怎样才能将拟南芥种植好?

怎样才能将拟南芥种植好?
怎样才能将拟南芥种植好?

怎样才能将拟南芥种植好?
拟南芥是一种十字花科植物,广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究,已成为一种典型的模式植物,其原因主要基于这种植物具有以下特点：
（1）形态个体小,高度只有3Ocm左右；
（2）生长周期快,从播种到收获种子一般只需6周左右；
（3）种子多,每株每代可产生数千粒种子；
（4）形态特征简单；
（5）基因组小,只有5对染色体.
虽然这种植物在许多方面"简单",但它的大多数基因与其他"复杂"的植物基因具有很高的同源性,另外,由于这种植物的全部基因组测序已经完成,因此可以预测,拟南芥在植物学所有领域的研究中将发挥更大的作用.
我们生命科学实验室的12位同学在中科院沈阳应用生态所郝林老师的指导下,以拟南芥生态型Wassilewskija（简称WS）为实验材料进行组织培养,得到了完整的试管苗.与经典的植物组织培养材料胡萝卜相比较,拟南芥离体叶片.茎段等脱分化和再分化所需时间短,条件简单,试管苗以腋芽繁殖方式短时间内可得到大量植株.另外,在试管苗生长过程中,极易诱导花器官的形成,有的植株只有O.5cm高时,就发育成完整的花朵并开放,有些近1OO个丛生苗的植株竟能同时开花.我们还对试管苗的某些器官进行了观察,如气孔、表皮毛、维管束等,不仅增加了课外知识,还培养了探索大自然的兴趣,学习了科学研究方法,同时对拟南齐这种模式植物也有了进一步的认识.一材料与方法
1．实验材料
将拟南芥种子经10%双氧水消毒后接种于MS培养基上,于28度、光照1Oh培养五周,长出无菌苗.在无菌条件下切取叶片和茎段,接种于MS诱导培养基上.于白天28℃（附加光照12h）、夜间2O℃温箱中培养,长出愈伤组织后转移至分化培养基上.
2．培养基
基本培养基为MS,其中诱导培养基附加植物激素IAAO．5－2mg,分化培养基附加6BAO．5-1mg,IAAO．5mg；蔗糖2Og,琼脂1．2%,pH5．8.
3．叶片脱绿
将叶片放到盛有95op乙醇的eP－pendoff管中,用针头在盖上刺一小孔,在7O℃水浴中保温至叶绿素消失（约需2Omin）.如果需要完全去除叶绿素,则应在保温IOmin时更换一次乙醇.二结果与讨论1．愈伤组织的诱导和试管苗的分化在诱导培养基上培养1周,叶段和茎段的切口处开始膨大,两周后愈伤组织生长良好,表面呈粒状,局部变绿.在一些外植体上长出根系,在带芽的茎段上直接长出小苗.将愈伤组织切下转人分化培养基上,五周后就有芽和根分化,两周后小苗生长正常.将完整的试管苗取下转入新培养基上,l周后从苗基部生长出次生苗.在原培养基上生长2～3周后,将试管苗移入土壤可成活.
据报道,胡萝卜是第一个组织培养成功的植物,多年来一直是植物组织培养技术培训和教学的经典材料,但我们的实验表明,拟南芥也是一种组织培养的示范材料,这主要基于以下事实：
（1）易获得无菌苗.种子经表面消毒后接种于培养基上,五周后就可得到足够大且健壮的无菌苗,在无菌条件下切断并接种,几乎不会发生污染.相反,若对外植体进行表面消毒对初学者来说是较困难的,消毒时间长会导致外植体被"杀死",而时间短又达不到完全消毒,且消毒剂的残留也会影响外植体的生长.另外,由于外植体的表面消毒步骤较多,很容易引起再污染,因此我们认为对初学者来说易于获得无菌苗是十分重要的.
（2）愈伤组织的诱导和试管苗分化周期较短.本实验结果表明,从愈伤组织诱导到完整植株再生只需1个月.
（3）植株分化率高,几乎所有的外植体都能诱导分化出苗.
（4）试管苗的繁殖速度快.将单一的试管苗分割后转入新的培养基上,1周后从其基部长出次生苗,长到一定大小后又产生新的次生苗,这样,2O多天后就可可由一株试管苗产生出100多株.
（5）诱导与分化所需条件简单.诱导培养基中只加IAA,且在一定浓度范围内均有效,分化所需激素也较简单.
2器官的观察
叶片脱绿后,在低倍或高倍显微镜下可直接观察气孔、表皮毛、维管束等的三维结构.与其他高等植物一样,拟南芥的气孔也是由两个大的保卫细胞构成,在细胞内侧（靠气孔一侧）分布有叶绿体.观察到了不同结构的表皮毛,最多是三叉的,也有极少数是双叉或单叉的.观察维管束发现,叶尖端的纸管束最先分化,越是靠近叶基部的纸管束分化水平越低.
气孔是植物的"口",是植物与外界进行气体和水分交换的主要通道,通过观察气孔的立体结构有助于了解气孔的开闭机理,进而了解植物对气体和水分交换的调节机理.拟南芥的表皮毛是很特殊的,它是由单细胞构成,它的发育与分化相对简单,是研究高等植物细胞分化调控的极好材料,目前已有2O多种影响表皮毛发育的基因被鉴定出来.本实验中观察到的单叉和双叉表皮毛就有可能是基因突变所引起的,因为三叉是拟南芥表皮毛的正常结构.维管束是高等植物的主要组织之一,它的分化程度可以标志细胞的整体分化水平,叶片脱绿后能够很清楚地看到其维管束,因此通过这种方法可以研究植物细胞的分化.
3.开花的诱导
试管苗在分化培养基生长约2O大,大部分植株的顶端形成花器官,几天内花朵开放.解剖观察,花器官发育正常,每朵花苞各含4枚等片、花瓣和雄蕊及1枚雌蕊,涂片可看到发育良好的花粉粒,有的1OO多个丛生苗的植株上几乎都有花器官形成.
在日照10h条件下,拟南芥只进行营养生长,且其莲座叶生长很快,而在12h条件下培养,其莲座叶不再生长,而是抽苔开花,这说明拟南芥是一种长日照植物.植物开花的决定性因素是日照长短,而与植株的大小没有必然联系,有些植株仅O．5cm高就开花了.拟南芥的花器官诱导所需时间短,开花快,花朵多,因此我们认为它也是高等植物开花诱导实验的好材料.另外,根据报道,拟南芥与矮牵牛的花器官发育调控具有"ABC"理论,即随着花器官基因发生突变,四轮花器官可相互转变,这对研究高等植物花的成因具有十分重要的意义.