全 文 :6种真菌诱导子对V3蝴蝶兰组培苗生长的影响
陈金花1, 石 蕾2, 王 存1, 杨光穗1
(1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室,
海南 儋州 571737;2.南京林业大学森林资源与环境学院,江苏 南京 210037)
摘 要:为优化蝴蝶兰种苗快繁技术体系,探索一种无激素培养的蝴蝶兰组培方法,将从野生兰中分离得到的 6
种菌根真菌制成真菌诱导子分别按 40、60、80 mL/L 的剂量加入到基础培养基中,研究其对 V3 蝴蝶兰组培苗生长的
影响。结果表明:培养 90 d后,处理 1、2等 13个处理均能极显著地促进鲜重的增长,其中处理 6、13、16和处理 18效
果最佳;处理 9、10、13 的叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素(a+b)的含量均极显著高于 CK。 结合对鲜重和叶绿素的影响,添
加 40 mL/L的 Y5、80 mL/L 的 Y3最适合用于对蝴蝶兰组培苗的促生生产中。
关键词: 真菌诱导子;蝴蝶兰;组织培养
中图分类号: S682.31 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2014)04-0048-04
Effects of six kinds of fungal elicitor on platelet
growth of Phalaenopsis V3 seedling
CHEN Jin-hua1,SHI Lei2,WANG Cun1,YANG Guang-sui1
(1.Tropical Crops Genetic Resources Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop
Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China,Ministry of Agriculture,Danzhou 571737,China;
2.College of Forest Resources & Environment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)
Abstract: To optimize technical system of rapid propagation of Phalaenopsis seedling, we try to find a hormone-free
method. This paper studied the effects of six kinds of fungal elicitor isolated from the wild Orchids’s roots on platelet
growth of Phalaenopsis V3 seedling. 40, 60, 80 ml/L fermentation liquid was added to the plant culture media, training 90
d, we analyzed fresh weight and chlorophyll content. Results showed that compared with the control group, 13 kinds of
treat- ments was found to significantly increase the fresh weight (P<0.01), and that the inducing effects were in the order of
trt6 > trt13>trt16>trt18. Compared with the control group, trt9, trt10 and trt13 were found to significantly increase the
chlorophyll content (P<0.01). It can be concluded that, combined with the effect on fresh weight and chlorophyll, adding 40
