苔蘚植物屬原始的高等植物, 也是植物從水生向陸生過渡的關(guān)鍵類群與重要門類, 在整個植物界的系統(tǒng)和演化中占有重要而特殊的地位。苔蘚植物種類豐富,在高等植物中數(shù)量僅次于被子植物類群,全世界苔蘚植物約有2.3 萬種。中國是世界苔蘚植物多樣性 很豐富的國家, 并富有特有類型,已報道有125 科572 屬3460 余種, 分別占世界科、屬和種的65%, 46.2%和16.3%, 是世界苔蘚植物重要的分布和分化中心之一。
1 苔蘚植物應(yīng)用價值
苔蘚植物分布廣泛, 由于具有可變水性、體表直接吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)以及獨特的繁殖傳播方式,除了海洋外,幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)中均可見苔蘚植物的蹤跡。苔蘚植物在生長的過程中, 不斷分泌酸性物質(zhì), 溶解巖面, 本身死亡的殘體亦堆積在巖面之上, 能為其他高等植物創(chuàng)造生存條件,是植物界的拓荒者之一。同時, 苔蘚植物個體矮小, 結(jié)構(gòu)簡單, 僅有一層或幾層細胞構(gòu)成, 植物體的表面沒有角質(zhì)或蠟質(zhì)覆蓋物, 其背腹面均可直接接受空氣中的污染物,尤其是水分和養(yǎng)分均來自雨水和大氣的樹生苔蘚, 對大氣污染反應(yīng)敏感, 是良好的環(huán)境污染和全球變化指示植物。
某些苔蘚植物在中國早就被應(yīng)用于清熱解毒、止痛消炎、拔毒生肌等,《神農(nóng)本草經(jīng)》《本草綱目》《植物名實圖考》等均有對苔蘚植物藥效作用的描述。20 世紀80 年代, 《新華本草綱要》中記載了18個科的藥用苔蘚植物。此外, 苔蘚植物中含有豐富的單萜和倍半萜類化合物, 很可能在農(nóng)業(yè)、食品、香料和化妝品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而,苔蘚植物形體小, 混雜叢生, 種間不易區(qū)別和分離, 加上采集足夠量的樣品比較困難, 導(dǎo)致了苔蘚植物的研究開發(fā)滯后。迄今為止, 苔蘚植物還沒有成為重要的藥用植物。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù),可以在相對較短的時間內(nèi), 獲得大量純凈的材料, 為解決這一難題提供了捷徑。
苔蘚植物廣泛的適應(yīng)性和強大的繁殖能力使它們在森林生態(tài)系統(tǒng)、高山草甸、苔原及荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能,如二氧化碳的固定、水土保持、涵養(yǎng)水源、營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)與儲存和森林更新等。特別是在以結(jié)皮層的形成作為流沙固定的主要標(biāo)志之一的人工固沙生態(tài)系統(tǒng)中, 蘚類植物起著重要作用。由于蘚類植物含有抗腐蝕的類似木質(zhì)素的化合物不易被微生物分解,與沙土共同形成結(jié)皮層, 從而起到固沙作用, 蘚類植物的繁殖和生長特性對固定沙丘結(jié)皮層的形成和維持具有決定性作用,結(jié)皮層的形成需要大量的苔蘚材料, 通過組織培養(yǎng)的方法可以為結(jié)皮層的形成快速提供大量的原材料。
苔蘚植物如小立碗蘚Physcomitrella patens 能夠有效地將外源DNA 片段通過同源重組整合到其基因組,其基因打靶的高效性使它們已經(jīng)成為植物基因功能組學(xué)的模式系統(tǒng)。在小立碗蘚基因打靶實驗中, 要求其轉(zhuǎn)化材料———原絲體是同一發(fā)育階段, 而轉(zhuǎn)化材料的大量獲得和發(fā)育階段同一性是實驗成功的關(guān)鍵。常規(guī)方法操作費用和技術(shù)要求較高,一般實驗室難以實現(xiàn), 而通過組織培養(yǎng)獲得純度高、生長一致的小立碗蘚愈合組織, 為基因打靶轉(zhuǎn)化實驗材料的獲得提供了另一條途徑。
