冬凌草体细胞胚诱导及其组织细胞学观察

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.006

植物研究 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 692-701.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.006

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冬凌草体细胞胚诱导及其组织细胞学观察

吴婉阁¹, 纪宝玉¹^,²^,³^,⁴^,⁵, 裴莉昕¹^,³(), 练从龙¹, 董诚明¹^,², 陈随清¹^,³

^1.河南中医药大学药学院，郑州 450046
^2.河南省道地药材生态种植工程技术研究中心，郑州 450046
^3.河南省中药资源与中药化学重点实验室，郑州 450046
^4.国家药品监督管理局中药材及饮片质量控制重点实验室，郑州 450018
^5.豫药全产业链研发河南省协同创新中心，郑州 450046

收稿日期:2024-01-26 出版日期:2024-09-20 发布日期:2024-09-23
通讯作者: 裴莉昕 E-mail:xlpxlp@aliyun.com
作者简介:吴婉阁（1997—），女，硕士研究生，主要从事中药质量评价研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81173486);河南省科技研发计划联合基金项目（优势学科培育类）(232301420078)

Somatic Embryo Induction and Histocytological Observation of Isodon rubescens

Wange WU¹, Baoyu JI¹^,²^,³^,⁴^,⁵, Lixin PEI¹^,³(), Conglong LIAN¹, Chengming DONG¹^,², Suiqing CHEN¹^,³

^1.School of Pharmacy，Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450046
^2.Henan Provincial Herbal Ecological Planting Engineering Technology Research Center，Zhengzhou 450046
^3.Henan Key Laboratory of TCM Resources and Chemistry，Zhengzhou 450046
^4.State Drug Administration Key Laboratory of Quality Control of Chinese Herbal Medicines and Decoction Pieces，Zhengzhou 450018
^5.Collaborative Innovation Center of Research and Development on the Whole Industry Chain of Yu-Yao，Henan Province，Zhengzhou 450046

Received:2024-01-26 Online:2024-09-20 Published:2024-09-23
Contact: Lixin PEI E-mail:xlpxlp@aliyun.com

摘要/Abstract

摘要：

为建立冬凌草（Isodon rubescens）体细胞胚发生体系，更好地发挥在中医药学中的价值，促进资源稳定和利用，以冬凌草叶片为外植体，脱分化形成胚性愈伤组织，进一步增殖，诱导发育出体细胞胚，结合石蜡切片技术对冬凌草胚性愈伤组织及各阶段体胚进行组织细胞学观察，并探讨激素对植株再生的影响。结果表明：在B5+1.0 mg·L^-1 2，4-D培养基中，叶片可脱分化形成淡黄色、颗粒状的胚性愈伤组织；在MS+1.0 mg·L^-1 2，4-D+ 0.2 mg·L^-1 6-BA培养基中，胚性愈伤组织增殖效果最好，净增殖量最大可达2.81 g；在体胚诱导中，最佳培养基为MS+1.5 mg·L^-1 TDZ+0.2 mg·L^-1 NAA，诱导率最高为91.33%；在MS+0.5 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 IBA培养基中，表面含体细胞胚的胚性愈伤组织可分化出小植株；在组织细胞学观察中，胚性愈伤组织呈淡黄色或黄白色颗粒状，细胞核大且明显，其内部观察到外起源和内起源2种体胚发生方式，后期可发育为球形胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶形胚或成簇状胚结构，内含淀粉粒。该研究成功建立了冬凌草间接体胚发生体系，为优化冬凌草胚性愈伤组织的“质”与“量”奠定基础，也为其分子育种及体胚技术研究提供了理论依据。

关键词: 冬凌草, 胚性愈伤组织, 体细胞胚, 组织细胞学

Abstract:

Establishing the somatic embryogenesis system of Isodon rubescens to give full play to its value in traditional Chinese medicine， and promote the stability and utilization of its resources. The leaves of I. rubescens were used as explants to dedifferentiate into embryonic callus and further proliferate to induce somatic embryo. The histological and cytological observation of embryonic callus and somatic embryo at each stage was made by paraffin section， and the effect of hormones on plant regeneration was tested. The results showed that in B5+1.0 mg·L^-1 2，4-D medium， leaves could dedifferentiate into light yellow and granular embryonic callus. In MS+1.0 mg·L^-1 2，4-D+0.2 mg·L^-1 6-BA medium， the embryogenic callus had the best proliferation effect， and the maximum net proliferation was 2.81 g. The optimal medium for somatic embryo induction was MS+1.5 mg·L^-1 TDZ+0.2 mg·L^-1 NAA， and the highest induction rate was 91.33%. In MS+0.5 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 IBA medium， embryogenic callus containing somatic embryos could differentiate into small plants. In histological observation， the embryonic callus was yellowish or yellowish white granules with large and obvious nuclei. Two kinds of somatic embryogenesis were observed in the inner and outer origin of the callus， and the later developed into spherical， heart-shaped， torpedo-shaped， cotyledon-shaped embryo or cluster embryo structures containing starch granules. This study successfully established the indirect somatic embryogenesis system of I. rubescens， which laid a foundation for optimizing the “quality” and “quantity” of embryogenic callus， and also provided the theoretical basis for the research of molecular breeding and somatic embryo technology.