ml/L Y5 or 80 ml/L Y3 is suited for the Phalaenopsis V3 seedling.
Key words: fungal elicitor;Phalaenopsis;tissue culture
收稿日期:2013-09-30
基金项目:国家公益性行业 (农业 )科研专项 (201203071);
海南省科技成果示范推广专项(SQ2013CGSF0006);科技部农业
科技成果转化项目(2011GB2E200006)
作者简介:陈金花(1982-),女,硕士 ,助理研究员 ,E-mail:
yaqiu@163.com
通讯作者:杨光穗(1972-),女,副研究员,E-mail:suiguangya
ng@yahoo.com.cn
组织培养技术的普及,给生产者带来了最大的生产
量和资源集约化,但在继代培养中往往会由于激素累积
过量和继代培养系数过高等原因造成了组培苗变异、玻
璃化等现象的发生,这不仅使种苗不能保持克隆体的优
良特性还造成了生产的浪费 。 真菌诱导子 (Fungal
elicitor)是来源于真菌细胞提取物或分泌物的一种特定
的化学信号,在植物与真菌的相互作用中,能快速、高度
专一和选择性的诱导植物特定基因的表达,进而活化特
定次生代谢途径,积累特定目的的次生代谢产物[1]。因其
含有大量的几丁质、多糖、寡糖、多肽、脂肪酸、蛋白质、
糖蛋白和糖脂等物质[2],可提高植物的生物量、次生代谢
产物、多糖含量、酶活性等有效成分。 迄今为止,已有许
多证据表明,真菌对植物次生代谢的诱导属于防御反应
的范畴[3]。 但并不是所有的真菌诱导子对某一次生代谢
产物都会产生促进作用,有的甚至是抑制作用,诱导子
种类、诱导子浓度、诱导子加入时间以及诱导的时间长
短等多种因素都会密切地影响到诱导子的作用和效果。
随着兰科共生真菌为人们所认知,将真菌诱导子应用到
组织培养中的优势也体现了出来。于是将真菌诱导子应
用到兰科植物组织培养和细胞悬浮液培养中,以高效率
地获得组培物和次生代谢产物,已成为学者们竟先开展
的研究课题,这方面成功实例也很多。
蝴蝶兰 Phalaenopsis在当今花卉市场中扮演着重要
的角色,每年种苗的生产和销售十分乐观。 其中 V3蝴蝶
兰是白色大花系品种, 以清新高雅的气质倍受年轻人的
广东农业科学 2014 年第 4期48
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DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2014.04.029
青睐。 本研究将 6种分离自野生兰花的菌根真菌制成诱
导子后添加到 V3蝴蝶兰组培苗培养基中,研究其对种苗
生长的影响,并设计不同浓度的真菌诱导子,筛选出最佳
的真菌诱导子和其浓度, 以期为未来将真菌诱导子利用
到蝴蝶兰等商品兰的种苗生产中提供基础资料和指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取具有 1~2条根、3~4片叶、生长状况一致的 V3
蝴蝶兰组培苗。
1.2 试验方法
将从野生兰分离得到的 6 个菌根真菌 Y1~Y6 在
PDA 平板培养基上培养 7 d 后,用直径为 0.5 cm 的打
孔器打孔,并将菌饼接种到预先分装、灭菌的 PDA 液
体培养基(每瓶 250 mL)中,每瓶接种 1 个菌饼,120 r/
min 摇床震荡培养 7 d,待菌丝体充分生长后收获。 用
果汁机将菌丝体打碎后与菌液混合, 配制成真菌诱导
子,121℃灭菌 20 min后备用。
以 1/2MS 培养基+3%蔗糖+0.6%琼脂为基础培养
基, 分别将 Y1~Y6 号真菌诱导子按 40、60、80 mL/L 4
个梯度分别添加到基础培养基中,共 18 个处理,以不
添加真菌诱导子作对照。
在超净工作台上用万分之一电子天平精确称取组
培苗,然后接种到含不同浓度诱导子的培养基中,置于
3 000 lx、12 h/d的条件下培养,25℃、 相对湿度 70%~
75%,每个处理接种 30株,每瓶 5株,共 6瓶。
1.3 测定项目及方法
鲜重: 各处理 V3 蝴蝶兰组培苗接种培养 90 d 后
