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滇杠柳茎段和顶芽组织培养及植株再生研究



全 文 :1989,l7(6) :77-82.
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收稿日期:2011-05-04
基金项目:西南大学人才引进项目(207011) ;重庆市科技攻关项目(CSTC,2008AB1001)
作者简介:刘志飞(1986-) ,男,硕士研究生,研究方向:药用植物资源与利用;Tel:13618351060,E-mail:happylzf1234@ 126. com。
* 通讯作者:高洁,E-mail:gaojiexn@ sohu. com。
· 药用植物栽培·
滇杠柳茎段和顶芽组织培养及植株再生研究
刘志飞,高 洁* ,牛亚慧,石 磊,陈涛涛
(西南大学农学与生物科技学院,重庆 400716)
摘要 目的:建立滇杠柳(Periploca forrestii Schlt)茎段和顶芽快速繁殖体系,为其推广种植提供可行性。方法:
利用植物组织培养技术,将滇杠柳茎段和顶芽插入含有不同浓度 6-BA(6-苄基腺嘌呤)、NAA(萘乙酸)和 2,4-D(2,
4-二氯苯氧乙酸)的 MS培养基中培养,诱导其成为完整植株。结果与结论:顶芽诱导的最佳培养基为 MS + 6-BA
1. 0 mg /L + NAA 0. 3 mg /L,其中芽的诱导率可达到 86. 29%;茎段诱导的最佳培养基为 MS + 6-BA 2. 0 mg /L + NAA
0. 5 mg /L,芽的诱导率可达到 56. 67%;增殖的最佳培养基配方都为 MS + 6-BA 2. 0 mg /L + NAA 0. 1 mg /L,增殖系
数达到 2. 10;生根培养基最好为 1 /2 MS + IBA(吲哚丁酸)0. 5 mg /L,生根率达到 53. 33%。
关键词 滇杠柳;组织培养;MS培养基
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2011)11-1656-05
Study on Tissue Culture and Plant Regeneration of the Stem-tips
and Buds of Periploca forrestii
LIU Zhi-fei,GAO Jie,NIU Ya-hui,SHI Lei,CHEN Tao-tao
(Agriculture And Biotechnology School,Southwest University,Chongqing 400716,China)
Abstract Objective:To establish the rapid propagation systems of the stem-tips and buds of Periploca forrestii . Methods:Inserted
·6561· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 11 期 2011 年 11 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2011.11.007
the stem-tips and buds of Periploca forrestii into MS medium with different concentrations of 6-BA,NAA and 2. 4-D and induced them
growing into complete plants. Results and Conclusion:The optimal culture medium for bud induction is MS + 6-BA 1. 0 mg /L + NAA
0. 3 mg /L and the bud induction rate can reach 86. 29% . The optimal culture medium for stem-tips induction is MS + 6-BA 2. 0 mg /L
+ NAA 0. 5 mg /L and the bud induction rate can reach 86. 29% . The optimal culture medium for bud multiplication is MS + 6-BA 2. 0
