题目：烟草超声生物学效应的研究

　　烟草(．Nicotiana tabacum ．)属茄科(Solanaceae)烟草属(Nicotiana)， 原产南美洲，现广植于全世界温带和热带地区。叶为香烟的原料，全株亦可作农 业杀虫药，是我国重要经济作物之一。因此，开展对烟草的组织培养研究工作具 有重要意义。 　　环境应力对植物的影响已成为生物力学研究领域的一个热点。超声作为一种 环境应力，对植物的生长发育有重要的影响。在长期以来的探索中，烟草作为组 织培养中一种繁殖力强、抗病毒能力强的实验品种而成为植物学实验的材料首 选，在本实验中选取烟草组培苗为材料从细胞生长、死亡、凋亡、生理、细胞结 构五方面进行超声的生物学效应研究。主要研究结果如下： 　　1．建立了NC89烟草试管苗叶片、根段再生系统，分别确定了叶片不定芽 诱导最佳培养基及激素配比为2/3MS+BAO.5mg/l+NAAO.1 mg/l，不定芽诱导生根 最佳培养基及激素配比为2/3MS+BAl.0mg/l+NAAl.0mg/l。根段不定芽诱导最佳 培养基及激素配比为MS+BAO.3mg/l+IBAO.1 mg/l，不定芽诱导生根最佳培养基及 激素配比为MS+BAO.1 mg/l+NAA1.5mg/1。研究表明细胞分裂素与生长素浓度的 比值高时，有利于芽的分化，相反细胞分裂素与生长素浓度的比值低时，有利于 根的分化。 　　2．以叶片为外植体，选择培养基2/3MS+BA0.5mg/l+NAA0.1mg/1为愈伤组织 诱导培养基，用添加3.33248mg/1 Ca(NO_3)_2的2/3MS+BAO.5mg/l+NAA0.1 mg/1 为愈伤组织继代培养基，能迅速获得脆散愈伤组织。可能与这些愈伤组织迅速生 长时Caˉ++的需要量及Caˉ++所具有的多种重要生物功能有关。另外利用根段为外 植体在一定的激素调节下也可以获得脆散性的愈伤组织，确立了根段最佳愈伤组 织诱导培养基MS+ZT0.5mg/l+IAAO.05mg/1，最佳愈伤组织继代培养基 MS+KT0.5mg/1+IAA0.05mg/1。 　　3．超声能够显著诱导烟草细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用固定频 率为27KHz，分别以不同的时间处理烟草悬浮细胞，以7min超声处理诱导效果 最明显；不同时间段都会使SOD、过氧化氢酶(CAT)活性峰推后3天出现， 但对CAT和过氧化物酶(POD)的活性诱导作用不明显或表现为抑制作用。说 明超声处理刺激细胞产生了防御应答反应，诱导了相关的自由基清除酶类，如 SOD酶的活性。可能是超声空化导致了酶分子复合结构的变化，从而有效地改 善了酶的性能；或者超声波热学机制导致媒质质点温度升高而提高了酶的活性。 　　4．低剂量、短时间的温和超声处理能明显加速和诱导植物细胞的分裂，促 进细胞生长，而大剂量的处理则会造成不可恢复的影响：超声诱导3min的细胞， 超声后立即计数，其死亡率为67％，而超声处理5min的细胞，处理后立即计数 其死亡率却为44％，处理7min的细胞，处理刚结束时的死亡率为72％；短时间的 超声处理3min可以促进愈伤组织细胞的生长，而长时间的处理诱导7min，则使 其生长明显受到抑制。5min超声处理愈伤组织的褐化率最低，而3min和7min 超声处理后愈伤组织的褐化率都较高，尤其以7min处理愈伤组织褐化最严重； 3种剂量的超声都能使一定比例的细胞发生凋亡，效果相同。 　　5．适宜的低强度超声波作用于植物细胞时，提高了细胞膜和细胞壁的穿透 性，高强度超声在液体媒质中产生激烈而短暂的瞬态空化效应。空化泡崩溃的瞬 间，在空化泡周围产生局部高温高压并伴有强烈的冲击波，从而产生一系列物理 化学效应：(1)从细胞的表面结构来看，则7min处理对细胞结构损伤最大，产 生许多空化泡状结构。细胞团周边细胞的表面变得粗糙，出现许多不规则颗粒突 起，细胞核质相混、胞质破裂，甚至固缩，并出现大吞噬泡，细胞壁严重扭曲， 质壁分离更加严重，有的细胞几乎不含内含物。(2)经超声处理3min后的细胞 结构模糊，液泡化程度增加，有的细胞核和细胞质被大液泡挤到细胞边缘，细胞 器更少。细胞壁扭曲、变形，发生部分质壁分离。烟草悬浮细胞经超声处理7min 后，电镜观察表明，细胞质内出现新的小体，细胞内含物减少，液泡化程度增加； 细胞壁严重扭曲，质壁分离更加严重，细胞核产生不规则微核。