱导植物体细胞胚发生中相关基因 的表达，从而诱导和促进细胞分化。