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蝴蝶兰组织培养体系的建立及其关键技术研究



全 文 :0 引言
蝴蝶兰(Phalaenopsis amabilis)为兰科蝴蝶兰属
植物,花姿婀娜,花色高雅,花形如蝴蝶,可开花一个
月以上,已在世界各国广为栽培,是洋兰中的高档
品,深得人们的喜爱,素有“兰花皇后”的美称 [1],如
今,世界各国对蝴蝶兰的消费量不断增加,多种场合
均有应用。
兰花的传统繁殖方式为分株繁殖和种子繁殖,
但两种方法均有很大的缺陷。蝴蝶兰为单茎气生
兰,植株上极少发育侧枝 [2],因此分株繁殖无法进行
基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目“农林重大生物灾害防空技术研究”项目“入侵物种口岸除害处理新技术”课题(2006BAD08A16)。
第一作者简介:王仁睿,女,1981年出生,四川省都江堰人,实验员,农学硕士,研究方向:种苗组织培养与脱毒,通信地址:100121北京市朝阳区双桥
中路中国检科院动植检所,Tel:010-85393944,E-mail:woshiarui1129@yahoo.com.cn。
通讯作者:李明福,男,1965年出生,江苏扬中人,研究员,博士,研究方向:生物安全及种苗检疫技术研究,通信地址:100121北京市朝阳区双桥中路
中国检科院动植检所,E-mail:Limf9@sina.com。
收稿日期:2009-12-07,修回日期:2009-12-21。
蝴蝶兰组织培养体系的建立及其关键技术研究
王仁睿,李明福,韩林波,刘 敏
(中国检验检疫科学研究院动植检所,北京 100121)
摘 要:以蝴蝶兰为供试材料,采用幼嫩的花梗、开花后的花梗和茎尖作为外植体,探索蝴蝶兰组织培养
技术体系,着重研究各阶段的最佳培养基及培养程序。结果表明,开花后的花梗是诱导芽的良好材料,
适合花梗诱导芽的培养基是MS+BA1 mg/L+NAA0.1 mg/L。防止茎尖褐化的方法是将1%VC过滤灭菌
后倒入培养皿,在培养皿中切取茎尖,接种到添加了0.2%PVP的培养基上,适宜茎尖诱导芽的培养基是
VW+ BA3 mg/L+NAA0.5 mg/L+椰汁 200 mL/L。适合增殖的培养基是MS+ BA1 mg/L+NAA1 mg/L。
适合生根的培养基是½MS +IBA1 mg/L+NAA1 mg/L。生根的组培苗先置于温室中进行经过适当的炼
苗处理后移栽,移栽基质为湿润的海藻,环境湿度保持在80%以上。
关键词:蝴蝶兰;组织培养体系;关键技术
中图分类号:S3 文献标志码:A 论文编号:2009-2567
Study on the Tissue Culture System and Key Technique of Phalaenopsis amabilis
Wang Renrui, Li Mingfu, Han Lingbo, Liu Ming
(Institute of Animal and Plant Quarantine Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100121)
Abstract: Phalaenopsis amabilis was cultured in the experiment. Its tissue culture system, especially
on the optimum formula of culture medium and culture procedure at each phase was researched by
using tender peduncles before flowering period, peduncles after flowering period and shoot tip as
explants. The results showed: peduncles after flowering period were fit for inducing germination of
axillary buds. In MS medium with BA1mg/L and NAA0.1 mg/L, the axillary buds of peduncles could be
induced to germinate easily. The best way in prevention shoot tip from browning is cutting the shoot
tip in a sterile petri dish with a filter-sterilized solution of 1%VC to the medium with 2%PVP. In the VW
medium with BA3mg/L, NAA0.5 mg/L and AC 200 mL/L, shoot tip tended to be induced to germinate buds.
The best differentiation and proliferation medium is MS+ BA1mg/L+NAA1 mg/L. The rooting medium is ½MS +
IBA1 mg/L+NAA1 mg/L. After training, the cultured plantlets were transplanted in wet algae, and keep the
humidity above 80%.
