免费文献传递   相关文献

兰州百合组织培养及快速繁殖技术研究



全 文 :广西科学院学报  2015,31(1):49~53
Journal of Guangxi Academy of Sciences  Vol.31,No.1 February 2015
网络优先数字出版时间:2015-01-14
网络优先数字出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/45.1075.N.20150114.1035.012.html
收稿日期:2014-10-12
修回日期:2014-12-09
作者简介:张红岩(1980-),女,助理研究员,主要从事植物组织
培养及转基因方面的研究。
*广西科学院基本科研业务费资助项目(12YJ25SWS22)资
助。
**通讯作者:孙文波(1976-),男,助理研究员,主要从事生物
技术方面的研究,E-mail:swblcy1320@163.com。
兰州百合组织培养及快速繁殖技术研究*
Studies on Tissue Culture and Rapid Propagation of
Lifium davidi var.Unicolor(Hoog)Cotton
张红岩,周 兴,莫勇生,唐 峰,孙文波**
ZHANG Hong-yan,ZHOU Xing,MO Yong-sheng,TANG Feng,SUN Wen-bo
(广西科学院生物研究所,广西南宁 530007)
(Biology Institute,Guangxi Academy of Sciences,Nanning,Guangxi,530007,China)
摘要:【目的】建立适于兰州百合(Lilium davidii var.Unicolor(Hoog)Cotton)的快速无性繁殖技术,为食用
兰州百合试管苗规模化生产提供技术参考。【方法】以球根鳞片为外植体,采用不同消毒方法、取材部位、接种
方法和植物生长调节剂及其浓度配比,筛选适合的诱导、增殖和生根培养基。【结果】球根鳞片先用75%酒精
处理后,用10%的次氯酸钠与0.13%的升汞等体积混合液消毒,再用0.13%升汞消毒为最佳消毒方式;接种
选择与鳞茎盘相连的下部鳞片为初代培养的最佳外植体;外植体在 MS+6-BA 1.5mg/L+GA30.8mg/L+
2,4-D 1.0mg/L的培养基中,能诱导出较多长势健壮的不定芽;在 MS+6-BA 1.0mg/L+ NAA 0.1mg/L
的培养基中,增殖倍数达1.25;而生根培养以 MS+NAA 0.6mg/L+IBA 0.1mg/L为最佳,生根苗生长良
好,生根率达100%。【结论】获得适合兰州百合快速繁殖的培养基配方,建立了兰州百合的快速繁殖技术。
关键词:兰州百合 外植体 鳞片 离体培养
中图分类号:S339.4  文献标识码:A  文章编号:1002-7378(2015)01-0049-05
Abstract:【Objective】The technology of rapid clonal propagation for Lilium davidii var.Uni-
color(Hoog)Cotton was established.It can be used for Lilium davidii var.Unicolor
(Hoog)Cotton tube seedlings factory production.【Methods】Using the bulb scales as the ex-
plants,the effects of different sterilization method,test types,inoculation methods,and
plant growth regulators with different concentration on inducement and proliferation were
compared.【Results】The results showed that the optimal disinfection method was 75%alco-
hol treatments folowed with the mixture of 10%sodium hypochlorite and 0.1%corrosive
sublimate(1∶1)and 0.1%corrosive sublimate.The optimal explants for primary cultured
was the lower scales that connect to vittata.The best induction medium was MS+6-BA 1.5
mg/L+GA30.8mg/L+2,4-D 1.0mg/L.It could induce more and stronger shoots.The op-
timal scales medium for subculture was MS with 6-BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L.The opti-
mal medium for rooting was MS+NAA 0.6mg/L+IBA 0.1mg/L with 100%the rooting rate.
【Conclusion】The optimal rapid propagation medium for Lilium davidi var.Unicolor(Hoog)Cotton
was identified.The high tissue culture and rapid
propagation system of Lilium davidi var.Unicolor
(Hoog)Cotton was established.
Key words:Lilium davidii var.Unicolor(Hoog)
Cotton,explant,scales,isolated culture
0 引言
  【研究意义】兰州百合(Lilium davidii var.
