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扶芳藤茎尖玻璃化超低温保存及其效果评价

作　者: 王贞
导　师: 刘燕
学　校: 北京林业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: ‘圆瓣’扶芳藤 玻璃化超低温保存 生长适应性 基因稳定性
分类号: S687.3
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


玻璃化法超低温保存生物材料是一门新兴的生物技术,已成为目前最为理想的植物种质资源保存方法。目前,有关植物种质资源玻璃化法超低温保存的研究主要集中在玻璃化超低温保存技术程序的优化;检验再生苗的基因稳定性;利用该技术对植物材料进行脱毒;对超低温保存过程中细胞所发生的一系列超微结构变化进行电镜观察等,尚未见对玻璃化超低温保存再生苗后期的生长适应性进行研究的报道。本研究以’圆瓣’扶芳藤为实验材料,在建立其无菌繁殖体系的基础上,对组培苗的茎尖进行了玻璃化超低温保存研究,并应用AFLP技术分析了液氮保存苗的基因稳定性。通过对超低温保存再生苗进行露地栽培试验,研究了当年春季移栽再生苗的夏季生长适应性、抗寒以及水分适应性。通过试验得出以下结论:1.建立了’圆瓣’扶芳藤的玻璃化法超低温保存体系。生长健壮的扶芳藤组培苗继代培养30d后,切取2-3mm的茎尖,于20℃下在2M甘油+0.4M乙二醇混和液中处理20min,然后在0℃下用PVS2玻璃化溶液处理50min,换新鲜PVS2溶液,快速浸入液氮,40℃水浴中解冻70s,用MS+1.2mol/L蔗糖液体培养基洗涤2次,每次1 0min。最后,转入MS+6-BA2.0mg/L的培养基上进行恢复培养,成活率达75%。再生植株与对照相同,可进行正常的继代增殖以及生根以及移栽。2.研究了’圆瓣’扶芳藤再生苗的夏季生长适应性。对在夏季高温环境中再生苗的生长情况、生理生化指标以及光合、荧光特性进行了测定,结果表明,再生苗的生长状况良好,除株高外,分枝数、分枝长以及叶片数均与对照苗没有显著差异;在越夏过程中,再生苗叶片的电导率、光合色素以及脯氨酸含量的变化与对照无显著差异;再生苗的光合特性(光饱和点、补偿点以及CO2的补偿点、饱和点)与对照没有显著差异,但在测定Pn日变化时,发现“午休”期间再生苗的Pn值7.32μmol/m2·s明显低于对照的9.05μmol/m2·s;再生苗的荧光参数(F0、Fm、Fv、Fv/F0、Fv/Fm)以及ΦPSⅡ的光强响应测定值与对照没有显著差异,Fv/Fm日变化测定值中,13:00的再生苗测定值0.775明显低于对照的0.789。3.研究了’圆瓣’扶芳藤再生苗的越冬适应性。对当年移栽的’圆瓣’扶芳藤玻璃化超低温保存再生苗在越冬期间的生理指标以及叶绿素荧光特性进行测定。结果表明,再生苗叶片的电导率、丙二醛、超氧阴离子释放速率、SOD酶活性以及渗透条件物质脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白在越冬期间的变化趋势与对照苗相同。但再生苗与对照的差异表现在:12月-2月份再生苗丙二醛的含量和超氧阴离子的释放速率高于对照苗,SOD酶活性在1月份高于对照,2月份低于对照,而脯氨酸含量在1月份为949.3ug/g,此时明显高于对照775.6ug/g。关于再生苗的荧光特性,研究表明再生苗Fv/Fm和ΦPSⅡ的变化趋势与对照相同,而ΦPSII在1月和2月份明显高于对照。通过电导率测定、拟合方程求解以及水插成活率三项指标来综合评价再生苗的抗冻性,结果表明与对照苗差异不显著。4.研究了’圆瓣’扶芳藤再生苗土壤水分供应适应性。测定了不同土壤含水量情况下的生长情况和生理指标,包括株高、叶片水分状况、电导率、MDA含量、脯氨酸含量、色素含量变化以及光合、荧光特性等。研究表明,在土壤断水过程中,’圆瓣’扶芳藤再生苗生理变化情况与对照苗相同,但脯氨酸含量在断水后的第20d,速积累到473.84ug/g是第15d的12.3倍,但此时含量要明显低于对照苗的535.19ug/g;再生苗的荧光动力学参数Fv/Fm在土壤水分变化过程中保持不变;而净光合速率随着土壤含水量的适宜程度而变化,株高生长速率也随着土壤干旱程度的加重而变缓,这些指标的变化趋势与对照相同,没有显著差异。5.采用AFLP技术对’圆瓣’扶芳藤再生苗基因稳定性进行了检验。本试验应用筛选出的10对不同引物组合,对随机选取的15株’圆瓣’扶芳藤玻璃化超低温保存再生苗进行了AFLP分析,结果表明再生苗的AFLP图谱中的条带与对照苗没有差异,对超低温保存1、10、30、60和180d的茎尖再生苗也进行了分析,结果表明保存时间的长短不会影响玻璃化超低温保存茎尖的稳定性。从分子水平验证了玻璃化超低温保存技术的安全性、稳定性以及长期性。本论文的创新性就在于首次对超低温保存种质进行露地栽培试验,并对其生长适应性进行了系统的研究,在国内首次应用AFLP技术对超低温保存苗的基因稳定性进行了系统而全面的研究,首次实现了’圆瓣’扶芳藤的玻璃化超低温保存。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-8
目录  8-11
1.引言  11-37
  1.1 玻璃化超低温保存的研究进展  11-31
    1.1.1 玻璃化法保存植物种质的理论依据  12-13
    1.1.2 植物材料玻璃化超低温保存的程序和主要影响因素  13-24
    1.1.3 基因稳定性的验证  24-27
    1.1.4 玻璃化超低温保存的植物材料  27-30
    1.1.5 问题与展望  30-31
  1.2 扶芳藤研究意义及进展  31-35
    1.2.1 扶芳藤的资源分布  31-32
    1.2.2 扶芳藤的开发利用价值  32-33
    1.2.3 扶芳藤的繁殖  33-34
    1.2.4 扶芳藤的生态学特性研究  34-35
  1.3 本研究的目的、意义与技术路线  35-37
    1.3.1 研究目的  35
    1.3.2 研究意义  35-36
