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云南箭竹试管快繁技术研究



全 文 :收稿日期:2014-09-02
基金项目:国家自然科学基金项目(31270677) ;浙江省“十二五”农业新品种选育“竹木育种协作组”课题(2012C12908-3) ;浙江省自然科
学基金重点项目(Z3100366)
作者简介:姬丽粉(1988 -) ,女,硕士,从事林木生物技术与种质创新研究。E-mail:1047626829@ qq. com。通信作者:林新春(1975 -) ,
男,教授,博士,从事竹林培育与利用研究。E-mail:lxc@ zafu. edu. cn
云南箭竹试管快繁技术研究
姬丽粉,王晓芹,林新春
(浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地,浙江 临安 311300)
摘 要 以云南箭竹成熟种胚在 MS(Murashige and Skoog)上诱导的芽作为试验材料,对其试管繁殖进
行研究。结果表明:云南箭竹丛生芽的最佳增殖培养基为 MS + 3 mg·L -1 BA(6-苄基腺嘌呤)+ 1 mg·
L -1 KT(激动素)+ 0. 001 mg·L -1 TDZ(噻苯隆) ,芽丛生长旺盛,增殖系数达到 1. 15;最佳生根培养基
为 1 /2 MS + 3 mg·L -1 IBA(吲哚丁酸) ,生根率达到 100%,根系较长且粗壮;试管苗移栽至泥炭、蛭石、
珍珠岩配制比例为 1∶ 1∶ 1的混合基质中,成活率高达 100%。
关键词 云南箭竹;组织培养;丛生芽;快繁
Rapid Propagation of Fargesia yunnanensis
by Tissue Culture
JI Li-fen,WANG Xiao-qin,LIN Xin-chun
(The Nurturing Station of State Key Laboratory of Subtropical Silviculture,
Zhejiang A&F University,Linan 311300,Zhejiang,China)
Abstract A tissue culture experiment for Fargesia yunnanensis was conducted by taking the
buds induced from mature embryo as explants. The results showed that the optimal medium for
bud multiplication was Murashige and Skoog s (MS)medium supplemented with 3 mg·L -1
BA,1 mg·L -1 KT and 0. 001 mg·L -1 TDZ. Buds grown well with the highest proliferation
rate of 1. 15 on the medium. The most suitable rooting medium was 1 /2 MS supplemented with
3 mg·L -1 IBA. The rooting rate was up to 100%,and the roots were long and thick. Rooted
plantlets were hardened,acclimatized,and transferred to a artificial mixture (peat∶ vermiculite
∶ perlite = 1∶ 1∶ 1)with 100% survival.
Key words Fargesia yunnanensis;Tissue culture;Cluster buds;Rapid propagation
云南箭竹(Fargesia yunnanensis)属禾本科 Poaceae 竹亚科 Bambusoideae 箭竹属 Fargesia,又名昆明实心
竹、香笋竹、黄竹等[1 - 3],是中国特有的优良笋材两用竹种。主要分布在四川的西南部,如西昌、会理、攀枝花
和云南的大理、丽江等地区,适宜生长于气温较低、海拔在 1 500 ~ 2 800 m山坳中,具有较好的抗寒性[2]。由
于云南箭竹具有适应范围广、耐寒性强、竹笋营养物质丰富、口感好等特点,适合在我国西南高海拔山区大力
推广,同时有利于促进退耕还林工作和提高当地农民的经济收入。竹类繁殖主要以埋鞭、埋秆、埋节等传统
方法为主,这种方法耗母竹多、苗运输困难、劳动强度大且繁殖系数低,组织培养可以很大程度上克服这些缺
点[4 - 5]。迄今为止已对箣竹属 Bambusa[6 - 8]、赤竹属 Sasa[9 - 10]、牡竹属 Dendrocalamus[11 - 14]、寒竹属
