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麻风树(Jatropha curcas L.)为大戟科(Euphorbiaceae)麻风树属植物,环境适应能力极强,是重要的油料作物和药用植物。麻风树为拉丁美洲原产多年生灌木,遍布世界热带和亚热带地区。由于麻风树能够生长于贫瘠的土壤、栽培管理简单、特别是种子含有35%的适合生产石油的油份,近年来发展麻风树作为生产生物石油的作物的兴趣得到提升。考虑到环境问题和生物石油对环境的友好性质,整个世界对于生物石油的需求正在增加。在历史上,植物成分提供了重要的新药米源;植物来源的药物对人类健康福祉做出了巨大的贡献。抽提于植物的传统药物是全世界80%的人口健康的保障,特别是对于发展中国家更是这样。从麻风树的各部位,包括鲜的或煎煮种子、叶子、树皮都可以用于治疗诸如癌症、痔疮,、蛇咬、瘫痪、水肿、便秘、风湿等疾病。
本论文包括四章麻风树生物技术研究的内容。第一章的题目为“愈伤组织的诱导和细胞悬浮培养的研究”、第二章的题目为“快繁组织培养的研究”、第三章的题目为“花药培养”、第四章的题目为“原生质体的游离”。
在第一章中,叶片和叶柄外植体取自温室栽种的麻风树,配制了各种成分的培养基对这些外植体的再生能力和愈伤组织形成能力进行了比较。在多种情况下,叶柄外植体形成愈伤组织的能力和叶片外植体几乎相同,但由于培养基中所添加的激素成分的不同,有时候两者的培养结果也有所差别。对于诱导叶柄外植体愈伤组织形成来说,添加0.3mg/L噻苯隆(thidiazuron, TDZ)结合0.2mg/L萘乙酸(naphthaleneacetic acid, NAA)和8mg/L五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)的MS(Murashige and Skoog)培养基的培养效果最好。对于诱导叶片外植体愈伤组织形成来说,添加0.3mg/L苄基腺嘌呤(benzyladenine, BA)结合0.5mg/L萘乙酸(naphthaleneacetic acid, NAA)的MS培养基的培养效果最好。在添加1.0mg/L NAA和1.0mg/1 KT(Kinetin)的培养基中,以蔗糖浓度为4%时诱导愈伤组织形成的效果最好。
在第二章中,外植体也是从温室栽培的植株上取得。在添加0.1mg/L BA和0.1mg/L NAA以及3%蔗糖的培养基上培养4周的结果表明,茎端外植体的培养效果好于茎节;相对而言嫩的茎节的培养效果好于较老的茎节。在添加不同浓度的BA培养基上培养嫩的叶片外植体,发现有不定芽的形成。虽然形成频率不高,但这是一个很好的结果,表明所用的基因型具有一定的再生能力,可以作为进一步研究的合适材料。为了改善愈伤组织的生理状态以达到成功诱导愈伤组织再生不定芽或形成不定胚的目的,对愈伤组织进行了一定程度的饥饿处理。结果表明,经过饥饿处理和使用添加0.2mg/L NAA1mg/L BA的培养基对改善愈伤组织的质地,使原来柔软的愈伤组织转化为胚性愈伤组织具有显著作用。
在第三章中,材料花序取自温室栽培的2年生麻风树。经过低温处理后,将花朵分成偏老和偏嫩两类分离花药进行培养。结果表明,由偏嫩的花朵所取得的花药的培养反应好于偏老的,其最高的愈伤组织形成率达到了53.33%。反应好的花药能够在培养7-15天内于含4%蔗糖的N6培养基上形成肉眼能够辨别的小愈伤组织。花药起源的愈伤组织的继代增殖培养在添加0.2mg/L NAA和1mg/LBA的培养基上进行,在MS和N6两种培养基上愈伤组织的增殖表现没有大的差别。
第四章是关于原生质体的游离的研究。作为材料的嫩的叶片和叶柄取自温室栽培的“红叶”和“绿叶”品种。研究发现原生质体的游离效果和材料供体植物的基因型、取材的生长季节以及游离时的方法的应用等因素有密切关系。多次的实验结果显示,叶片的原生质体游离效率在每g鲜重游离1.20-14.76×107个原生质体之间,而叶柄的原生质体游离效率在每g鲜重游离5.4-33.0×106个原生质体之间。总的米说,叶片组织的原生质体游离效率显著优于叶柄,不同时间的实验结果的差别极大,达到10倍左右。