Key words: Isodon rubescens, embryonic callus, somatic embryo, histocytology

中图分类号:

S722.8

吴婉阁, 纪宝玉, 裴莉昕, 练从龙, 董诚明, 陈随清. 冬凌草体细胞胚诱导及其组织细胞学观察[J]. 植物研究, 2024, 44(5): 692-701.

Wange WU, Baoyu JI, Lixin PEI, Conglong LIAN, Chengming DONG, Suiqing CHEN. Somatic Embryo Induction and Histocytological Observation of Isodon rubescens[J]. Bulletin of Botanical Research, 2024, 44(5): 692-701.

图/表 9

表1

表2

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表3

图2

表4

图3

表5

图4

参考文献 31

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基本培养基类型 Basic medium type	外植体数量 Number of explants	启动时间 Start-up time/d	生长状态 Growth situation
MS	25	3~4	白色，质地偏硬，表面干燥 White，hard texture，dry surface
B5	25	10~11	淡黄色，质地疏松，颗粒状 Light yellow，loose texture，granular
1/2MS	25	5~6	白色，黄褐色，部分水渍状，表面产生绒毛状根 White，yellowish brown，partially water-stained，with fluff-like roots on the surface
WPM	25	6~7	黄褐色，质地偏硬，易褐化 Yellowish brown，hard texture，easy browning

处理 Treatment	基本培养基 Basic medium	2，4-D质量浓度 2，4-D mass concentration/（mg·L^-1）	胚性愈伤组织诱导率 Embryogenic callus induction rate/%
1	B5	0.1	40.67±2.31^d
2		0.5	42.67±2.52^d
3		1.0	93.33±0.58^a
4		1.5	85.00±1.00^b
5		2.0	76.00±8.67^c

处理 Treatments	接种数量/块 Inoculation number	TDZ质量浓度 Mass concentration of TDZ/ （mg·L^-1）	NAA质量浓度 Mass concentration of NAA/ （mg·L^-1）	体胚诱导率 Somatic embryo induction rate/%
1	30	1.0	0	40.00±10.00^de
2	30	1.5	0	63.33±5.77^bc
3	30	2.0	0	43.33±15.28^de
4	30	2.5	0	33.33±5.77^ef
5	30	3.0	0	20.00±10.00^f
6	30	1.5	0.5	73.33±3.51^b
7	30	1.5	0.2	91.33±5.13^a
8	30	2.0	0.5	53.33±3.51^cd
9	30	2.0	0.2	60.00±3.00^bc

处理 Treatments	激素质量浓度 Hormone mass concentration/（mg·L^-1）			接种数量 Inoculation number	成苗率 Seedling percent/%	30 d生长状态 30 d growth state
处理 Treatments	6-BA	IBA	NAA	接种数量 Inoculation number	成苗率 Seedling percent/%	30 d生长状态 30 d growth state
1	0.5	0.5	0.0	15	26.67	表面体胚进一步发育成熟，少部分形成小植株 The embryo of the surface body further developed and matured， and a few formed small plants
2	0.5	0.0	0.1	15	0	表面形成芽点，少部分分化为丛生芽 The surface formed bud points，and a few differentiated into clumped buds
3	0.5	0.0	0.2	15	0	表面形成芽点，全部有丛生芽出现 The surface formed bud points，all have clumped buds

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冬凌草体细胞胚诱导及其组织细胞学观察

Somatic Embryo Induction and Histocytological Observation of Isodon rubescens

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处理 Treatments	基本培养基 Basic medium	2，4-D	6-BA	NAA	接种数量/块 Inoculation number	增殖倍数 Proliferation times
1	B5	1.0	0	0	15	2.63±0.17^e
2		1.0	0.2	0	15	8.15±0.21^a
3		2.0	0.2	0	15	0.74±0.09^f
4		0.2	1.0	0	15	3.47±0.22^d
5		2.0	0.5	0	15	0.76±0.08^f
6		0	1.0	0.2	15	6.02±0.16^c
7		0	0.5	0.1	15	6.60±0.31^b