mg /L + NAA 0. 1 mg /L and the multiplication coefficient can reach 2. 10. The best rooting medium is 1 /2 MS + IBA 0. 5 mg /L and the
rooting rate is 53. 33% .
Key words Periploca forrestii Schlt;Tissue culture;MS medium
滇杠柳(Periploca forrestii Schlt)为萝藦科杠柳
属植物,是云贵高原一种传统的民族药,也称黑骨
藤、青蛇胆、习仙藤、柳叶夹、西南杠柳等。为常绿木
质细弱藤本。该植物全株入药,具有通经、活血、解
毒、祛风的功效,是民间广泛应用于治疗闭合性软组
织损伤、风湿与类风湿等疾病的民族药〔1〕。目前对
滇杠柳化学成分研究较多〔2-4〕,邱明华等人最新发明
了以滇杠柳为主要成分的抗肿瘤药物专利(专利
号:200510010837. 5)。市场上目前已经开发出黑骨
藤追风活络胶囊、黑骨藤伸筋透骨液、黑骨藤伸筋透
骨喷雾剂、康骨增生片等多种商品成药。但是生产
的大量需求并伴随人们的盲目采挖,对滇杠柳野生
资源造成严重破坏,进行该药材的繁殖研究已经成
为亟待解决的问题。
滇杠柳以种子繁殖,出苗率极低;扦插繁殖比较
浪费材料,对整株滇杠柳损伤很大。为了有效保护
野生资源,缓解药源材料的枯竭及解决生产需求,
本试验采用组织培养技术,以滇杠柳的茎段和顶芽
为外植体进行快速繁殖的研究,为滇杠柳药材人工
繁殖提供指导。滇杠柳的组织培养仅发表过滇杠柳
的种胚萌发的无菌苗组织培养简报〔5〕。
1 材料与方法
1. 1 外植体处理 试材采于云南丽江滇杠柳种源
的盆栽植物,剪取带顶芽的幼嫩茎段,除掉叶片,剪
成 2 ~ 3 cm段备用。用自来水冲洗 30 min 左右,加
洗涤剂用毛笔刷洗,再用自来水漂洗干净;在超净工
作台上加 75% 乙醇消毒,无菌水洗涤后加 0. 1%
HgCl2 溶液消毒,再用无菌水洗涤,即获得备用无菌
材料。
1. 2 培养基选择及培养条件 以 MS 为基本培养
基,生长调节剂采用 6-BA、NAA和 2,4-D组合,配方
如表 1。每种培养基均含 0. 6%的琼脂和 3%的蔗
糖,pH 5. 8 ~ 6. 0。培养条件:温度:日间(25 ±
2)℃,夜间(18 ± 2)℃,光照强度 1500 ~ 2000 lx,光
照时间 10 h /d。
1. 3 离体培养过程 主要包括 3 个过程:①诱导
培养:灭菌后,将带少许叶片的茎段用解剖刀切成
1. 5 ~ 2 cm,顶芽切成 1cm左右,等量接种于 10 种含
表 1 不同植物生长调节剂组合配方
编号
6-BA浓度 /
(mg /L)
NAA浓度 /
(mg /L)
2,4-D浓度 /
(mg /L)
1 1. 0 0. 1 -
2 2. 0 0. 1 -
3 1. 0 0. 3 -
4 2. 0 0. 3 -
5 1. 0 0. 5 -
6 2. 0 0. 5 -
7 1. 0 0. 05 -
8 2. 0 0. 05 -
9 1. 0 - 0. 1
10 2. 0 - 0. 1
11 1. 0 - 0. 2
12 2. 0 - 0. 2
有不同浓度的植物生长物质培养基上。转接 30 d
后观察记录最后结果。②增殖培养:待芽长到 0. 5
~ 1 cm较为粗壮时,选取在诱导培养过程中诱导率
较高,较易出芽的愈伤组织切块后增殖培养。③生
根培养:滇杠柳茎段增殖形成的新苗达到 2 ~ 3 cm
且粗壮时,选取增殖中最为理想的新苗切成单株,接
种在不同处理的生根培养基中诱导根的发生。
2 结果与分析
2. 1 植物生长物质对外植体初代培养的影响
2. 1. 1 不同植物生长物质组合对愈伤组织诱导的
影响:接种在不同诱导培养基上的外植体在接种 2
周后基部逐渐膨大变白,长出愈伤组织(图 1) ,生长
情况见表 2。试验发现添加了 2,4-D 的诱导培养基
平均诱导效率高于 NAA,但高浓度 2,4-D 对顶芽的
愈伤组织诱导产生毒性,愈伤组织有斑点出现。同
一浓度下顶芽和茎段诱导产生的愈伤组织的生长特
点大致相同,接种在 3 号培养基上的顶芽出愈率达
91. 33%,愈伤组织浅绿色、体积较大、疏松且生长旺
盛。接种在 6 号培养基上的茎段出愈率达
86. 67%。
·7561·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 11 期 2011 年 11 月
图 1 滇杠柳茎段的诱导
2. 1. 2 不同植物生长物质组合对芽诱导的影响:
接种在不同诱导培养基上的外植体在接种 2 周后长
出愈伤组织,同时芽苞膨大芽鳞张开,转接培养 4 周
后芽伸长形成 1 ~3个 2 ~3 cm的芽(图 1)。见表 3。
结果表明接种在 3 号培养基上的顶芽的诱导率
最大为 86. 29%,能够产生 3 ~ 4 cm 的浅绿色粗壮
的幼芽。6 号培养基诱导茎段产生的幼芽最大诱导
率为 56. 67%。2,4-D 对顶芽的诱导同样产生毒害
作用。
2. 2 不同植物生长物质对增殖的影响 考虑到生
长物质的积累作用,增殖培养时选取在诱导培养过
程中诱导率较高,较易出芽的芽苗进行增殖培养。
转接到增殖培养基上的外植体 7 d 左右开始生长,
20 d后观察记录新生芽最后增殖情况(图 2、图 3)。
试验结果如表 4。
从表中可以发现当 6-BA浓度在 1. 0 mg /L时增
殖产生的茎段都细小,生长缓慢,所产生的芽总数少
且发黄,增殖系数都低于 1. 5,当 6-BA浓度达到 2. 0
mg /L时茎段粗壮,生长迅速,所产生的嫩芽呈嫩绿
或浅绿并且增殖系数最高可达 3. 40。
图 2 滇杠柳顶芽增殖
图 3 滇杠柳茎段增殖
结果显示茎段腋芽萌发生长的平均增值系数比
顶芽的高,同时 2,4-D 诱导的顶芽的芽苗增殖产生
的芽枯黄且有斑出现,而茎段增殖产生的芽无伸长。
2 号培养基顶芽增殖的增殖系数最高可以达到
1. 89。8 号培养基茎段增殖的增值系数最高为
3. 40,但由于形成的芽较细,不适于后期接根培养。
2 号增殖培养基即 MS + 6-BA 2. 0 mg /L + NAA 0. 1
mg /L为滇杠柳腋芽增殖的最佳培养基。
2. 3 生根培养 接种在根诱导培养基上的幼芽 40
d后观察记录生根情况,如表 5。试验发现接种于
MS培养基上的芽无生长迹象,可能与其无机盐浓度
过高有关。添加 NAA 的 1 /2MS 培养基上的单株
苗,虽然基部都有膨大,但并不能诱导生根。接在添
加了不同浓度 IBA 的诱导培养基上的苗有根长出
(图 4)。IBA 0. 3 mg /L 的诱导率为 13. 33%,IBA
0. 5 mg /L时的诱导率可达到为 53. 33%。
图 4 滇杠柳组培产生的完整植株
3 结论与讨论
试验结果表明接种在 3 号培养基上的顶芽的出
愈率可以达到 91. 33%,愈伤组织浅绿色、体积较
大、疏松且生长旺盛,芽的萌发率为86. 29%。6号
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表 2 不同植物生长物质组合对滇杠柳愈伤组织诱导的影响
编号
顶芽
接种数 出愈率 /% 愈伤组织特点
茎段
接种数 出愈率 /% 愈伤组织特点
1 126 12. 56 很小,致密坚硬,黄绿色 30 13. 33 体积较小,致密,暗绿色
2 129 23. 54 较大,致密,翠绿色 30 16. 67 体积较小,致密,深绿色
3 130 91. 33 体积大,浅绿色,疏松,生长旺盛 30 80. 00 体积较大,浅绿色,疏松,生长旺盛
4 126 44. 67 周围较小,致密,褐绿色 30 36. 67 体积较小,致密,暗绿色
5 133 58. 23 形态大,疏松,浅黄绿色 30 63. 33 体积大,疏松,浅黄绿色
6 131 63. 47 体积较小,疏松,暗绿色,生长差 30 86. 67 体积较小,疏松,浅绿色,生长旺盛
9 127 56. 67 边缘长出少,致密,暗绿色 30 56. 67 体积小,致密,深绿色
10 132 80. 75 体积大,疏松,翠绿色,生长旺盛 30 76. 67 体积大,较疏松,浅绿色,生长旺盛
11 130 65. 33 体积小,致密,深绿色,有斑点 30 73. 33 体积大,致密,黄绿色
12 125 42. 13 体积大,疏松,褐绿色,有黑白斑 30 50. 00 体积小,致密,绿色
表 3 不同植物生长物质组合对滇杠柳芽诱导的影响
编号
顶芽
接种数 出愈率 /% 出芽特点
茎段
接种数 出愈率 /% 出芽特点
1 126 38. 89 芽短,发黄较弱 30 10. 00 芽短发黄,每株仅一个
2 129 55. 34 浅绿色,小芽,约 2 ~ 3cm 30 33. 33 浅绿色芽较小,约 2 ~ 3cm
3 130 86. 29 浅绿嫩芽且粗壮,3 ~ 4cm 30 53. 33 浅绿嫩芽较粗壮,约 3 ~ 4cm
4 126 53. 97 数量少且弱,深绿色 30 16. 67 深绿色芽数量少且短
5 133 39. 85 黄绿嫩芽较短弱 30 43. 33 黄绿色芽较嫩
