伽马射线诱变离体再生芦荟的体细胞无性系变异：形态、生理及分子层面的创新研究

本研究针对药用植物芦荟（Aloe littoralis）种质资源单一、缺乏遗传改良的问题，通过开展伽马射线（0、30和60 Gy）辐照离体再生茎尖的实验，系统评估了辐照对植株形态、生理生化特性及遗传多样性的影响。结果表明，30 Gy辐照可显著促进植株生长、增强抗氧化酶SOD活性并诱导高多态性ISSR标记变异，为芦荟种质创新和药用成分强化提供了有效技术路径。

　　

在药用植物研究领域，芦荟属植物因其显著的药用价值和广泛的应用前景备受关注。然而，绝大多数研究集中于常见种库拉索芦荟（Aloe vera），对地区特有物种如伊朗本土的Aloe littoralis Baker的研究极为匮乏。这种植物在波斯传统医学中用于治疗皮肤、消化系统及炎症性疾病，其叶片中富含生物活性物质的透明凝胶具有重要的药用开发潜力。当前，该物种面临种质资源单一、缺乏遗传多样性以及尚未开展系统性育种研究的问题，限制了其药用价值的深度开发和利用。

为了突破这一瓶颈，研究人员选择通过伽马射线辐照技术诱导体细胞无性系变异（somaclonal variation），结合离体再生体系，从形态、生理和分子多个层面评估辐照对Aloe littoralis的影响，以探索其在突变育种和药用成分强化方面的潜力。该研究发表于《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》，为特色药用植物的遗传改良提供了新的思路和数据支持。

在方法上，研究团队首先从伊朗恰巴哈尔岛采集野生Aloe littoralis植株，取茎尖作为外植体进行离体培养，使用MS培养基附加植物激素进行再生。再生植株经四代继代后移入温室进行驯化。辐照处理采用钴-60（Co-60）源，设置0、30和60 Gy三个剂量，剂量率为0.204 Gy/s。辐照后植株继续于温室培养，并系统开展形态观测、解剖结构分析、生理生化指标测定以及遗传多样性评估。

关键实验技术包括：石蜡切片与光学显微镜观察用于解剖结构分析；丙酮法提取并测定叶绿素a、b及总叶绿素含量；Folin-Ciocalteu法测总酚含量；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑光化还原法；采用商业试剂盒提取基因组DNA，并利用10条ISSR引物进行PCR扩增与电泳检测；利用GenAlEx软件进行群体遗传参数计算，包括多态性百分比、Shannon指数、Nei遗传多样性指数等，并通过AMOVA和聚类分析评估组间遗传分化。

研究结果主要包括以下方面：

形态性状方面，伽马射线辐照引发了植株外部形态和细胞结构的显著变化。30 Gy和60 Gy处理使叶片呈螺旋排列、叶直径增大、植株增高，而叶缘刺长度缩短。细胞学观察显示，辐照后叶肉细胞尺寸显著增大，尤其在30 Gy时最为明显，表明该剂量对细胞扩张有促进作用。

生理特性方面，辐照对光合色素、抗氧化酶、酚类物质、可溶性蛋白及芦荟凝胶含量均产生剂量依赖性效应。60 Gy处理下总叶绿素含量最高，达304.29 μg/mg鲜重；30 Gy时SOD活性最强，为57.36 μg/mg，说明该剂量能有效激活抗氧化防御系统。酚类含量和凝胶提取量也随辐照剂量增加而上升，表明次级代谢过程被调动。可溶性蛋白在60 Gy时达到峰值，提示应激相关蛋白合成增强。

遗传变异分析显示，ISSR标记在多组间均表现出高多态性（平均78.82%），其中对照组多态性最高（85.88%）。聚类分析将辐照组与对照组明显分开，但30 Gy与60 Gy组遗传结构相似。AMOVA表明组间遗传分化达到显著水平（p=0.01），遗传变异有15%来源于组间，85%来源于组内。

研究结论指出，伽马辐照特别是30 Gy剂量可有效诱导Aloe littoralis产生体细胞无性系变异，显著改善形态建成、增强光合能力、激活抗氧化机制并提高药用成分积累潜力。同时，ISSR分子标记证实了辐照引发的遗传多样性增加，为后续突变育种和优良种质筛选提供了依据。该研究不仅拓展了伽马射线在药用植物遗传改良中的应用场景，也为其他稀有或地域特有植物的生物技术育种提供了可借鉴的研究框架。