DOI:10.13657/j.cnki.gxkxyxb.2015.01.006
Unicolor(Hoog)Cotton)是百合科(Liliaceae)百合
属(Lilium )多年生球根作物,属单子叶草本植物,
其鳞茎瓣厚、丰润、口感甜美,具有很高的营养及经
济价值[1,2],在我国的食用百合中品质最好[3]。随着
兰州百合需求量的增加,百合种植面积不断扩大,兰
州百合种球的需求量也将大幅度上升。百合种球的
繁殖方式主要为有性繁殖和无性繁殖,有性繁殖依
靠开花授粉形成的种子。种子繁殖虽能获得大量健
康的幼苗,但存在授粉不亲合及胚发育早期死亡的
现象,结实率很低,即使获得一定量的种子,然而这
些种子发芽缓慢,一般需栽培5~6年方能开花及再
次结实,周期漫长,故在生产实践中很少采用[4]。无
性繁殖主要依靠鳞片扦插和分株小鳞茎,前者的弊
端是鳞片容易腐烂,尤其是经过多代繁殖后,常导致
种球感染病毒,造成品质退化快、不能重复利用[5];
后者的弊端是种球数量少,不能满足生产需求。百
合的组织培养具有用种量少、繁殖系数高的优点,可
解决因持续进行营养繁殖而引起的种球退化现象,
并在短时间内生产大量优质脱毒种苗,从而为生产
提供种植材料。【前人研究进展】百合的组织培养始
于20世纪50年代,Robb[6]首先利用百合鳞片进行
组织培养获得成功,近年国内通过组织培养快速繁
殖百合种苗的报道增多[7~10],但多数侧重于切花百
合不同外植体对百合再生效果的研究,或是百合试
管内结鳞茎及小鳞茎移栽成活的研究[11,12]。【本研
究切入点】有关兰州百合鳞片的选择和消毒处理,鳞
片的切割及摆放方式,诱导、继代及生根培养基优化
等方面的研究较少。【拟解决关键问题】以建立完善
的无病毒食用兰州百合快繁技术为目标,通过优化
百合鳞片的消毒处理方式获得外植体,对影响百合
鳞片萌发的鳞片切割及放置方式、鳞片继代及生根
培养等诸多影响因素进行详细研究,为食用兰州百
合试管苗规模化生产提供技术参考。
1 材料和方法
1.1 材料
  供试材料兰州百合根球由广西永福县农业局提
供。所用试剂购自南宁市柏烯坦生物试剂经营部,
均为国产分析纯级。
  所用培养基均为 MS基本培养基中添加4.5g/
L琼脂粉、30g/L蔗糖以及不同种类的激素,pH值
为5.8。其中,启动培养基中加入6-BA 、2,4-D和
GA3;继代培养基中加入6-BA和 NAA;生根培养
基中加入NAA和IBA。
1.2 方法
1.2.1 外植体消毒
  选取健康、饱满的兰州百合鳞茎,剥去表面腐烂
干枯的鳞片,留取内部清洁、完整的鳞片,然后放入
滴加有2滴洗洁精的自来水中浸泡5min,后流水
冲洗20min,转入超净台,用75%酒精浸泡30s后
等分成3份,分别采用(1)0.1%升汞浸泡8min,无
菌水冲洗3次;(2)10%的次氯酸钠和0.1%升汞等
体积混合,浸泡8min,无菌水冲洗3次;(3)10%的
次氯酸钠和0.1%升汞等体积混合,浸泡5min,无
菌水冲洗1次,再用0.1%升汞浸泡3min,无菌水
冲洗3次后备用。外植体得率=(未污染外植体/外
植体总数)×100%。
1.2.2 不同植物生长调节剂及浓度配比对鳞片不
定芽诱导的影响
  将消毒过的鳞片边缘薄的部分切除,然后近轴
面向上接种于添加不同植物生长调节剂的培养基中
进行不定芽诱导,每个处理重复3次,每个重复50
个外植体。培养条件:培养室温度为26~28℃,光
强2200lx,光照周期为12h/24h。培养过程中统
计污 染 率,培 养 50d 后 统 计 不 定 芽 诱 导 率。
诱导率=(生成鳞茎的鳞片数/接种鳞片数)×
100%。
1.2.3 切割和放置方式对鳞片不定芽诱导的影响
  将消毒后的鳞片随机分为2份,1份鳞片先把
周边切掉,然后横切成上、中、下3部分,另1份鳞片
纵切为左、中、右3部分,每种切法的鳞片分别接种
于启动培养基(MS+BA 1.5mg/L+2,4-D 1.0
mg/L+GA31.0mg/L)上,放置方式分为近轴面向
上和向下各半,每个处理重复3次,每个重复100个
外植体。培养条件同1.2.2节,培养30d后统计萌
发情况。
1.2.4 不同激素浓度配比对鳞片不定芽增殖的
影响
  将外植体初代培养获得的不定芽离体后接种于
