槲蕨绿色球状体（Green Globular Bodies, GGBs）的形态发生机制研究

Due to the huge demand for Drynaria roosii, the main source of the Chinese traditional medicine “Gu-Sui-Bu”, the D. roosii wild resources is becoming increasingly over-exploited. Therefore, it is urgently needed to establish artificial conservation and breeding technology of D. roosii. Green Globular Bodies (GGBs), induced by 6-BA and/or NAA during fern tissue culture, are excellent for in vitro conservation and artificial propagation of ferns, owing to high multiplication rate and reproduction efficiency of GGBs. Here, we focus on some key questions regarding to the structural character and developmental law of D. roosii GGBs during in vitro conservation and artificial propagation: (1) morphological and structural features of GGBs during induction, multiplication and differentiation, (2) distributional difference between the proliferative cells and the differentiated ones, (3) ultrastructure of embryonic cells and their distribution pattern in GGBs. The results will contribute to revealing the morphological essence and the morphogenetic mechanism of GGBs in D. roosii. The present study may provide deeper insights into the morphogenetic and developmental mechanism of ferns, thereby playing important roles in establishing the in vitro conservation and artificial propagation technology system of D. roosii.

槲蕨（Drynaria roosii）是我国传统中药材，是骨碎补商品的主要来源，由于需求量大而人工栽培技术相对落后，导致野生槲蕨资源日益枯竭。因此，迫切需要建立槲蕨的人工保存和快繁体系。蕨类植物的绿色球状体（Green Globular Bodies，GGBs）具有继代培养容易、繁殖倍率高且周期短的特点，已越来越多的用于蕨类种质的离体保存和人工快繁中。本项目围绕槲蕨离体保存和人工繁殖中的关键问题，即槲蕨GGBs的形态特征和生长发育规律，进行以下研究：(1) GGBs诱导和分化过程中的关键结构特征；(2) GGBs增殖组织和分化组织的空间分布和位置关系；(3) GGBs胚性细胞的结构特征和胚性组织的分布模式，旨在揭示槲蕨GGBs的形态学本质及其形态发生机制。研究结果对深入阐明蕨类植物的发生发育机制具有重要的科学意义，为建立骨碎补原料植物槲蕨的离体保存和人工繁殖技术提供支撑。

蕨类植物的绿色球状体(GGB)具有继代培养容易、繁殖倍率高且周期短的特点，已越来越多的用于蕨类种质的离体保存和人工快繁中。由于缺乏对GGB诱导、增殖、分化三个不同生长发育阶段的系统观察，GGB的形态学本质以及其产生和生长发育途径尚不明确。槲蕨(Drynaria roosii)是我国传统中药材，是骨碎补商品的主要来源，由于需求量大而人工栽培技术相对落后，导致野生槲蕨资源日益枯竭，迫切需要建立槲蕨的人工快繁体系。本研究系统观察了槲蕨GGB的诱导、增殖、分化过程，并结合本课题组前期研究基础，对槲蕨组织培养过程中部分难以控制的关键环节进行探索，整合出适合槲蕨的组培繁殖体系。研究发现，分生状态的细胞是槲蕨GGB的直接来源，根状茎外植体的茎尖分生组织及侧生分生组织可以通过细胞增殖直接产生GGB，叶片外植体和叶柄外植体由表面细胞分化产生的体细胞胚胎的分生组织细胞增殖间接形成GGB。槲蕨GGB不同于体细胞胚，其诱导可以涉及体细胞胚胎发生途径，但GGB的本质是多分生组织聚合体。槲蕨GGB的分化过程属于器官发生途径，分生组织细胞向外分化芽和叶原基，向内分化形成根原基和维管组织。光照条件下槲蕨GGB的增殖过程中伴随着器官分化，在黑暗条件下，培养基中添加2.0 mg/L的6-BA可以显著降低GGB的分化率，提高增殖效率。叶片外植体比叶柄外植体具有更高的体细胞胚诱导效率，叶片外植体在培养基1/2 MS＋6-BA 1.0 mg/L中预处理7天后接种至1/2 MS＋3~5%蔗糖培养基中，获得体细胞胚的效果最好。光照促进槲蕨幼孢子体的生长，以8-10%蔗糖预处理7天后转移至含3%蔗糖的培养基中可显著提高幼孢子体的生长速度。以上研究结果有助于深入阐明蕨类植物的发生发育机制，并为建立骨碎补原料植物槲蕨的人工繁殖技术提供了技术支撑。

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