收获组培物,清水洗净根部的培养基后自然风干,然后
用万分之一电子天平称取组培苗的鲜重。
叶绿素 a、 叶绿素 b 和叶绿素 a+b 含量 : 称取
0.5000 g 左右的健康叶片,切碎,用 25 mL 丙酮-乙醇
溶液(V80%丙酮︰V95%乙醇=1︰1)避光浸提 24 h,U-2910 型
紫外可见分光光度计测量上清液在 645、663 nm 波长
下的吸光度 A645、A663,计算叶绿素 a、叶绿素 b及叶绿素
a+b含量:
Ca(mg/g)=(12.71A663-2.59A645)V/1000w
Cb(mg/g)=(22.88A645-4.67A663)V/1000w
Ca+b(mg/g)=(8.04A663+20.29A645)V/1000w
试验数据先经 Excel软件进行初步处理,然后采用
SAS9.0版数据分析软件进行方差分析(ANOVA)。
2 结果与分析
2.1 真菌诱导子对 V3蝴蝶兰组培苗鲜重的影响
真菌诱导子处理 V3蝴蝶兰组培苗 90 d后,称取组
培苗的鲜重。 处理 1、处理 2等 13个处理均能极显著地
促进蝴蝶兰组培苗的生长,其中处理 6、处理 13、处理 16
和处理 18 的处理效果最佳(图 1、表 1),以处理 6 鲜重
增长量最大、达 0.2379 g,然后依次是处理 16的鲜重增
长量为 0.2369 g、处理 18 的鲜重增长量为 0.2241 g、处
理 13的鲜重增长量为 0.2123 g。3个不同浓度的 Y1、Y5
和 Y6均有利于组培苗鲜重的积累, 并且最佳的处理浓
度为 40 mL/L。 处理 10的鲜重增长量虽然低于 CK,但
与 CK之间差异不显著。 蝴蝶兰组培苗鲜重增长量的大
小依次为:处理 6>处理 16>处理 18>处理 13>处理 2>处
理 9>处理 4>处理 15>处理 1>处理17>处理 3>处理 8>处
理 14>处理 7>处理 12>处理 5>处理 11, 添加 80 mL/L
的 Y2、40 mL/L 或 80 mL/L 的Y6、40 mL/L 的 Y5 均非
图 1 处理 6、16、18、13 蝴蝶兰组培苗生长状况
苗鲜重(g)诱导子浓度(mL/L)真菌处理
表 1 真菌诱导子对 V3 蝴蝶兰组培苗鲜重增量的影响
CK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
0
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
0.0536hF
0.1656bcdeABCD
0.2098abcAB
0.1518cdeABCDE
0.1971abcAB
0.0700ghEF
0.2379aA
0.1029efghCDEF
0.1472cdefABCDE
0.2027abcAB
0.0474hF
0.0643ghEF
0.0837fghDEF
0.2123abcAB
0.1221defgBCDEF
0.1741abcdABC
0.2368aA
0.1602bcdeABCD
0.2241abA
注:表中同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著,大
写英文字母不同者表示差异极显著,表 2 同。
49
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常有利蝴蝶兰组培苗生物量的积累。
2.2 真菌诱导子对 V3蝴蝶兰组培苗叶绿素含量的影响
叶绿素含量是反映植物生长状态的一个指标,叶
绿素 a 和叶绿素 b 含量的测定对分析植物的光合生理
和逆境生理具有重要意义, 测量叶绿素含量对了解真
菌诱导子对植物体作用十分必要[4]。 经方差分析和多重
比较(表 2),处理 9、处理 13 的叶绿素 a、叶绿素 b、叶
绿素 a+b 的含量均极显著高于 CK。 其中处理 13 的叶
绿素 a+b 含量最高,达 0.2016 mg/g;其次是处理 9,叶
绿素 a+b 含量为 0.1922 mg/g; 处理 10 的叶绿素 a、叶
绿素 a+b 含量极显著高于对照, 而对叶绿素 b 无显著
影响;处理 16、处理 18 等的叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素