不同激素浓度配比的继代培养基上(表4),每个处
理重复3次,每个重复接种60个不定芽。培养条件
同1.2.2节,培养过程中观察不定芽的长势,30d后
统计增殖系数。
1.2.5 不同激素浓度配比对不定芽生根的影响
  将继代培养基中长势较好的鳞茎转入不同激素
浓度配比的生根培养基中(表5),每个处理重复3
次,每次重复50个外植体,每瓶接种5个,培养条件
同1.2.2节,20d后统计根部发育情况。生根率=
05 广西科学院学报 2015年2月 第31卷 第1期
(生根的芽数/接种的总芽数)×100%。
2 结果与分析
2.1 不同的消毒处理方法对鳞片萌发的影响
  经过消毒处理的鳞片,如果消毒时间过长,鳞片
的活力降低甚至死亡;时间过短则灭菌不彻底,导致
污染率过高。经过方法(1)、(2)和(3)消毒处理后的
鳞片培养大约1周之后能够确定污染率,且鳞片的
颜色也会发生变化,由乳白色变为浅绿色,不同消毒
方法处理过的鳞片其萌发程度不同。由表1可以看
出,方法(3)处理过的鳞片得率最高为59%,且转绿
时间也较短。只有转绿的鳞片最终才能诱导出芽,
而且转绿时间越短,表明鳞片受到的毒害越小,同时
诱导出芽的时间也越短[13]。因此,消毒方式(3)是
适用于兰州百合鳞片的消毒方式,既可以有效灭菌,
又能保证较高的成活率和较短的诱导时间。
表1 不同消毒处理方法对兰州百合鳞片消毒的影响
Table 1 Effect of different disinfection treatments on bulbs
fromLilium davidi var
消毒方式
Disinfection
treatments
接种数(块)
Number of
explants
污染数(块)
Number of
polution
得率
Yield(%)
转绿时间
Turn green
time(d)
(1) 100  63  37  13
(2) 100  52  48  10
(3) 100  41  59  5
2.2 不同植物生长调节剂及浓度配比对不定芽诱
导的影响
  从表2可知,鳞片在不同植物生长调节剂及浓
度配比的启动培养基上,其形态和颜色变化都会有
明显不同,不定芽芽点出现时间及其长势都不同,其
中在配方 MS+6-BA 1.5mg/L+GA30.8mg/L+
2,4-D 1.0mg/L的启动培养基上不定芽诱导效果
最好,从乳白色到浅黄色再到浅紫色需要25d左
右,此时鳞片开始萌动出现芽点,接着鳞片变为绿紫
色,芽点长大成为小鳞茎,且长势最好。而在其他配
方的启动培养基上鳞片不定芽萌发较慢,不定芽数
量少且长势弱。
2.3 外植体切割和放置方式对鳞茎形成的影响
  由表3可以看出,鳞片放置和切割的方式对其
增殖率有显著影响。前期实验表明:近轴面向下放
置的外植体萌发慢,且系数非常低,而近轴面向上放
置的萌发快,所以在中后期的实验过程中均采取近
轴面向上的放置方式。而切割方式实验表明:横切
的下部萌发率最高,中部次之,上部最低;纵切的中
部萌发率最高,左部和右部差异不明显,但是横切的
中部萌发率又高于纵切的中部。因此,取百合鳞片
横切的下部为外植体且近轴面向上放置,萌发快且
萌发率高。
表2 不同植物生长调节剂及浓度配比对不定芽诱导的
影响
Table 2 Effect of different hormone and concentration ratio
on adventitious bud induction
浓度
Concentration
(mg/L)
6-BA  2,4-D  GA3
诱导率
Induction
rate(%)
生长特征
Growth status
1.0  0.8  0  9
鳞片变化较慢,2个月后
才转绿
Scales change slowly,af-
ter 2 months to turn
green
1.0  0.8  0.8  27
鳞片变化较慢,10d后
转绿
Scales change slowly,af-
ter 10days to turn green
1.5  1.0  0  33
鳞片萌发较快,7d出现
少量芽点
Scales germination fas-
ter,7dminor bud points