苔蘚組織培養(yǎng)體系具有許多種子植物無法競爭的優(yōu)勢:①孢子易于在無菌培養(yǎng)基上培養(yǎng); ②再生能力奇特; ③生長條件簡單, 可避免種子植物體外培養(yǎng)中的器官縮小和高度含水等問題; ④對剪切力的低敏感性; ⑤結(jié)構(gòu)簡單,細胞分化完全; ⑥基因組高效率地整合外源DNA。目前, 苔蘚植物組織培養(yǎng)體系已經(jīng)開始被應(yīng)用在生物轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物以及生物制藥等領(lǐng)域。隨著對苔蘚植物的認識和研究深入,苔蘚植物組織培養(yǎng)體系作為模式生物在植物的代謝、發(fā)育及基因功能等的研究中將得到廣泛應(yīng)用。
2 苔蘚植物組織培養(yǎng)的研究進展
2.1苔蘚植物組織培養(yǎng)研究簡史
早在1902 年, Haberlandt 就已經(jīng)利用苔蘚植物進行細胞培養(yǎng)的嘗試,開創(chuàng)了植物組織培養(yǎng)的先河。Goebel 等也于1905 年開展了有關(guān)方面的研究,但常規(guī)的培養(yǎng)條件對它們并不合適。然而, 由于苔蘚植物結(jié)構(gòu)簡單、個體矮小, 似乎缺乏顯著的經(jīng)濟價值, 致使20 世紀50 年代以前, 苔蘚植物組織培養(yǎng)處于滯后狀態(tài)。隨著苔蘚化學(xué)、苔蘚生態(tài)和分子生物學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展, 野生的苔蘚植物材料遠遠滿足不了需求,而組織培養(yǎng)能夠在短時期內(nèi)提供大量材料, 這又使苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)在近50 a有了相應(yīng)的發(fā)展。
1957年, Allsopp 從苔類植物的小葉苔Fossmbroniapusilla 和石地錢Reboulia hemisphaerica的孢子培養(yǎng)中獲得了愈合組織,并在含無機鹽的培養(yǎng)基上分化成正常的葉狀體。1960 年, Ward 報道了用金發(fā)蘚Politrichum commune 和波葉仙鶴蘚Atrichum undulatum的孢子進行組織培養(yǎng)并獲得了愈合組織。1961 年, Lal通過對西亞立碗蘚Hyscomitrium coorgense 配子體的葉和頸卵器壁的培養(yǎng)獲得了愈合組織。1977年, Ohta 等 建立了苔蘚植物細胞懸浮培養(yǎng)技術(shù), 詳細地描述了地錢Marchantia polymorpha懸浮培養(yǎng)細胞的生長特點, 并且分析了細胞的葉綠素含量。苔蘚植物的懸浮培養(yǎng)和其他種子植物懸浮培養(yǎng)存在很大不同,苔蘚植物自身可以分解片狀物或者自身分解植物激素改變培養(yǎng)基的特性從而阻止原絲體的分化, 使懸浮物保持在原絲體階段, 這樣松散的狀態(tài)也許更加有利于其他方面的研究。
懸浮培養(yǎng)的植物細胞主要是來自于植物愈合組織,而愈合組織細胞是從無菌的植物組織中誘導(dǎo)獲得的,這無疑推動了苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)進一步向前發(fā)展。根據(jù)Ohta 和Hirose 的統(tǒng)計, 截至1982 年, 人們已先后從5 目7 科的15 種蘚類和4 目15 種苔類中獲得了愈合組織。1984年, Lal總結(jié)了苔蘚植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基, 并強調(diào)苔蘚植物材料不同, 所用的適宜培養(yǎng)基也存在差異,由此, 促進了科研工作者不斷嘗試用不同培養(yǎng)基和營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)苔蘚植物。