    1.3.3 技术路线  36-37
2 ‘圆瓣’扶芳藤玻璃化超低温保存体系的建立  37-54
  2.1 引言  37
  2.2 ‘圆瓣’扶芳藤的组织培养  37-44
    2.2.1 材料和方法  37-39
    2.2.2 结果与分析  39-44
  2.3 ‘圆瓣’扶芳藤茎尖玻璃化超低温保存技术研究  44-52
    2.3.1 材料和方法  44-46
    2.3.2 结果与分析  46-52
  2.4 小结  52
  2.5 讨论  52-54
3.‘圆瓣’扶芳藤再生苗夏季生长适应性研究  54-70
  3.1 引言  54
  3.2 材料和方法  54-57
    3.2.1 ‘圆瓣扶芳藤’超低温保存苗的移栽  54
    3.2.2 试验地概况  54-55
    3.2.3 试验方法  55-57
  3.3 结果与分析  57-68
    3.3.1 ‘圆瓣’扶芳藤超低温保存再生苗的生长状况  57-60
    3.3.2 夏季‘圆瓣’扶芳没,藤超低温保存再生苗的生理指标变化  60-62
    3.3.3 光合特性研究  62-66
    3.3.4 叶绿素荧光参数研究  66-68
  3.4 小结  68
  3.5 讨论  68-70
4 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗的抗寒性研究  70-84
  4.1 引言  70
  4.2 材料和方法  70-73
    4.2.1 试验材料  70
    4.2.2 试验方法  70-73
  4.3 结果与分析  73-82
    4.3.1 冬季‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片电导率变化  73-74
    4.3.2 冬季‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片MDA含量变化  74
    4.3.3 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片超氧阴离子产生速率变化  74-75
    4.3.4 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片SOD酶活性变化  75-76
    4.3.5 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片脯氨酸含量变化  76-77
    4.3.6 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片可溶性糖含量变化  77
    4.3.7 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片可溶性蛋白含量变化  77-78
    4.3.8 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶绿素荧光特性  78-79
    4.3.9 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗电解质渗出率及拐点温度的确定  79-82
  4.4 小结  82
  4.5 讨论  82-84
5 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗土壤水分适应性研究  84-97
  5.1 材料和方法  84-85
    5.1.1 试验材料  84
    5.1.2 试验方法  84-85
  5.2 结果与分析  85-94
    5.2.1 土壤含水量的变化  85-86
    5.2.2 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片水分状况  86-88
    5.2.3 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗生理、生化变化  88-91
    5.2.4 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片叶绿素含量变化  91-92
    5.2.5 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm变化  92-93
    5.2.6 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗净光合速率的变化  93-94
    5.2.7 ‘圆瓣’扶芳藤再生苗株高的变化  94
  5.3 小结  94-95
  5.4 讨论  95-97
6.‘圆瓣’扶芳藤超低温保存再生苗的AFLP分析  97-111
  6.1 材料与方法  97-103
    6.1.1 试验材料  97
    6.1.2 DNA的提取和纯化  97-99
    6.1.3 AFLP操作流程  99-103
    6.1.4 结果统计与数据分析方法  103
  6.2 结果与分析  103-109
    6.2.1 DNA的浓度与纯度  103-104
    6.2.2 引物筛选  104-105
    6.2.3 扩增结果  105-109
  6.3 小结  109-111
7 结论  111-114
图版Ⅰ ‘圆瓣’扶芳藤玻璃化超低温保存体系的建立  114-116
图版Ⅱ ‘圆瓣’扶芳藤玻璃化超低温再生苗生长适应性研究  116-117
参考文献  117-127
个人简介  127-128
导师简介  128-129
致谢  129

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 观赏园艺（花卉和观赏树木） > 观叶树木类 > 藤蔓植物
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