第34卷 第1期
2 0 1 5 年 2 月
竹 子 研 究 汇 刊
JOURNAL OF BAMBOO RESEARCH
Vol. 34,No. 1
Feb.,2 0 1 5
Chimonobambusa、箬竹属 Indocalamus等 20 余属 70 多个竹种开展了组织培养研究,但目前国内外尚无有关
云南箭竹的组织培养方面的报道,本研究以云南箭竹成熟种子为试验材料,探讨其最适快繁条件,为云南箭
竹的扩繁和产业化生产提供理论依据和技术支持,对箭竹属其他竹种的组织培养具有重要的参考价值。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
实验材料为采自云南的云南箭竹成熟种子,如图 1(a)。试验所用药品均为 Sigma Aldrich产品。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 初代培养 将云南箭竹的种子剥去外壳后,自来水流动冲洗 10 ~ 12 h,用 75%酒精浸泡 30 s,再用
2. 5%的 NaClO(含吐温-20,每 50 mL 加一滴)溶液真空抽滤 30 min,无菌水冲洗 6 次后,在体视显微镜
(OLYMPUS SZ61)下剥离种胚,将种胚接种到 MS培养基上进行丛生芽增殖培养。暗培养 3 d 后,进行光照
培养。诱导出的长势一致的芽作为快速繁殖的实验材料。
1. 2. 2 增殖培养 用于云南箭竹增殖培养的基本培养基为 MS培养基,分别添加不同质量浓度的 BA(1,3,
10 mg·L -1)、KT(0,0. 3,1 mg·L -1)、NAA(0,0. 3,1 mg·L -1)和 TDZ(0、0. 001、0. 01 mg·L -1) ,设计正交
实验共 9 个处理。选取高度约 4 cm的长势一致的丛生芽作为试验材料,每 3 个芽为一丛,1 丛·管 - 1,20 管
·处理 - 1。光照条件培养 4 周后,观察芽的增殖和生长情况。
1. 2. 3 生根培养 选择增殖良好且高度长势一致的丛生芽接种到 1 /2 MS + IBA(吲哚丁酸) (0、1、3、10 mg
·L -1)的生根培养基上,每个处理 20 管,共 4 个处理。光照条件培养 4 周后,观察生根和生长情况。
1. 2. 4 试管苗炼苗和移栽 强光下炼苗 7 d后的云南箭竹试管苗,用温水(30℃)洗净根部培养基,移栽到
泥炭、蛭石、珍珠岩比例为 1∶ 1∶ 1的混合基质中。移栽后进行套袋处理,1 周后开始剪袋,2 ~ 3 周后完全脱
袋。4 周后统计其移栽成活率。
1. 3 培养条件和数据统计分析
基本培养基为 MS,添加不同种类和质量浓度的调节因子,培养基 pH 5. 7,蔗糖含量 30 g·L -1,均用 0.
3% gelrite琼脂固化;光培养条件:温度(25 ± 2)℃,光周期 16 h /8 h,光照强度 2 400 lx;芽增殖系数 =新生总
芽数 /接种总芽数;试管苗根诱导率 =诱导出根的试管苗 /试管苗总数 × 100%。运用 SPSS 17. 0 与 DPS 9. 50
进行数据分析,方差分析采用 Duncan法。
2 结果与分析
2. 1 不同质量浓度激素配比组合对云南箭竹芽增殖和生长的影响
实验结果(表 1)表明,植物激素组合不同,云南箭竹芽增殖和生长情况也不同。从 R值可以看出,激素
对云南箭竹芽增殖影响为:KT > BA > TDZ > NAA。当 BA浓度从 1 mg·L -1增加到 3 mg·L -1时,芽增殖系
数升高,但当浓度增加到 10 mg·L -1时,增殖系数下降;当 NAA浓度从 0 mg·L -1增加到 0. 3 mg·L -1增殖
系数增加,但浓度增加到 1 mg·L -1后,增殖系数没有变化,与其他激素相比,NAA的添加对芽增殖效果不显
著;KT浓度从 0 mg·L -1增加到 0. 3 mg·L -1,再从 0. 3 mg·L -1增加到 1 mg·L -1期间,随着 KT的添加浓
度增大增殖系数升高;当 TDZ 浓度从 0 mg·L -1增加到 0. 001 mg·L -1,增殖系数增加,但当浓度增加到
0. 01 mg·L -1时,增殖系数下降。处理 5 时,芽的增殖系数为 1. 15,芽簇生、叶绿色、长势旺盛,几乎无褐化,
为最适培养基。在丛生芽增殖过程中,部分处理出现生根现象。综上所述,云南箭竹丛生芽最适增殖培养基
为:MS +3 mg·L -1 BA(6-苄基腺嘌呤)+ 0 mg·L -1 NAA + 1 mg·L -1 KT(激动素)+ 0. 001 mg·L -1 TDZ
(噻苯隆)。
2. 2 不同质量浓度的 IBA对云南箭竹生根诱导的影响
以 1 /2 MS为基本培养基,在添加不同质量浓度 IBA 的培养基上对云南箭竹进行生根试验。实验结果
22 竹 子 研 究 汇 刊 第 34 卷
