鎘對白花曼陀羅再生植株和毛狀根生長及吸收鎘的影響.pdf

1、白花曼陀羅(Datura metel L.)，又名洋金花、喇叭花、山茄子等，屬茄科(Solanaceae)曼陀羅屬植物，是一種天然的草本藥用植物。其主要活性成分為東莨菪堿、莨菪堿和阿托品。本實驗建立和優(yōu)化了白花曼陀羅的植株再生體系及快繁體系，為解決曼陀羅種質資源、建立遺傳轉化體系提供參考;建立白花曼陀羅毛狀根誘導和培養(yǎng)體系并對毛狀根中東莨菪堿和莨菪堿的動態(tài)合成進行初步研究，為實現(xiàn)東莨菪堿和莨菪堿的工業(yè)化大規(guī)模生產奠定基礎。同時，進一步探

2、討了利用白花曼陀羅毛狀根來修復重金屬鎘污染的可能性。
　　1.探索白花曼陀羅再生植株及快繁體系的培養(yǎng)條件時，本實驗分別以白花曼陀羅的葉片、莖段作為外植體，篩選出白花曼陀羅最佳的愈傷組織誘導和分化培養(yǎng)基。葉片愈傷組織誘導的最佳培養(yǎng)基配方為MS+1.0 mg·L-16-BA+0.01 mg·L-1NAA，叢生芽誘導最佳培養(yǎng)基為MS+3.0 mg·L-16-BA+1.0 mg·L-1 NAA;莖段叢生芽最佳培養(yǎng)基為MS+3.0 mg·L

3、-16-BA+1.0 mg·L-1 NAA;再生植株的生根誘導最佳培養(yǎng)基為MS+0.05 mg·L-1 IBA。
　　2.以白花曼陀羅子葉為外植體，利用發(fā)根農桿菌C58C1誘導毛狀根，測定白花曼陀羅毛狀根的生長曲線及東莨菪堿和莨菪堿的動態(tài)合成曲線，利用HPLC測定不同毛狀根單克隆系中東莨菪堿和莨菪堿的含量。結果發(fā)現(xiàn)，以野生白花曼陀羅的子葉為外植體，消毒后直接誘導毛狀根，誘導率達70％，25 d液體懸浮培養(yǎng)的毛狀根生物量積累及東莨菪

4、堿和莨菪堿含量達到最高。獲得高產東莨菪堿和莨菪堿的毛狀根系，毛狀根中東莨菪堿和莨菪堿的積累效率分別是是野生白花曼陀羅葉片中含量的2.53，5.37倍。
　　3.為探討利用白花曼陀羅再生植株和毛狀根來修復重金屬鎘污染的可能性，采用溶液培養(yǎng)法研究了鎘對白花曼陀羅再生植株和毛狀根生長、可溶性蛋白含量、抗氧化酶(SOD、POD)活性、MDA含量、對鎘的吸收的影響。由實驗結果可知:50μmol·L-1 Cd2+都能促進白花曼陀羅再生植株和毛

5、狀根的生長，毛狀根側根分支較多，生長加快;添加100μmol·L-1 Cd2+培養(yǎng)時，白花曼陀羅再生植株出現(xiàn)葉片生長畸形，隨著培養(yǎng)時間的延長呈深綠色，且根尖出現(xiàn)褐化，植株生長緩慢;毛狀根的生長也出現(xiàn)輕微的抑制現(xiàn)象，側根分支多，根尖輕微褐化;隨著培養(yǎng)時間的延長，白花曼陀羅再生植株和毛狀根的可溶性蛋白含量都呈先上升后下降的趨勢;當Cd2+濃度在50μmol·L-1時，白花曼陀羅再生植株及毛狀根的可溶性蛋白含量變化趨勢與對照組的一致，但不同的

6、是白花曼陀羅再生植株的可溶性蛋白含量在培養(yǎng)第9d時達到最大值，而毛狀根的可溶性蛋白含量則是在100μmol·L-1Cd2+處理的第6d時，達到了最高值。不同濃度Cd2+培養(yǎng)的白花曼陀羅再生植株及毛狀根的SOD活性均隨著Cd2+濃度的上升而逐漸增強，其中，300μmol·L-1 Cd2+處理的再生植株及毛狀根SOD活性均高于同期對照，同時，毛狀根的SOD活性在50μmol·L-1 Cd2+處理條件下均出現(xiàn)逐漸升高趨勢;不同的是，白花曼陀羅

7、再生植株及毛狀根的POD活性卻出現(xiàn)不同的變化趨勢，再生植株的POD活性隨著Cd2+濃度的增加而增強，毛狀根中的POD活性則均在100μmol·L-1時處于最高。添加不同濃度的Cd2+培養(yǎng)白花曼陀羅再生植株和毛狀根時，其MDA含量也都高于同期對照，且隨著Cd2+濃度的增加而增加。白花曼陀羅再生植株和毛狀根對Cd2+的吸收和吸附能力隨著Cd2+濃度的升高呈先升高后下降的趨勢;不同的是，白花曼陀羅再生植株和毛狀根對重金屬Cd2+的吸收和吸附能