几种苔类植物的孢子萌发培养和超低温保存研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zeng_hc
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苔类植物是高等植物的最早分枝,在组成生物多样性方面有重要作用,但大多数苔类植物对生境要求较高,环境的改变和恶化对其生存造成了严重威胁。为了有效地保护苔类植物的生物多样性,国内外都在积极地开展以孢子萌发培养为基础的苔类植物种质资源保存的研究,针对的是苔类植物配子体茎尖、原丝体和芽胞的超低温保存,而有关苔类植物孢子保存的研究还未有报道;国内在苔藓植物超低温保存的研究方面仍处于起步阶段,仅有关于地钱Marchantia polymorphaL.)芽胞和细叶小羽藓(Haplocladium microphyllum (Hedw.) Broth.)孢子液氮保存的报道,而在苔类植物的孢子、原丝体和配子体茎尖的研究方面仍属空白。为了摸索苔类植物孢子的脱毒条件并进行苔类植物种质资源保存的研究,本文对四种苔类植物进行了孢子萌发培养并摸索了其中两种苔类植物开裂孢蒴的脱毒方案,另外开展了三种苔类植物孢子的超低温保存和两种苔类植物配子体茎尖或顶端的超低温保存。为了寻找适合超低温保存的材料,本文还开展了5种苔类植物的抗干旱能力研究。研究结果如下:1.通过75%酒精(2s)和0.05%次氯酸钠溶液(1 min)对南亚顶鳞苔(Acrolejeu--nea sandvicensis (Gottsche) Steph.)、圆叶裸蒴苔(Haplomitrium mnioides (Lindb.) R. M. Schust.)、毛地钱(Dumortiera hirsuta (Sw.) Nees)和截叶管口苔(Solenostoma truncatum (Nees) R. M. Schust.)四种苔类植物的孢蒴(未开裂)脱毒后接种于改良Knop培养基,除圆叶裸蒴苔配子体完全分化出来的时间长达356 d外,其它三种无菌配子体均在50 d内获得;通过对截叶管口苔和毛地钱孢蒴(开裂)的脱毒方案的摸索,确定了孢蒴(开裂)的脱毒方案,即用量为1.5 mL的0.05%NaClO溶液对孢子进行脱毒效果最好,并将此方案成功应用于南亚顶鳞苔孢子脱毒的研究。2.探索了不同干燥时间(Oh、2h、4h和8 h)和温度(15℃、4℃和-20℃)处理对南亚顶鳞苔、毛地钱和截叶管口苔三种苔类植物的孢子(散落)超低温保存的影响,初步确定了这三种苔类植物液氮保存时所需的最佳条件,并在最适处理条件下对南亚顶鳞苔和截叶管口苔分别开展了不同时间梯度(1 d、50d、100d和150 d)的超低温保存。结果表明:(1)毛地钱的孢子在干燥时间4 h、-20℃低温预处理1 d的条件下,液氮保存后萌发率最高(53.23%);南亚顶鳞苔的孢子的最适液氮保存条件是:干燥时间4 h、4℃低温预处理1 d,此时萌发率最高(62.36%);截叶管口苔的孢子在干燥2h,-20℃低温预处理1d的情况下萌发率高达74.90%;(2)液氮保存1 d,南亚顶鳞苔和截叶管口苔孢子的萌发率达到最大值,分别为62.24%和74.90%,50 d、100 d和150 d的萌发率虽下降,但该三个时间点的萌发率间无显著性差异(P<0.05)。且液氮保存前后,未在苔类植物的配子体的形态上发现明显差异。3.用包埋玻璃化法在液氮中保存了圆叶裸蒴苔和毛地钱配子体的茎尖和顶端,从脱水时间(0 h、0.5 h、1 h和2 h)和化冻温度(4℃、40℃和42℃)两方面筛选了两种苔类植物茎尖或顶端的最适液氮保存条件。结果表明:毛地钱和圆叶裸蒴苔的顶端或茎尖在前期脱水1 h,经液氮保存1d后,在化冻温度为40℃的情况下快速水浴化冻所获得的包埋珠的再生率最高,分别为32.03%和29.03%。在时间上,液氮保存的包埋珠比人工气候箱中的包埋珠分化出完整配子体的时间明显增长,分别增长了71d和58 d,但形态方面差异不大。4.以野外直接采集到的三种茎叶体苔类植物:大叶羽苔(Plagiochila elegans Mitt.)、齿边褶萼苔(Plicanthus hirtellus (F.Weber) R.M.Schust.)、圆叶裸蒴苔和两种叶状体苔类植物:十字花萼苔(Asterella cruciata (Steph.) Horik.)、多形带叶苔(Pallavicinia ambigua (Mitt.) Steph.)为材料,研究了在15%的PEG-10000模拟干旱胁迫环境下苔类植物的生理变化,每隔10 h测定植物体内的超氧化物歧化酶(SOD)、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白的含量和丙二醛(MDA),共测定50 h。结果显示,干旱胁迫下五种苔类植物的总叶绿素含量呈持续下降趋势,MDA和Pro含量整体表现为上升趋势,除多形带叶苔SOD活性呈下降趋势外,其他四种苔类植物的SOD活性先上升后下降的趋势,另外这三种茎叶体苔类植物的POD活性变现为上升趋势,而两种叶状体苔类植物POD活性呈下降趋势。综合各苔类植物的生境、形态以及干旱胁迫下的生理变化数据的分析,表明这三种茎叶体苔类植物的抗旱能力强于这两种叶状体苔类植物,三种茎叶体苔类植物的抗旱性表现为大叶羽苔>齿边褶萼苔>圆叶裸蒴苔,两种叶状体苔类植物的抗旱性表现为十字花萼苔>多形带叶苔,因此今后在超低温保存苔类植物时,茎叶体苔类植物与叶状体苔类植物相比可能需要更长的干旱处理时间。
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