贝克是一种具有传统药用价值的商业重要观赏水生植物物种。由于幼苗成活率低,常规方法繁殖遇到了许多困难。在这项研究中,从植物的形态、解剖学和生理学方面检查了 A. ulvaceus 的植物学方面,并建立了使用未成熟块茎外植体进行体外繁殖的有效方案。
发现叶片上存在腺毛,并已证明在A. ulvaceus中发生了环形。再补充有各种组合(0、1、2和3 mg/L)的BAP和NAA的MS培养基上培养具有分生组织的未成熟块茎段,用于诱导愈伤组织。
在两种不同的处理中获得了最高的愈伤组织产生百分比(100%):1 mg / L BAP和3 mg / L NAA,以及2 mg / L BAP和3 mg / L NAA。对于地上部和根系器官发生,与对照组相比,1 mg/L BAP和1 mg/L NAA的组合对蒲的再生具有显著意义,平均地上部和根数分别为22.50和29.50。目前的方案是第一个成功建立石莼苔藓体外克隆繁殖的方案。
Aponogeton ulvaceus贝克(马达加斯加水生菜),是一种水下水生单子叶植物,原产于马达加斯加中部和北部的河流。这种多年生草本植物属于Aponogetonaceae。
与其他51种多年生水生动物一起,这种植物主要分布在非洲,马达加斯加,印度,斯里兰卡,东南亚,澳大利亚和新几内亚的亚热带和热带地区。
它在停滞和流动的水中茁壮成长,光线条件不同(极端阴影到强烈的阳光)和波动的水温。叶子排列成莲座状,长度可达60厘米,宽度可达10厘米。
它们生在等长的叶柄上,叶柄由略带毛的锥形块茎产生。这种马达加斯加物种通过进入休眠期在季节性干旱期生存,休眠块茎充当食物储存。黄色花序根据水深生长在长度不同的长花梗上。
自育花序由2个穗状花序组成,最大长度可达15厘米。花是下层的,小而无柄。它们或多或少地沿着花轴螺旋排列。A. ulvaceus的成熟果实是一个卵泡,它是精神分裂的,具有大部分不同的末端,通常是弯曲的喙 。
Aponogeton属被认为是用作水族馆植物或水上花园观赏植物的理想选择。它包括水生植物贸易中使用的一些具有重要商业意义的水生物种。在Aponogetonaceae家族的物种中,A. ulvaceus作为受欢迎的观赏水族馆植物脱颖而出,它体积大,气势磅礴。
除了其商业重要性和美学吸引力外,据报道,Aponogeton 还具有抗糖尿病活性等药用特性。它也用于治疗胃病以及恢复消化系统。
同样,Aponogeton是斯里兰卡阿努拉德普勒地区和非洲一些地区饮食的一部分,据报道,这些地区食用了花卉,花茎和块茎。例如,在南非角,A. distachyos的花序是一种驯化的粮食作物,也是南非独特的美味佳肴。
叶片在高光辐照度下的独特扭曲,导致以软木螺旋方式形成扭曲的叶子,使A. ulvaceus具有复杂的形态。这种行为与光引起的压力之间似乎存在某种形式的关联。这可能是A. ulvaceus的一种策略,通过定向和暴露在光线下而不是近轴侧,通过叶片运动在过度照明下生存。有趣的是,在相同的条件下,叶子可能会发展出红褐色。
由于幼苗在早期阶段的成活率低,因此难以常规繁殖,A. ulvaceus供不应求。为了满足对A. ulvaceus的高需求,在水族馆贸易中出售的大多数植物都是从本地种群中收获的,过度捕捞对野生来源施加压力,导致密度和丰度减少。
体外培养是大规模生产这种有价值的马达加斯加物种的绝佳替代方法,可减轻供应和质量困境。迄今为止,已经报道了许多关于水生植物组织培养的实验研究。已在体外成功繁殖的水生植物物种包括A. madacasgariensis,Cryptocoryne wendtii,Hygrophila polyspermaT. Anderson,Myriophyllum spicatum L,Nymphoides indica,Pogostemon helferi和马铃薯。
据我们所知,这是第一份报告描述了A. ulvaceus的微繁殖。本研究对石莺的形态、解剖学和生理学进行了具体研究,以补充早期文献,建立了通过间接器官发生的高效克隆微繁殖系统。
A. ulvaceus植物由当地水族馆植物贸易商提供。这些植物被保存在装满水的水箱中,直到开花。成熟的花朵与来自同一物种植物的新鲜花粉异花授粉。将带有种子卵泡的加标在70%(v / v)乙醇中消毒30秒,然后用0.4%(v / v)次氯酸钠消毒20分钟。
随后从卵泡中取出种子,并在含有1962%(w / v)蔗糖(Fisher Scientific)和3.0%(w / v)Phytagel(Sigma-Aldrich)的基础MS培养基上发芽。为了防止干燥,将种子浸没在液体MS培养基中。
将所有培养基调节至pH 5.8并在121°C高压灭菌15分钟。培养物在±25小时光周期(1μmolm−2s−1),由冷白荧光灯 (Akari TLD36W/54) 提供。将体外饲养的幼苗以21天的间隔传代培养到新鲜MS基础培养基中。