a+b含量与 CK差异均不显著。 可见,处理 13即添加量
为 40 mL/L 的 Y5 更利于 V3 蝴蝶兰组培苗光合能力
的提高。 光、温度、营养元素、氧、水等都会影响叶绿素
的合成,添加真菌诱导子为组培苗提供了营养元素。
诱导子浓度(mL/L)真菌处理
表 2 真菌诱导子对 V3 蝴蝶兰组培苗叶绿素含量的影响
CK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Y1
Y1
Y1
Y2
Y2
Y2
Y3
Y3
Y3
Y4
Y4
Y4
Y5
Y5
Y5
Y6
Y6
Y6
0
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
40
60
80
叶绿素 a 含量(mg/g)
0.1110cdC
0.0800hGH
0.0953efgEF
0.0719iH
0.0953efgEF
0.0939fgEF
0.0968efEF
0.0883gFG
0.1162bcBC
0.1359aA
0.1219bB
0.1016eDE
0.0970efEF
0.1399aA
0.0946efgEF
0.1080dCD
0.1145cdBC
0.0902fgF
0.1167bcBC
叶绿素 b 含量(mg/g)
0.0491cdCDE
0.0376ghHI
0.0411fgGH
0.0317iJ
0.0408fgGHI
0.0377ghHI
0.0354hJI
0.0409fgGHI
0.0482cdCDEF
0.0563bB
0.0504cCD
0.0436efEFG
0.0432efFG
0.0617aA
0.0459deCDEFG
0.0456deDEFG
0.0513cC
0.0372ghHI
0.0478cdCDEF
叶绿素 a+b 含量(mg/g)
0.1601deCD
0.1176jI
0.1364ghFGH
0.1036kJ
0.1361ghFGH
0.1316hiGH
0.1322ghiGH
0.1292hiGH
0.1644cdBCD
0.1922bA
0.1723cB
0.1452fEF
0.1402fgFG
0.2016aA
0.1405fgFG
0.1536eDE
0.1658cdBC
0.1274iHI
0.1645cdBCD
2.3 最佳真菌诱导子和处理浓度
结合对鲜重增长量和叶绿素含量的影响, 处理 13
和处理 9 即当添加 40 mL/L 的 Y5、80 mL/L 的 Y3 时
最能促进 V3蝴蝶兰组培苗的生长,可利用到实际生产
中。 在一定范围内,叶绿素含量越高,光合能力越强,能
制造更多的光合产物,促进植物生长。 因此,虽然添加
40 mL/L 的 Y5、80 mL/L的 Y3后其鲜重增长量不是最
大,但具备了潜在的发育能力。 而鲜重增长最佳的处理
6、处理 16 和处理 18 有可能是受植株体内含水量的影
响, 不能仅仅通过鲜重增长的单一指标来判断是否适
合应用到蝴蝶兰的生产中。
3 讨论
3.1 不同真菌诱导子对同一组培苗的诱导效应
在 V3 蝴蝶兰组培苗继代培养的过程中添加 6 种
来自野生兰菌根真菌制成的真菌诱导子, 当添加浓度
为 40 mL/L 时,Y1、Y2、Y5、Y6 均对其鲜重增长量有极
显著的影响,而 Y3和 Y4 对其生长未表现出显著影响;
Y4 和 Y5 有利于叶绿素的积累, 而其余 4 种却对叶绿
素积累无影响或抑制其形成。 这是由于真菌诱导子是
由菌丝体、菌丝体降解产物、发酵液、真菌分泌物等真
菌的细胞表面结构或分泌物组成的, 不同真菌代谢产
物其多糖、多肽、蛋白质、脂肪酸等物质含量变异较大,
因此不同真菌诱导子的诱导效率不同, 有的反而会抑
制植物的生长。 处理 6即添加 80 mL/L的 Y2对 V3蝴
蝶兰组培苗的鲜重和叶绿素积累的影响均极显著,只
是对鲜重是促进作用而对叶绿素的积累是抑制作用;
处理 10 即添加 40 mL/L 的 Y4 对 V3 蝴蝶兰组培苗的
鲜重增长无显著影响,却有利于叶绿素的积累。 这在铁
皮石斛研究中也得到了验证,潘超美等 [5]研究了 P15、
P10、P01、P05 等 4 种不同的真菌诱导子对铁皮石斛愈
伤组织、拟原球茎以及不定芽的影响,发现不同真菌诱
导子均可不同程度地促进铁皮石斛的生长, 且以 P15