中國苔蘚植物的組織培養(yǎng)研究相對較晚。1990 年, 李文安從地錢的胞芽和配子體培養(yǎng)中獲得了愈合組織, 雖然其脫分化時間長達10個月, 但這一研究填補了中國苔蘚植物組織培養(yǎng)的空白。中國苔蘚組織培養(yǎng)初期多為對孢子的培養(yǎng)及其原絲體發(fā)育的研究。直到2003 年, 國內(nèi)才又開始進行苔蘚植物愈合組織的誘導(dǎo), 高永超等利用牛角蘚Cratoneuronfilicinum 的莖段誘導(dǎo)獲得了愈合組織, 2005 年,潘一廷等誘導(dǎo)和培養(yǎng)了小立碗蘚的愈合組織。隨著對苔蘚植物生理、生物化學(xué)及分子水平研究的加深,苔蘚植物組織培養(yǎng)的重要性在國內(nèi)也漸漸被重視起來。
2.2 培養(yǎng)材料
苔蘚植物的孢子體、配子體、原絲體、芽孢以及生殖器官等,甚至游離的細胞或原生質(zhì)體均可以作為苔蘚組織培養(yǎng)材料。目前, 常用的培養(yǎng)材料是孢子體、配子體及原絲體。Schween 等研究了小立碗蘚原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件, 趙建成等對小扭口蘚Barbulaindica 的芽孢進行了培養(yǎng), 其生長發(fā)育速度較快, 但產(chǎn)生的植物體的大小、葉片的形狀及細胞的形態(tài)與野生小扭口蘚的相應(yīng)性狀有一定差異。
2.3 消毒方法
不同的培養(yǎng)材料消毒方法應(yīng)不同。孢子消毒一般將孢蒴浸于體積分數(shù)為70%的乙醇中5 min 后用無菌水沖洗5次在超凈工作臺上用鑷子和解剖針打開孢蒴, 將孢子散入適量的消過毒的蒸餾水中, 制成一定濃度的孢子懸液。配子體消毒宜采用將配子體流水沖洗4 h, 體積分數(shù)為70%的乙醇浸泡20s 后用無菌水沖洗3 次的方法。剛永運對蛇苔Conocephalumconicum, 大葉蘚Rhodobryum roseum, 暖地大葉蘚R. giganteum, 仙鶴蘚Atrichum undulatum, 仙鶴蘚小型變種A. undulatum var. minus 和東亞小金發(fā)蘚Pogonatuminflexum 的不同外植體進行表面消毒所適合采用的消毒液、質(zhì)量濃度和消毒時間進行了探討,得出低質(zhì)量濃度的升汞溶液(0.50 或0.25 g·L-1)對多數(shù)苔蘚植物外植體進行約1 min 的表面消毒處理均可獲得良好的消毒效果(無菌率達70%以上)的結(jié)論。Saboljevic 等設(shè)置了12 個次氯酸鈣的濃度對孢子體和配子體進行消毒, 發(fā)現(xiàn)當(dāng)質(zhì)量濃度為120.00 g·L-1 時孢子體的存活率 很高, 而配子體則在質(zhì)量濃度為90.00 g·L-1 時為 很好。郎玉卓等發(fā)現(xiàn)大羽蘚Thuidium cymbifolium 配子體 很佳消毒方法為5.00 g·L-1次氯酸鈉溶液+0.50 g·L-1 升汞消毒60 s, 而孢子體 很佳消毒方法為20.00 g·L-1 次氯酸鈉消毒6 min。
2.4 基本培養(yǎng)基的研究
苔蘚植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基有Knop 培養(yǎng)基、Benecke 培養(yǎng)基和MS(Murashige and Skoog)培養(yǎng)基等。王振杰等研究了Knop, SH(Schenk andHildebrandt)和N6 培養(yǎng)基對金灰蘚Pylaisiellapolyantha孢子萌發(fā)的影響, 并指出在Knop 培養(yǎng)基上孢子萌發(fā)率 很高, 培養(yǎng)72 h 萌發(fā)率達10%, 培養(yǎng)168h 后萌發(fā)率可達95%以上。尹德明等通過MSK-2 和MS 培養(yǎng)基對地錢配子體愈合組織的誘導(dǎo)得出MSK-2 培養(yǎng)基的誘導(dǎo)效果較好的結(jié)論。