1.5  1.0  0.8  58
鳞片萌发快,5d转绿,且
边缘出现较多芽点
Scales germination fas-
ter,after 5days to turn
green and the edge ap-
peared more buds
2.0  1.0  0.8  41
鳞片萌发快,产生膨松愈
伤组织,出芽较少
Scales germination fas-
ter,but the scales gener-
ated Loose Calus and
appeared less buds
表3 外植体切割和放置方式对鳞茎形成的影响
Table 3 Effect of cut and place way on bulb formation
切割方式
Cut way
放置方式
Place way
接种数(块)
No.of
explants
转绿率
Turn green
rate(%)
分化率
Differen-
tiation
rate(%)
横切上
On the cross
近轴面向上
Adaxial side 100  90  53
近轴面向下
The near axis
oriented
100  90  36
横切中
In the cross
近轴面向上
Adaxial side 100  96  79
横切下
Under
the cross
近轴面向上
Adaxial side 100  97  97
纵切左
Longitudinal
left
近轴面向上
Adaxial side 100  95  81
纵切中
In the
longitudinal
近轴面向上
Adaxial side 100  96  92
纵切
Longitudinal
right
近轴面向上
Adaxial side 100  94  80
2.4 不同激素浓度配比对不定芽增殖的影响
  转入继代培养基中增殖培养所用的小鳞茎为初
15张红岩等:兰州百合组织培养及快速繁殖技术研究     
代培养阶段所得,培养20d左右,在转接的小鳞茎
基部形成新的不定芽,继而长成新的小鳞茎。由表
4可以看出,在不添加任何激素的 MS空白培养基
上,鳞茎产生小鳞茎比较少,增殖系数仅为0.12,且
生长较弱;在只添加6-BA的培养基上,鳞茎均能产
生小鳞茎,且随着6-BA浓度的增加,增殖系数也提
高,当6-BA 浓度为1.0mg/L时,增殖系数达到
1.05,但是当6-BA浓度提高到1.2mg/L时,鳞茎
出现变异现象;在只添加NAA的培养基上,增殖系
数几乎为0,并会产生较多的根。而在同时添加6-
BA和NAA的培养基上,均有一定程度的增殖,当
6-BA和NAA浓度分别为1.0mg/L和0.1mg/L
时,增殖系数达到1.25;但是当6-BA 和NAA浓度
分别为1.0mg/L和0.5mg/L时,鳞茎出现变异,
且增殖系数降低。实验结果表明,MS+6-BA 1.0
mg/L+NAA 0.1mg/L的继代培养基增殖系数最
高,继代苗生长整齐,抽生叶片较长,长势最好。
表4 不同激素组合对兰州百合鳞茎增殖的影响
Table 4 Effects of different combinations of 6?BA and NAA
on proliferation of bulbs fromLilium davidi var
浓度
Concentration
(mg/L)
6-BA  NAA
接种数(块)
Number of
explants
新小鳞
茎数(个)
Number of
induced bulb
增殖
倍数(倍)
Proliferation
multiple
0  0  60  7  0.12
0.2  0  60  12  0.2
0.4  0  59  23  0.39
0.6  0  60  38  0.63
0.8  0  58  49  0.85
1.0  0  60  63  1.05
1.2  0  60  49  0.82
0  0.1  56  2  0.04
0  0.5  57  1  0.02
1.0  0.1  59  74  1.25
1.0  0.5  60  51  0.85
2.5 不同激素浓度配比对不定芽生根的影响