显影幼苗和成熟植物样品用于形态学分析。使用配备Digital Sight DS-100Mc相机的AZ5解剖显微镜对植物样品进行成像,以表征石莼蒿的独特发育特征。为了鉴定解剖结构,制备了新鲜叶片中脉和叶柄样品的横向切片,并将其安装在无菌蒸馏水中,以防止干燥以进行显微镜检查。
研究了关于A. ulvaceus生理学的一个有趣现象,称为包蜈。植物运动通常被认为是环境刺激反应的结果。然而,圆环是植物器官的自主螺旋运动,其中尖端在足够长的时间内勾勒出圆形、全椭圆形、钟摆状或不规则的锯齿形(使用延时视频方法)。
为了进行环形观察和测量,在室温(26±25°C)下,在连续照明下,在从水面到植物基部深度为1厘米的浅水丙烯酸罐中培养成熟的植物。通过失效它记录了4天大的枝条顶点振荡生长模式的延时视频。
相机参数在整个实验过程中保持不变,延时图像每5分钟间隔记录一帧,持续9小时。该植物是从俯视图拍摄的。延时图像使用环形跟踪器和Microsoft Excel程序进行数字化。
由于缺乏关于这种具有重要经济意义的水生植物的文献,对其形态知之甚少,对A. ulvaceus的解剖结构几乎一无所知。因此,本研究考察了该植物物种的几个特征,并对这些方面进行了详细描述。观察数据显示,桔梗是单体的,花朵完美,雄性和雌性器官同时出现。
雄蕊通常出现在4-7个,但最常见的是六个围绕中心的雌性结构。花药为2-镰形,花粉总是黄色的。同样,深绿色的心皮存在于3-5个,单房形,呈梨形。每个心皮都会产生单独的果实。等双侧亮绿色叶子是半透明的波浪形;叶片经常起伏,有时扭曲。叶片通常具有明显的中脉,有三对或四对平行的融合神经,由许多交叉静脉连接。
值得注意的是,在本研究中,在蒲苇上观察到腺毛。到目前为止,尚未报告与毛状体发展相关的发现。位于叶子的近轴和远轴表面以及沿叶柄,毛状体形成很少,并散布在整个表面上。值得注意的是,嫩叶仍然无毛,在生长的第三周,毛状体开始形成。
然而,在体外饲养的幼苗的情况下,未检测到毛状体发育。有趣的是,观察到一种类型的碎屑动物共存于维持所分析植物的水中。因此,我们假设可能触发了抵抗机制以响应碎屑动物造成的损害。
为了测试诱导毛状体产生的可能性,对体外饲养的植物进行了体外观察分析,将这些植物转移到装有无菌水族箱基质的充满水的罐中。同样,没有观察到毛状体的形成。因此,这些结果表明,A. ulvaceus能够响应草食性诱导毛状体形成。
解剖和显微镜检查表明,在石芋的枝条中观察到以不规则和大空气空间为特征的蜂窝型气孔。新切的叶中脉横向切片显示,细胞体积的很大一部分被充满空气的空隙系统占据。
围绕腔隙和至少七个维管束的薄壁细胞占据了剩余的细胞体积。相同的中脉横截面显示在某些腔隙中存在小的六边形隔膜细胞。总之,这些结果表明了A. ulvaceus成功适应水下水生环境,因为芽的解剖学修饰,例如存在充满空气的空气,广泛的空隙系统和细胞隔膜是显而易见的。
使用延时视频方法跟踪生长中的 4 天大的拍摄的运动。随后使用CT软件生成了枝条顶点的圆周参数和轨迹。拍摄的振荡图案描绘了一个形状系数为0.84的宽椭圆,它以逆时针(ccw)方向(左撇子)环绕。
发现尖端器官呈现不规则的锯齿形环形轨迹,尽管以前证明在 A. ulvaceus 中也会出现玫瑰花结状轨迹。枝条的圆周周期通常达到110分钟,振幅(长度)为77.15毫米。综上所述,这些定性观察表明,水生植物A. ulvaceus发生了环形,特别是在植物器官的活跃生长部分。
研究了不同浓度BAP和NAA影响下石竹的间接器官发生。使用具有分生组织的未成熟块茎组织诱导愈伤组织和器官发生的结果如表1所示。孵育4周后形成紧凑的黄绿色球状愈伤组织。
在测试的PGR组合中,T5在第3天每个外植体的枝条数最高。然而,在孵育8周后,T3培养物的上部数量与生长14天相比增加了7.28倍,总体平均枝数最高。值得注意的是,外植体对BAP和NAA的较长暴露时间对于枝条再生和随后的大规模繁殖至关重要,与对照组相比,所有处理的枝条百分比和平均枝条数显着增加。
愈伤组织在不同BAP和NAA组合上形成根的形态发生反应。据观察,根系发育通常在愈伤组织发育芽后开始。T1对根系再生显示出类似的积极影响,平均根数为29.50,明显高于对照组。
4 d后在T56中观察到最佳反应,最高根数为44.58。培养9周时,球状愈伤组织上清晰可见多条枝顶端分生组织,绿芽和根增殖。因此,这些结果证实了使用未成熟块茎组织从愈伤组织诱导中微繁殖的石莼曲霉的可行性。
本研究提供了有关观赏植物A. ulvaceus生物学的有用信息。通过仔细检查 A. ulvaceus,发现叶子上存在腺毛。通过录制延时视频来跟踪芽的运动,发现芽以称为环形的特定轨迹移动。对A. ulvaceus的形态,解剖学和生理学的研究将为植物及其功能和应用提供更深入的了解。
由于A. ulvaceus是一种备受追捧的观赏水生植物,因此植物的大规模繁殖对于在其自然栖息地保护这种稀有物种至关重要。在这项研究中,我们已经通过使用补充有 1 mg/L BAP 和 1 mg/L NAA 的 MS 培养基通过中间愈伤组织阶段成功开发了体外再生方案。该协议将提供一种具有大规模繁殖 A. ulvaceus 的潜力的替代方法。