烟草组织培养中的全息现象初探

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摘 要：以烟草植株上、中、下部位的叶片，同一叶片上、中、下部位切块作为外植体，以MS+BA 1mg/L+NAA 2mg/L为基本培养基，进行了愈伤组织的诱导，并对一些生理指标进行测定。结果表明：愈伤组织的形成情况在形态学上与烟草植株有全息对应关系；植株不同部位的叶片各部分的生理生化指标具有相同的趋势，与整体具有全息对应关系。

关键词：烟草；组织培养；愈伤组织；全息现象

中图分类号：S636.2 文献标识码：A

生物全息现象是我国著名青年学者张颖清发现，并于1981年首次提出生物全息律[1，2]。生物全息律揭示了生物部分与部分、部分与整体之间的全息对应性，生物上的一个部位相比于整体生物所对应的部位的病理、遗传或者生理、生化等生物学特性，趋势大体相似。关于生物全息律在植物组织培养中的应用研究，前人也已有部分工作。有学者对烟草的全息律进行了试验研究，通过烟草全息定域留种法进行试验，测定了茎围、株高、有效叶数、叶片大小、百叶干重和大田长势等一系列农艺性状，成功验证了烟草的全息律理论[3]，但对烟草组织培养中的全息现象的研究鲜有发现。本文以烟草叶片为材料进行植物组织培养中的形态发生观察和生理生化指标测定，旨在进一步证实在植物组织培养中有关实验形态学的生物全息现象，起到减少选取外植体时的盲目性，提高器官诱导机率，指导生产的作用。

1 材料与方法

以烟草植株上、中、下部位的叶片及叶片的上、中、下切块为外植体，进行愈伤组织的诱导，2周后开始观察并记录愈伤组织形成情况，4周后对愈伤组织进行生理生化指标的测定。

2 结果与分析

2.1 形态学上全息现象观察结果

生长旺盛的烟草植株，呈金字塔形，而叶片的叶柄部位对应着植株的根部，从下部开始往上逐渐变小，形状与植株及其相似；烟草的花序为有限的聚伞形花序，烟草开始进行生殖生长时，顶芽发育成为第1朵花，而腋芽和副芽则变成了花枝，同时2个或3个花枝与第1朵花分布在一个平面上，形成三角形向各个方向发展。如此循环分化，花愈开愈多，花序也愈来愈复杂，同时主茎顶端也愈来愈开展，终于形成一个圆锥形花丛[4]。其果穗为聚伞状果穗，潘可玉等在烟草利用全息定域留种法试验中[3]验证了果穗与烟草植株在形态上存在的全息对应关系，符合生物全息律，其结论是使用中部的种子能使烟草产量高、质量好。

外植体培养2周后，切口开始出现絮状疏松的浅黄绿色的愈伤组织。在不同的外植体中，植株中、下部、叶片的中部和靠近叶柄部分，较容易形成愈伤组织，而且形成的愈伤组织明显比上部大一些，这一点从外形上看与烟草植株十分相似。

2.2 不同外植体愈伤组织中生理指标的测定结果

愈伤组织生长4周以后，对愈伤组织中的苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶进行活性测定。

图1 不同外植体愈伤组织中苯丙氨酸解氨酶的活性变化

注：从上到下、从叶尖到叶柄依次编号1～9，如：上部叶片的3个部位编号分别为1、2、3，1号是叶尖部位，2号是中间部位，3号是靠近叶柄部位。

由图1可知，从整体来看，苯丙氨酸解氨酶的活性，下部最大，上部次之，中部最小，其平均值为：下部29.27>上部为17>中部为12.53；从部分来看，也基本是呈现这一趋势，只是叶尖和中部的差别不是很大，但下部和靠近叶柄部分酶比活性最大这是十分明显的。而且大致的趋势是基本一样的，都是下部的最大，由此可得出苯丙氨酸解氨酶活性在诱导愈伤组织中部分与整体的酶活性有全息对应的关系的结论。

由图2可知，从整体来看，多酚氧化酶的活性，上部整体的平均值为2，中部的平均值为2.87，下部的为3.33，从上往下逐渐变大；从部分来看，也是呈现这一趋势的：1.2

由图3可知，其折线从1～9总体趋势是呈上升的，而从部分来看，三个部分，分别为1～3、4～6、7～9，也分别呈上升的趋势。分析数据，过氧化物酶的活性，整体上其平均值，下部6.08>中部5.59>上部4.36；从部分上看也是一样的，靠近叶柄部分最大，中部次之，叶尖部分最小；同多酚氧化酶所得出的结果，可得出过氧化物酶在诱导愈伤组织中部分与整体的酶活性有全息对应的关系。

由图4可知，从整体上看，表示超氧化物歧化酶活性的折线图呈明显上升的趋势。再分析其数据，下部平均值最大，为37.95，中部次之，为37.17，上部最小，为35.52；从部分上看也是一样的，靠近叶柄部分最大，中部次之，叶尖部分最小；与上边多酚氧化酶、过氧化物酶的趋势是相同的，也可得出超氧化物歧化酶在诱导愈伤组织中部分与整体的酶活性有全息对应的关系。

3 讨论

叶片外形与烟草植株整体外形十分相似，诱导形成的愈伤组织，从上到下依次逐渐变大，在外型上与烟草植株具有相同趋势，从形态学方面验证了烟草叶片组织培养诱导形成愈伤组织中存在的全息现象；在对生理生化指标进行的测量中，其中测定苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等活性时，都能得出烟草不同部位叶片诱导形成愈伤组织时存在部分与整体有全息对应关系的结论，而且结果也是比较明显的，部分与整体都具有相同的趋势，这从生物化学方面验证了烟草叶片组织培养诱导形成愈伤组织中存在的全息现象。

参考文献

[1] 张颖清.生物全息诊疗法[M].山东：山东大学出版社，1987：83-85.

[2] 张颖清.全息生物学[M].北京：高等教育出版社，1989：226-245.

[3] 潘可玉，刘伯新，等.烟草利用全息定域留种法试验[J].中国烟，1993 （3）：32-34.

[4] 郭月清.烟栽培技术[M].大连：总后金盾出版社，2008.

作者简介：张英昊（1977-），女，山东省单县人，硕士，实验师，主要从事植物生理学实验教学工作。