  转入生根培养基的兰州百合小鳞茎,在8~15d
之内在鳞茎底部都会产生白色的突起,然后逐渐成
长为根系。由表5可以看出,不添加任何激素的空
白培养基,根点出现的较晚,并且根较弱,条数最少,
而在添加了激素的培养基上,都有较高的生根率,其
中以 MS+ NAA 0.6mg/L+IBA 0.1mg/L表现
最好,根点出现早,根粗壮且整齐,根的条数也最多,
所以选为兰州百合的生根培养基。
表5 不同激素浓度对比对不定芽生根的影响
Table 5 Effects of different hormone concentrations of NAA
or IBA on rooting
浓度
Concentration
(mg/L)
NAA IBA
接种数(个)
Number
of explants
生根时间
Rooting
time(d)
根系发育情况
Status of
root growth
生根率
Rooting
rate(%)
0  0  50  25
有弱小根点出现
Weak root point-
ed
17.6
1.0  0  50  8~10
过于膨大,畸形
Overly  inflated,
malformation
31
0.8  0  50  8~10
膨大,参差不齐
The roots dilated,
uneven
31.8
0.6  0  50  9~11
根细长
Roots slender 89.3
0.6  0.1  50  11~12
根系粗壮、整齐
Roots stout,neat 100
0.4  0.1  50  12~14
较粗壮
Relatively thick 97.6
0.2  0.2  50  15~17
细短
Short and thin 96.7
3 讨论
  在百合组织培养过程中,不同消毒剂对百合鳞
片的消毒效果影响显著,根据消毒效果及对外植体
的伤害程度筛选出适合兰州百合鳞片的最佳消毒方
式:75% 酒精处理后,再用 10% 的次氯酸钠与
0.13%的升汞等体积混合对鳞片消毒,再用0.13%
升汞消毒。通过比较不同鳞片位置的分生能力可
知:靠近鳞茎盘下部的鳞片分生能力较强,这可能是
由于受极性支配,鳞片基部和近轴端表现出最大的
发生潜力,所以接种时应选择与鳞茎盘相连的下部
鳞片为初代培养的最佳外植体,这与王爱勤等[11]和
屈姝存等[14]所报道的结果一致。
  植物生长调节剂对离体组织的生长发育起关键
作用,培养基中植物生长调节剂的种类和浓度调节
对兰州百合植株的再生方式和器官分化具有重要作
用,适当的激素组合能够高效诱导百合芽的分化、增
殖及根的生长。本研究获得的最佳诱导培养基为
MS+6-BA 1.5mg/L+GA30.8mg/L+2,4-D 1.0
mg/L,使用该培养基能诱导出较多长势健壮的兰州
百合不定芽。其中,添加一定浓度的GA3可以缩短
诱导时间,增加诱导率,GA3在诱导植物分化及开花
方面有许多报道,但在促进兰州百合芽分化方面的
研究还未见报道,有关具体作用机理还需进一步
研究。
25 广西科学院学报 2015年2月 第31卷 第1期
  在进行兰州百合的根诱导时,NAA浓度偏高
或偏低都会降低小鳞茎生根的能力,0.6mg/L是促
进小鳞茎生根的最佳浓度;添加0.1mg/L的IBA
能使根更健壮和整齐。所以兰州百合生根培养基以
MS+NAA 0.6mg/L+IBA 0.1mg/L为最佳,生
根率达100%,生根苗生长良好,这与前人的研
究[1,4]稍有出入,可能是基因型和外植体差异所致。
参考文献:
[1] 王刚,杜捷,李桂英,等.兰州百合和野百合组织培养及
快速繁殖研究[J].西北师范大学学报:自然科学版,
2002,38(1):69-71.
Wang G,Du J,Li G Y,et al.Study on tissue culture
and clonal propagation of Lilium davidii var.Unicolor
(Hoog)Cotton and Lilium brownii F.E.Brown ex
Mielez[J].Journal of Northwest Normal University:
Natural Science,2002,38(1):69-71.