2.5 培養(yǎng)條件的研究
2.5.1蔗糖質(zhì)量濃度
糖類對原絲體的生長具有一定的影響作用,但糖的質(zhì)量濃度對于立碗蘚Physcomitrium sphaericum 原絲體愈合組織的形成無決定性的作用,蔗糖質(zhì)量濃度為30.00 g·L-1 時, 有利于牛角蘚愈合組織懸浮細胞的生長。魏華等研究發(fā)現(xiàn)對尖葉擬船葉蘚Dolichomitriopsis diversiformis質(zhì)量濃度為20.00 g·L-1 的蔗糖雖然誘導(dǎo)出了愈合組織, 但其質(zhì)地不好, 有褐化現(xiàn)象, 且誘導(dǎo)率低。小立碗蘚愈合組織的誘導(dǎo)實驗中, 葡萄糖質(zhì)量濃度超過40.00 g·L-1 時愈合組織就會嚴重褐化, 為減輕褐化,提高愈合組織誘導(dǎo)效果, 外植體———原絲體培養(yǎng)基中需進一步降低蔗糖或葡萄糖的質(zhì)量濃度,減少繼代天數(shù)可顯著降低褐化程度和維持其脫分化狀態(tài)。
2.5.2光照和溫度
苔蘚植物一般在20-25 ℃的溫度條件下,采用24 μmol·m-2·s-1 或1 500-2 000 lx的光照強度進行組織培養(yǎng), 光照時間為12 h·d-1 或14 h·d-1。地錢愈合組織的誘導(dǎo)中光照條件下的誘導(dǎo)率比黑暗條件下有較明顯的提高。劉世彪等發(fā)現(xiàn)給予尖葉擬船葉蘚24 h·d-1 的光照4 d 時, 其孢子萌發(fā)率為83.3%; 而對其進行黑暗處理時, 30 d 仍不萌發(fā); 當(dāng)將其轉(zhuǎn)至全光照條件下4 d 時, 其萌發(fā)率達84.6%。在連續(xù)光照條件下, 20 ℃原絲體生長快, 分枝多, 分化早, 而自然光照下5-10 ℃環(huán)境下的孢子萌發(fā)率(18 d 為70.2%)和原絲體生長速度(127. 44 μm)均慢。尹德明等通過對地錢配子體愈合組織的誘導(dǎo)得出, 3 000-8 000 lx 光照能有效促進地錢愈合組織生長, 但8000 lx 下愈合組織細胞的生物量明顯低于5000lx 條件下細胞生物量, 指出光強過強容易造成細胞光過氧化和破壞細胞葉綠體結(jié)構(gòu)而降低光合效率, 不利于細胞增殖。
2.5.3 pH 值和植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)
苔蘚植物受生長環(huán)境pH 值的影響。葫蘆蘚暖地變種Funaria hygrometricavar.calvescen 孢子萌發(fā)的pH 6~9, 很適點為pH 8。細枝赤齒蘚圓條變種Erythrodontium leptothallumvar. tereticaule 在pH 4-9 范圍內(nèi)均能生長, 反扭蘚Timmiella anomala 的pH 5-9, 尖葉扭口蘚Barbula constricta 在pH 4-9 范圍內(nèi)均能生長, 而尖葉提燈蘚Mnium cuspidatum 適宜生長的pH 3-8。王振杰等報道金灰蘚孢子在pH 7 時萌發(fā)率 很高, 8 h 時萌發(fā)率可達98.8%。苔蘚植物的孢子萌發(fā)階段, 孢子的萌發(fā)率不受植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響,但原絲體發(fā)育階段及芽體發(fā)育階段受植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)影響明顯。