(表 2)表明:随着 IBA浓度的增加,生根数增加。云南箭竹生根相比其他竹种较容易,在不添加 IBA 的 1 /2
MS培养基上生根率已高达 85%,但根纤细;当 IBA浓度增加到 1 mg·L -1时,生根数有所增加,但差异不显
著;但在添加 3 mg·L -1 IBA的培养基上,生根率达到 100%,生根系数较大,根粗壮且长,植株生长良好(图
1c) ;在添加 10 mg·L -1 IBA培养基上,根粗短且生根系数高达 19. 16,但植株根基部膨大,为畸形根,植株发
黄长势较差。综上所述,云南箭竹最佳生根培养基为 1 /2 MS + 3 mg·L -1 IBA。
表 1 不同植物生长调节剂处理的云南箭竹丛生芽增殖情况
Tab. 1 The effects of different plant growth regulators on the bud multiplication of Fargesia yunnanensis
处理
Treatment
植物生长调节剂(mg·L -1)
Plant growth regulators
BA TDZ KT NAA
增殖系数
Multiplication coefficient
长势
Growth situation
1 1 0 0 0 0. 70 ± 0. 0798c 芽较细小,根少且细长
2 1 0. 001 0. 3 0. 3 0. 88 ± 0. 1115b 芽细小,生根
3 1 0. 01 1 1 0. 98 ± 0. 1221ab 芽细小,根短、粗壮、数量多
4 3 0 0. 3 1 0. 93 ± 0. 1043b 芽长势旺盛、叶绿色
5 3 0. 001 1 0 1. 15 ± 0. 1011a 芽簇生、叶绿色、长势旺盛
6 3 0. 01 0 0. 3 0. 95 ± 0. 0847b 芽长势旺盛,叶绿色
7 10 0 1 0. 3 1. 00 ± 0. 0872ab 芽生长健壮,叶色发黄,基部褐化严重
8 10 0. 001 0 1 0. 90 ± 0. 0908b 芽生长健壮,叶色偏黄,基部褐化较严重
9 10 0. 01 0. 3 0 0. 77 ± 0. 0688bc 芽长势差,叶色发黄,基部褐化严重
X1 0. 85 0. 88 0. 85 0. 87
X2 1. 01 0. 98 0. 86 0. 94
X3 0. 89 0. 9 1. 04 0. 94
R 0. 16 0. 1 0. 19 0. 07
表中增殖系数代表平均值 ±标准误;多重比较采用 Duncan法,数值后有相同字母表示差异不显著(P < 0. 05)。X为各因素在同一水平实
验指标(增殖系数)的平均数。R = Xmax - Xmin
Values represent the mean ± standard error. Values followed by the same letter are not significantly different within the same column according to the
least significant difference at P < 0. 05 (Duncan 1955). X mean value of the test corresponding to a factor in the same level. R = Xmax - Xmin
表 2 不同浓度 IBA处理的云南箭竹诱导生根情况
Tab. 2 The effects of different concentrations of IBA on roots induction of Fargesia yunnanensis
IBA /
(mg·L -1)
接种数 /管
Inoculation number / tube
生根率
Rooting rate /%
生根数
Root number /(条)
根状况
Root growth situation
0 20 85 3. 47 ± 0. 3617c 纤细,较长
1 20 94 4. 00 ± 0. 4588c 纤细,较长
3 20 100 8. 37 ± 0. 7844b 粗壮,较长
10 20 100 19. 16 ± 1. 0437b 粗短,根基部膨大
表中生根数代表平均值 ±标准误;多重比较采用 Duncan法,同一栏中有相同字母表示差异不显著(P < 0. 05)。
Values represent the mean ± standard error. Values followed by the same letter are not significantly different within the same column according to the
least significant difference at P < 0. 05(Duncan 1955).