6 131 46. 56 黄绿弱芽,尖端有枯萎 30 56. 67 浅绿嫩芽较粗壮且长
9 127 33. 86 黄绿细短芽,有黑斑 30 33. 33 绿色嫩芽量少且细短
10 132 81. 06 浅绿芽粗壮约 2 ~ 3cm 30 46. 67 浅绿色芽粗壮,约 1 ~ 2cm
11 130 49. 23 少量嫩芽,约 1cm 30 26. 67 浅绿色芽粗壮,约 1cm
12 125 25. 60 黄绿芽,纤细约 1 ~ 2cm 30 26. 67 绿色短芽,约 1cm
表 4 植物生长调节物质对滇杠柳腋芽增殖分化的影响
编号
最适诱导
培养基
增殖
培养基
顶芽
接种
芽数
增值
系数 腋芽生长状况
茎段
接种
芽数
增值
系数 腋芽生长状况
3
1 28 1. 25 黄绿色芽较细,长势弱 20 1. 65 黄绿色芽伸长
2 28 1. 89 芽嫩绿色,长而粗壮 20 2. 10 嫩绿色芽长且粗壮
7 28 1. 33 增长小细芽,发黄有萎蔫 20 1. 55 芽发黄,伸长小且细
8 28 1. 43 绿色芽较弱,有斑 20 3. 40 绿色芽长而细
6
1 - - - 20 1. 15 暗绿色芽伸长较小
2 - - - 20 2. 05 浅绿色芽长而粗壮
7 - - - 20 1. 25 芽发黄,伸长小
8 - - - 20 1. 75 暗绿色芽发黄
8
1 27 1. 44 芽枯黄且萎蔫 20 1. 50 芽枯黄,无增长
2 27 2. 13 芽发黄,出现少量斑点 20 1. 65 芽枯黄,无增长
7 27 1. 25 芽枯黄,伸长少,出现斑点 20 1. 40 芽枯黄,无增长
8 27 1. 33 芽枯黄,有伸长,出现黑白斑 20 1. 60 芽枯黄,无增长
·9561·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 11 期 2011 年 11 月
表 5 不同培养基对滇杠柳组培苗生根培养的影响
基本培养基类型 NAA IBA 接种数 生根数 生根率 /% 生长状况
1 /2 MS 0. 3 15 0 0 基部未膨大
1 /2 MS 0. 5 15 0 0 基部膨大,生长良好
1 /2 MS 1. 0 15 0 0 基部膨大,生长一般
1 /2 MS 0. 3 15 2 13. 33 基部膨大,长出根生长良好
1 /2 MS 0. 5 15 8 53. 33 基部膨大,长出根生长良好
1 /2 MS 1. 0 15 0 0 基部膨大,生长良好
MS 1. 0 15 0 0 基部未膨大
MS 2. 0 15 0 0 基部未膨大
MS 4. 0 15 0 0 基部未膨大
培养基诱导茎段产生的愈伤组织最大出愈率为
86. 67%,诱导腋芽萌发率为 56. 67%。其次 3 号培
养基诱导茎段也有显著效果(表 2、表 3) ,如果考虑
成本则 3 号培养基更为经济。
滇杠柳腋芽只有在细胞分裂素浓度高于生长素
时才可萌发,若低于生长素浓度则只能诱导出愈伤
组织。两者比值最好控制在 10 以内,3 至 4 时最为
适宜。除植物生长物质种类和浓度外,其比例也对
滇杠柳芽的诱导有着显著影响。两者都需要先诱导
出愈伤组织后,芽才开始快速萌发生长,可能与愈伤
组织积累一定的营养物质后为芽的生长提供物质基
础有关系。以顶芽为外植体的芽的平均诱导率要比
以茎段为外植体的高。但是在继代初期由于顶芽顶
端优势抑制顶部生长而比腋芽生长慢,但以茎段为
外植体能够抵抗高浓度 2,4-D的毒害作用。
细胞分裂素与生长素的比值越高,繁殖系数越
大,但过高的繁殖系数会造成苗多而细弱,对后续生
根、移栽极为不利;而繁殖系数低一些能得到生长健
壮的苗则更为可取。结果显示茎段腋芽萌发生长的
平均增殖系数比顶芽的高。8 号培养基茎段增殖的
增殖系数高达 3. 40,但由于形成的芽较细,不适于
后期生根基培养。2 号增殖培养基即 MS + 6-BA
2. 0 mg /L + NAA 0. 1 mg /L 为滇杠柳腋芽增殖的最
佳培养基,增殖系数可以达到 2. 05,产生的嫩绿色
芽长而粗壮。NAA 浓度相同时,6-BA 浓度越高增
殖系数越大,而 6-BA的浓度相同时,NAA浓度的变
化并不能引起增殖系数的变化,故在本试验诱导增
殖的过程中 6-BA起主导作用。
激素对试管苗生根起着决定性的作用〔6〕。试
验中滇杠柳不易发根,NAA 不能诱导滇杠柳的有效
生根而 0. 5 mg /L的 IBA能够诱导生根,生根率达到
53. 33%,但需进一步提高。
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