劉曉紅提出細胞分裂素對葫蘆蘚Funaria hygrometrica 芽的分化確實具有誘導(dǎo)作用,且這種誘導(dǎo)作用與CaM有關(guān); 3 種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對密葉絹蘚Entodonchallengeri 孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育和芽體發(fā)生的影響顯示, 密葉絹蘚在發(fā)育過程中少量外界生長物質(zhì)的干擾對其根本不產(chǎn)生顯著影響, 而當(dāng)原絲體產(chǎn)生的生長物質(zhì)濃度達到促使芽體發(fā)生的臨界值時,原絲體才能由營養(yǎng)生長進入生殖生長。劉麗等發(fā)現(xiàn)萘乙酸對葫蘆蘚孢子萌發(fā)率沒有顯著影響, 但對原絲體生長的促進作用明顯, 這是萘乙酸用在苔蘚植物方面的 報道。李艷紅通過對立碗蘚原絲體的培養(yǎng)研究,發(fā)現(xiàn)植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對立碗蘚愈合組織的形成起著決定性的作用, 這與高永超認為植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)并不是愈合組織形成的必須成分和Wang等認為小立碗蘚體內(nèi)能產(chǎn)生細胞分裂素類物質(zhì)可能是造成產(chǎn)生愈合組織不需要任何植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的原因的觀點不一致, 她認為是由于苔蘚植物中種屬間差異大,不同的基因型染色體數(shù)目不同所含的基因也不同致使代謝機制不同造成的。
2.5.4水分和濕度
苔蘚植物生活在比較陰濕的環(huán)境中,在對它們進行組織培養(yǎng)時一般要求相對濕度在80%或90%以上。趙建成等對紅蒴立碗蘚Physcomitrium eurystomum 等10 種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育進行研究時采用了近飽和的相對濕度,均獲得了相應(yīng)的原絲體。
2.5.5沉水因素
針對很多學(xué)者未能證實原絲體發(fā)育過程中會出現(xiàn)綠絲體階段和軸絲體階段2 個階段,魏華等 研究了沉水因素對原絲體發(fā)育的影響, 報道了沉水培養(yǎng)對尖葉擬船蘚的孢子萌發(fā)率沒有影響, 但會使其原絲體生長緩慢、分枝少、細胞出現(xiàn)變異生長且不能形成配子原始細胞。
2.6 孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育的研究
在苔蘚植物的整個生活史過程中,孢子萌發(fā)并產(chǎn)生原絲體是其區(qū)別于其他植物類群的顯著特征。1782 年,Hedwig 描述了苔蘚植物原絲體的形態(tài)。70 a后, Hofmeister觀察研究了泥炭蘚Sphagnumpalustre 原絲體的組成,這是對蘚類植物原絲體系統(tǒng)特征的 很早描述。此后, 日本學(xué)者在此方面開展了較為廣泛的研究。其中, 以Nishida在20 世紀70 年代對蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育的研究 很具代表性, 她研究描述了121 種蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育的特征, 并依據(jù)這些蘚類植物孢子萌發(fā)的方式、原絲體發(fā)育的特征等將其歸納為13 種孢子萌發(fā)型。在中國, 蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育研究起步較晚。1986 年,高謙等 很先對中國產(chǎn)真蘚亞綱9 個種的孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育進行了研究, 實驗結(jié)果顯示: 蘚類植物的原絲體階段適應(yīng)性相當(dāng)廣泛。包文美等對泥炭蘚孢子萌發(fā)成為配子體以及地錢孢子萌發(fā)成為葉狀體的細節(jié)進行了詳細的描述。