[2] 马君义,赵小亮,张继,等.兰州百合的研究进展[J].塔
里木大学学报,2005,17(4):53-56.
Ma J Y,Zhao X L,Zhang J,et al.Research progress of
Lanzhou Lily[J].Journal of Tarim University,2005,17
(4):53-56.
[3] 胡晓文,罗兆荣,喻晚之,等.食用百合的离体快繁研究
[J].现代园艺,2006,12:7-8.
Hu X W,Luo Z R,Yu W Z,et al.Study onin vitrorap-
id propagation of edible Lily[J].Xiandai Horticulture,
2006,12:7-8.
[4] 刘雅楠.兰州百合不同外植体培养及其优化研究[D].
兰州:甘肃农业大学,2008.
Liu Y N.Lanzhou Lily of Different Explants and Opti-
mization Research[D].Lanzhou:Gansu Agricultural
University,2008.
[5] 金波,末慧茹.球根花卉[M].北京:中国农业出版社,
1999.
Jin B,Mo H R.Flowering Bulbs[M].Beijing:Chinese
Agriculture Press,1999.
[6] Robb S M.The culture of excise tissue from bulb
scales of Lilium specioum Thun[J].J Exp Bot,1957
(8):348-352.
[7] 陈丽静,殷小娟,李俊岚,等.细叶百合鳞片诱导与遗传
转化组培体系的建立[J].西南农业学报,2013,26(2):
718-722.
Chen L J,Yin X J,Li J L,et al.Induction of Lilium
pumilumbulb and establishment of genetic transforma-
tion’s tissue culture system[J].Southwest China Jour-
nal of Agricultural Sciences,2013,26(2):718-722.
[8] 刘静.兰州百合快速繁殖研究[J].南方农业学报,
2011,42(8):839-842.
Liu J.Study on the rapid propagation of Lanzhou Lily
[J].Southern Journal of Agricultural Sciences,2011,
42(8):839-842.
[9] 韩华丽,郭成金.兰州百合的组织培养[J].天津师范大
学学报:自然科学版,2009,29(3):62-65.
Han H L,Guo C J.The tissue culture method of
Lanzhou Lily[J].Journal of Tianjin Normal Universi-
ty:Natural Science Edition,2009,29(3):62-65.
[10] 潘佑找,柯尊涛,赵宇瑛.不同外植体对兰州百合组织
培养的影响[J].安徽农学通报,2007,13(19):242-
245.
Pan Y Z,Ke Z T,Zhao Y Y.The effects of Lilium
davidii var.Unicolor of tissue culture due to different
explants[J].Anhui Agricultural Science Buletin,
2007,13(19):242-245.
[11] 王爱勤,周岐伟,何龙飞,等.百合试管内结鳞茎的研
究[J].广西农业大学学报,1998,17(1):71-75
Wang A Q,Zhou Q W,He L F,et al.Study on the
bulblet formation in tube of Lilium longiflorum L.
[J].Journal of Guangxi Agricultural University,
1998,17(1):71-75.
[12] 王爱勤,何龙飞,周琼,等.百合试管苗的移栽对比试
验[J].广西农业生物科学,1999,3:187-190.
Wang A Q,He L F,Zhou Q,et al.A comparative
study on Lily plantlet transplanting[J].Journal of
Guangxi Agricultural and Biological Science,1999,3:
187-190.
[13] 郭海滨,雷家军.卷丹百合鳞片及珠芽组织培养研究
[J].中国农学通报,2006,22(2):72-74.
Guo H B,Lei J J.The bulb scale and bulblet culture in
vitro of Lilium lancifoliumThunb[J].Chinese Agri-
cultural Science Buletin,2006,22(2):72-74.
[14] 屈姝存,刘先明,周朴华,等.百合鳞片细胞形态发生
中生理生化特性研究[J].生命科学研究,1998,2
(4):288-294.
Qu S C,Liu X M,Zhou P H,et al.Study on the chan-
ges and comparison of physiology in the morphogene-
sis of scale explants of Lily in vitro[J].Life Science
Research,1998,2(4):288-294.
(责任编辑:陆 雁)  
35张红岩等:兰州百合组织培养及快速繁殖技术研究