2. 3 试管苗的炼苗和移栽
生根的云南箭竹试管苗在强光下炼苗 7 d,移入泥炭、蛭石、珍珠岩比例为 1:1:1 的混合基质中,进行适
当的养护管理,1 个月后统计其成活率达 100%(图 1d)。
3 结论与讨论
在竹类组织培养过程中,激素的种类及浓度对培养结果有重要的影响,用量虽少但它们对外植体愈伤组
织的诱导和根、芽等器官分化起着重要且明显的调节作用[15],其中生长素和细胞分裂素广泛使用。组织培
养常用的生长素类有 2,4-D、IBA和 NAA,细胞分裂素常用 6-BA、TDZ 和 KT。6-BA 等细胞分裂素可促进细
胞分裂,配合一定量的生长素可共同诱导芽的分化和生长,而 NAA、IAA 等生长素能促进细胞伸长,诱导形
成愈伤组织,合适的浓度还可以诱导植物生根[16 - 17]。
32第 34 卷第 1 期 姬丽粉等:云南箭竹试管快繁技术研究
a.云南箭竹种子;b.云南箭竹在 MS + 3 mg·L -1 BA + 1 mg·L -1 KT + 0. 001 mg·L -1 TDZ培养基中增殖;c.云南箭竹在
3 mg·L -1 IBA培养基中生根;d.云南箭竹炼苗移栽成活后的植株。Bar = 10 mm。
a,Seeds of Fargesia yunnanensis;b,Buds multiplication of Fargesia yunnanensis in MS + 3 mg·L -1 BA + 1 mg·L -1 KT +
0. 001 mg·L -1 TDZ medium;c,Roots induction of Fargesia yunnanensis in 3 mg·L -1 IBA medium;d,Hardening plantlets. Bar =
10 mm.
图 1 云南箭竹的试管快速繁殖
Fig. 1 In vitro rapid propagation of Fargesia yunnanensis
本试验运用正交试验讨论了 BA、TDZ、KT、NAA的组合对云南箭竹试管繁殖的影响,得到以下结论:云
南箭竹试管培养丛生芽最佳增殖培养基为 MS + 3 mg·L -1BA + 1 mg·L -1KT + 0. 001 mg·L -1TDZ。处理
1、2、3 芽均较细小,并伴有生根现象;处理 4、5、6 芽增殖能力强,叶色正常,少数伴有生根现象;处理 7、8、9
芽粗壮,叶色偏黄,近无根且基部褐化较严重。较低质量浓度的 BA 既能在一定程度上促进增殖,也可以促
进芽的伸长生长,但较高浓度的 BA则明显抑制不定根和不定芽的形成,且培养基中呈现不同的褐化现象,
其褐化程度与 BA浓度呈正相关。卓仁英[18]等认为当 BA 过高时可能会对植株生长起到一定的抑制或毒
害,与本实验的研究结果一致。TDZ具有很高的细胞激动素活性,并且植物的生长发育及细胞分裂对低浓度
的 TDZ表现非常敏感,在植物组织培养中通过独立或与其他生长调节物质共同对植物细胞起到诱导和调节
作用,本实验中,最适培养中 TDZ含量为 0. 001 mg·L -1。
在试管快速繁殖中,培养基中添加一定质量浓度的生长素更有利于诱导生根。云南箭竹生根较容易,本
实验中在 1 /2 MS 培养基上生根率已达 85%,但根较细不利于移栽成活。随着 IBA 浓度的增加,生根数增
加。在培养基中添加 3 mg·L -1 IBA时,试管苗生根率最高,根粗壮、发达,生长最好。当培养基中添加 10
mg·L -1 IBA 时,高浓度的生长素添加导致产生的根较短且膨大,为畸形根,植株长势较差,这与张有珍
等[19],宋李玲等[20]的研究结果相同。将生根的云南箭竹组培苗在强光下炼苗一周,移栽于等配制比的泥
炭、蛭石、珍珠岩的混合基质中,经合理养护和管理,4 周后成活率达到 100%。
目前关于箭竹属的快繁研究较少,尚没有关于云南箭竹组培的相关报道。本文以云南箭竹成熟种胚诱
42 竹 子 研 究 汇 刊 第 34 卷
导出的丛生芽为实验材料,设计正交实验研究激素配比对云南箭竹的丛生芽增殖和生长的影响,之后对试管
苗进行生根诱导、炼苗和移栽获得完整植株,对箭竹属其他竹种的组织培养具有重要的参考价值。但是由于
竹子开花难、开花周期不定、结实率较低,种子获得难度大。所以需要对以其幼嫩茎尖、幼枝节段为外植体的
快繁做进一步的研究。
参 考 文 献
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52第 34 卷第 1 期 姬丽粉等:云南箭竹试管快繁技术研究