的诱导效果最好, 而 P01 和 P05 却对铁皮石斛根的分
50
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化有抑制作用;赵建娜等 [6]利用从春兰和华石斛中分离
得到的 4 种内生真菌制成诱导子处理象牙白原球茎,
其中 HF26 菌株在原球茎鲜重的增加、干物质积累和原
球茎增殖方面效果显著, 但在根的生长和分化方面却
比对照低;在华石斛组培苗的研究中,R3~R9 共 7 种内
生真菌制成真菌诱导子处理后发现,R2 可显著地促进
组培苗鲜重和总根长的增长却对根数量的影响不大,
R5 对组培苗的鲜重无显著的促进作用而可显著或极
显著地增加根数量和总根长[7]。
可见, 并不是所有的真菌诱导子都对植株所有的
生长指标都会产生积极的促生作用, 以真菌作为诱导
物主要来自菌丝体部分, 这类诱导物同时会含有活性
部分和拮抗成分,并相互影响,因此为研究某一真菌诱
导子的作用还需对其有效成分进行分析和研究。
3.2 不同浓度真菌诱导子的诱导效应
真菌诱导子浓度的高低对植物生长的影响区别很
大, 同一种真菌诱导子在不同浓度下对相同指标的影
响有很大差异。 有的是随着浓度的升高促生作用越大,
如添加 Y3 对 V3 蝴蝶兰组培苗鲜重的影响,80 mL/L>
60 mL/L>40 mL/L。 在热带观赏兰花春石斛 91 号品种
上也有研究,4 种活体真菌在某一作用频度下使用 200
mL/L 或 400 mL/L 的浓度均显示出了显著差异 [8];董芳
等[9]的研究也得到了相同的结论,随着 CF1 号真菌诱导
子加入量的增大,春兰组培物的鲜重也持续增加,其作
用强度依次为 20 g/L>10 g/L>5 g/L>0 g/L, 当诱导子
加入量增加到 20 g/L时组培物的鲜重与对照相比达到
了显著水平。
有的随着浓度的升高不但未出现积极的促进作用
反而发生抑制作用。 Y1真菌诱导子对石斛兰色素含量
的影响是随着诱导子浓度的升高反而出现抑制作用:
在 40 mL/L 浓度下,对石斛兰叶绿素 a、叶绿素 b、总叶
绿素含量的影响均达极显著; 当浓度增加到 60 mL/L
时,却对叶绿素 b、叶绿素 a+b含量无影响,甚至对叶绿
素 a 出现了抑制作用;当继续增加浓度到 80 mL/L 时,
显著地抑制了组培苗光合色素的积累。
还有的真菌诱导子有一个最适量的临界值, 超过该
临界值其促进作用反而会降低,甚至变成抑制作用,本研
究中 Y1对 V3蝴蝶兰组培苗鲜重的影响就出现了此规
律;反之有的真菌诱导子也随浓度的增加促进作用降低,
到某一中间值时出现最低后增强, 如 Y2和 Y5对 V3蝴
蝶兰组培苗鲜重的影响。 在其他研究上也得到了验证,一
定浓度范围内金钗石斛的 SOD酶活性的变化是随着菌株
A和菌株 C浓度的增加而上升,并在 0.501 mg/mL的浓度
条件下活性最大,当超过 0.501 mg/mL时反而降低,总体
呈现先升高后降低的变化趋势; 而在 0.167~0.835 mg/mL
范围内随着菌株 B浓度的增加而降低[10]。
3.3 真菌诱导子添加时间和作用时间对诱导效应的
影响
有研究指出,在植物细胞培养过程中,诱导物的作
用依赖于细胞生长阶段, 处于不同生长阶段的悬浮培
养细胞对同一诱导子信号的反应强度不同, 因而加入
诱导物的时间,影响着诱导物作用潜力的发挥。 在本研
究中真菌诱导子对 V3 蝴蝶兰组培苗鲜重增长的影响
和对叶绿素含量的影响差异较大, 可能是添加时间不
是最佳时间, 也有可能作用时间不够长还未表现出诱
导效应。 在铁皮原球茎培养 10、12、14、16 周 4 个不同
的阶段, 用 250 mL/L 的 MF24 诱导子处理后 6 周发
现,处理后 14 周加入诱导子能获得最高的鲜重,处理
后 16 周加入可极显著提高原球茎干重、多糖含量和总
生物碱含量[11-12]。 有研究者认为,一般在生长晚期到稳
定期早期比较适合添加诱导子, 生长初期细胞代谢缓
慢不易受诱导, 而晚期会积累导致细胞受损的有害物
质,而且代谢减弱更不适合添加诱导子。
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(责任编辑 邹移光)
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