近幾年來,衣艷君等對紅蒴立碗蘚, 狹葉絹蘚Entodon maceropdus, 大帽蘚Encalypta ciliata 和垂蒴真蘚Bryum uliginosum 等蘚類植物的孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育進行了系統(tǒng)研究,取得了一系列的研究成果。李敏等研究了中華縮葉蘚Ptychomittiumsinense 孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育特征并指出:在原絲體發(fā)育過程中產(chǎn)生的棒狀原絲體具有粗疣, 配子體原始細胞僅產(chǎn)生于塊狀原絲體上, 這2 個特征在之前的相關(guān)研究中均未見報道。劉保東等在對波葉仙鶴蘚的孢子進行培養(yǎng)時 報道了綠絲體細胞在原絲體發(fā)育的初期和末期結(jié)構(gòu)及功能均不相同:初期顏色較淺, 分裂旺盛, 末期顏色較深, 幾乎不分裂, 而且分化出專門誘發(fā)芽體的綠絲體細胞。
3 苔蘚植物組織培養(yǎng)存在的問題及建議
眾所周知, 苔蘚植物種類繁多,分布廣泛, 很多苔蘚植物可分泌次級代謝產(chǎn)物、萜類、半萜類等化學(xué)物質(zhì), 有的可以用來轉(zhuǎn)基因制藥, 但由于人們對苔蘚植物的生理生化細節(jié)了解較少, 這使得很多具有較高利用價值的苔蘚種類不能得到開發(fā)利用。因此,只有加強苔蘚植物生理、生物化學(xué)方面的研究, 發(fā)現(xiàn)苔蘚植物的應(yīng)用價值, 才能為苔蘚植物組織培養(yǎng)正確選擇培養(yǎng)對象(即有應(yīng)用價值的苔蘚種類)指引方向, 這有利于擴大苔蘚植物組織培養(yǎng)的研究對象范圍,實現(xiàn)苔蘚植物的順利開發(fā)。
目前, 在苔蘚組織培養(yǎng)的研究方面,大多僅僅局限于對其孢子萌發(fā)或原絲體發(fā)育的研究, 有的僅停留在獲得愈合組織階段, 對愈合組織繼代培養(yǎng)、擴大培養(yǎng)等研究較少, 因此, 需對苔蘚組織培養(yǎng)進行系統(tǒng)深入的研究,深入研究苔蘚愈合組織形成機制, 建立形成愈合組織快捷有效的培養(yǎng)模式, 可有效地縮短苔蘚組織培養(yǎng)的時間。苔蘚植物結(jié)構(gòu)簡單, 多由一層或幾層細胞構(gòu)成, 組織培養(yǎng)材料在消毒時容易受到傷害,給苔蘚植物組培帶來困難, 外殖體的消毒方法需盡快探索。同時, 對苔蘚快繁體系的進行研究, 建立系統(tǒng)而全面的組織培養(yǎng)體系, 為苔蘚植物在實際生產(chǎn)中提供理論保障。
苔蘚植物在森林生態(tài)系統(tǒng)、高山草甸、苔原和荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能,在園林應(yīng)用中發(fā)揮可綠化環(huán)保作用, 在生物化學(xué)和醫(yī)藥中具有重要的藥用價值, 苔蘚植物在未來的研究和應(yīng)用中存在較大的潛力, 因此, 進行系統(tǒng)全面的苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究具有重要的學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義,將為促進苔蘚植物應(yīng)用作出貢獻。
4 苔蘚植物組織培養(yǎng)應(yīng)用前景展望
4.1次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)
苔蘚植物化學(xué)成分的研究已有近百年的歷史,但只有近幾十年來, 特別是進入21 世紀以來, 這方面的研究才有了較快的發(fā)展。人們已對很多苔蘚植物的化學(xué)成分作過分析,從苔蘚植物中分離到的次生代謝物質(zhì)中有生物堿、黃酮、萜類、木脂體和酚類化合物等。就次生物質(zhì)來講, 凡是被子植物中有的苔蘚植物中都有。許多苔蘚植物中還含有重要的藥用成分。中國古代書籍中曾有以金發(fā)蘚作為藥物用于退熱解毒的記載。另外,還有人認為苔類中的地錢可以外治瘡毒, 內(nèi)治黃疸性肝炎; 大葉蘚和暖地大葉蘚可以治冠心病。國外學(xué)者試圖通過離體培養(yǎng)來獲得大量的苔蘚培養(yǎng)物, 以此提取得到有用的次生代謝物質(zhì)。近年來,用組織培養(yǎng)方法研究苔蘚植物化學(xué)成分的很多, 其中以日本成就 很大, 而中國在這方面的研究基本處于空白狀態(tài), 今后中國在這一領(lǐng)域的研究也應(yīng)重視和加強。
4.2抗逆基因的篩選
苔蘚植物對逆性環(huán)境有很強的適應(yīng)性。許多苔蘚植物既不被動物取食,也不會遭受害蟲襲擊, 甚至至今還沒有發(fā)現(xiàn)苔蘚中存有病毒。有些苔蘚植物既可以常年生活在溫度高達50 ℃的熱泉周圍, 也可以在年平均氣溫低于0 ℃的環(huán)境下生長。一些山地苔蘚在適當(dāng)?shù)乃趾凸庹諚l件下,即使氣溫低至- 8 ℃或- 9 ℃時仍可以進行光合作用, 在寒溫帶, 一些苔蘚在冬季仍可以生長。不僅如此, 苔蘚植物還具有很強的耐旱性,很多種類的苔蘚可以隨著環(huán)境變干將植物體內(nèi)的含水量降到 很低, 以休眠狀態(tài)生存。Richardson將在黑暗條件下干燥保存了19 a的叢本蘚Anoectangium aestivum 放在適當(dāng)?shù)臈l件下培養(yǎng), 結(jié)果仍有生活力。一些泥炭蘚屬植物經(jīng)干燥處理1 周后并不死亡, 而且仍能正常生長。從苔蘚植物的抗蟲性、耐寒性和耐旱性可以預(yù)見其內(nèi)部除有抗蟲、抗旱或抗寒的生理特性以外,其內(nèi)部也就是遺傳物質(zhì)上還存有抗逆性的基因。Wood 等對從土生墻蘚Tortularuralis 中大量任意選擇的cDNA 或表達序列靶進行分析時, 發(fā)現(xiàn)了152 個ESTs (expressedsequence tags), 71%與已經(jīng)鑒定的基因無相似性。這些新的ESTs 克隆一方面反映了苔蘚植物的獨特性, 另一方面對于尋找新的基因也有參考意義。
4.3 園林應(yīng)用
苔蘚植物植株矮小, 很多種類生長緊密且顏色翠綠,在盆景中種植苔蘚進行裝飾和局部點綴, 既能使盆景顯得古樸典雅, 清純寧靜, 又利于盆景的養(yǎng)護和植物的生長。苔蘚植物因其鮮嫩翠綠的色澤、嬌小玲瓏的姿態(tài), 能給人以一種清秀純潔的感覺,而和草坪草相比, 苔蘚植物具有柔美、宜于近觀、不需修剪維護、不用打藥和適宜于陰濕地栽植等特點。進行組織培養(yǎng), 可以快速大量地獲得苔蘚植株, 來滿足苔蘚在實際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。
4.4 生產(chǎn)應(yīng)用
在中國秦嶺以南地區(qū), 特別是西南部山區(qū),有將一些蘚類植物(如尖葉匍燈蘚Plagiomnium cuspidatum)作為五倍子蚜蟲Melaphis chinensis 的冬寄主用于五倍子生產(chǎn)中的經(jīng)驗, 這是苔蘚植物經(jīng)濟應(yīng)用的 很為典型的例子。如果采用組織培養(yǎng)在短期內(nèi)生產(chǎn)出大量蘚株,顯然可以加快其產(chǎn)業(yè)化的步伐。此外, 苔蘚植物中含有芳香性很強的單萜和倍半萜化合物, 這些萜類能抵御有害生物的侵襲, 將其提取后可以作為無污染的生物農(nóng)藥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上??梢灶A(yù)見,隨著苔蘚植物研究的不斷深入, 苔蘚植物組培將會在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品和香料化妝品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
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