Key words: Phalaenopsis amabilis; tissue culture system; key technique
中国农学通报 2010,26(10):197-201
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
大量生产;种子繁殖发芽率很低,也难以满足大量繁
殖的需要。组织培养以其快速繁殖、可周年进行生
产的优点成为了目前蝴蝶兰生产的重要手段。快速
繁殖蝴蝶兰有原球茎途径和丛生芽途径两种方法。
原球茎途径长期以来是人们研究的重点,但它有主
要存在两种不足 [3]:(1)繁殖系数低或易使母株丧失;
(2)遗传不稳定,易引起后代发生变异。丛生芽途径
能很好的解决变异的问题,现已经有少量成功的报
道[4]。此实验通过丛生芽途径,从不同季节花梗的诱
导情况、抑制茎尖褐变、茎尖诱导芽等关键技术系统
地研究了蝴蝶兰组织培养技术体系。蝴蝶兰组织培
养体系的建立为开展脱毒技术研究提供了大量的实
验材料,这部分工作为“十一五”国家科技支撑计划
项目“农林重大生物灾害防空技术研究”“入侵物种
口岸除害新技术”课题中蝴蝶兰脱毒和无害化处理
技术奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验时间:2009年 5—10月,地点:中国检科院动
植检所组培实验室。
1.2 材料来源
试验材料为北京顺鑫农业股份有限公司提供的蝴
蝶兰品种“JD-01”盆苗。取 3种外植体供培养所用:
(1)开花前幼嫩的花梗;(2)开花后的花梗;(3)经花梗
诱导出的芽上切取茎尖。
1.3 试验方法
1.3.1 花梗的表面灭菌 从盆苗上切取花梗,用刷子刷
去表面的尘土,以节为单位,剪成几小段放入烧杯中,
自来水没过花梗,滴入 4~5滴洗洁精,震荡数分钟,流
水冲洗 1 h。在超净工作台上将花梗置于 75%的酒精
中 30 s,倒掉酒精,用灭过菌的蒸馏水冲洗 1遍,倒入
0.1%升汞溶液,完全没过花梗,滴入 1~2滴Tween-80,
震荡消毒,幼嫩的花梗灭菌时间为 6 min,开花后的花
梗灭菌10 min,用灭过菌的蒸馏水洗涤5遍,用灭过菌
的解剖刀切掉与升汞接触的切口待用。
1.3.2 花梗的初代培养 将幼嫩的花梗和开花后的花梗
经表面灭菌后接种于诱导培养基上。花梗诱导培养
基:向培养基中添加BA和NAA,采用L4(23)正交试验
设计,考察培养基(½MS,MS)、BA(1.0,2.0 mg/L)和
NAA(0.1,0.5 mg/L)对诱导率的影响。培养基中添加
蔗糖 30 g/L,琼脂 6 g/L,pH5.8~6.0,每处理接种 30瓶,
每个培养瓶接种 1个花梗,2次重复,培养条件为温度
(25±2)℃,光照时间12 h/天,光照强度40~60 µmol/(m2·s)。
培养40天后统计不同处理诱导率和生长情况。
1.3.3 茎尖培养
(1)褐化的防控。蝴蝶兰茎尖很容易褐化死亡[5],在
蝴蝶兰防治褐化的文献报道中,常用的试剂有PVP[6]、
硫代硫酸钠[7]、柠檬酸、VC等,此次茎尖褐化防控试验
选用 PVP和 VC。基础培养基选择MS+BA3.0 mg/L+
NAA1.0 mg/L,设置一个不经过防控处理的对照与之
比较,3种处理设计如下:培养基中添加0.2%聚乙稀吡
咯烷酮(PVP);1%VC溶液经过滤灭菌后倒入培养皿
中,在培养皿中切取茎尖;1%VC溶液过滤灭菌后倒入
培养皿中,在培养皿中切取茎尖,然后接种到添加
0.2%聚乙稀吡咯烷酮(PVP)的培养基中。每种处理
20瓶,每瓶2个茎尖,7天后开始统计褐化率。
(2)茎尖萌发培养基的筛选。选取花梗诱导出的
芽,在超净工作台上进行褐化防控处理后剥取茎尖。
先将芽置于解剖镜下,用接种针或解剖刀逐层剥去幼
叶,直至出现圆滑生长点,切取长约 0.1~0.5 mm的茎
尖(带有 1~2个叶原基),直立向上接种到茎尖萌发培
养基上。
茎尖萌发培养基:向培养基中添加BA和NAA,采
用 L9(34)正交试验设计,考察培养基(VW,MS,ND)、
BA(1.0,3.0,5.0 mg/L),NAA(0,0.5,1.0 mg/L)和椰汁
(100,200,300 mL/L)对诱导率的影响。每处理接种
20瓶,每个培养瓶接种2个茎尖,2次重复,培养40d后
统计不同处理诱导率和生长情况。
1.3.4 增殖培养 分别向不同的培养基中添加 BA和
NAA,并同时添加2%PVP,采用L4(23)正交试验设计,
考察培养基(VW,MS,½MS)、BA(1.0,2.0,3.0 mg/L),
NAA(0.5,1.0,2.0 mg/L)对芽增殖率的影响。每处理
接种 20瓶,每个培养瓶接种 2个芽,2次重复,培养 40
天后统计不同处理诱导率和生长情况。
1.3.5 生根培养 待芽长至4~6 cm,选取健壮的芽进行
生根试验。生根培养基选用½MS培养基,添加不同浓
度的 IBA(0.5,1.0 mg/L)和NAA(0.5,1.0 mg/L),共计
4个处理,每处理 20瓶,每瓶 2个芽,2次重复,30天后
统计生根率。
1.3.6 炼苗和移栽 当幼苗的根长至 3~4条即可进行
炼苗,先将组培苗移至自然光照下培养 4~5天,将瓶
口拧松,1天后打开瓶盖,再放置 1天,然后用镊子小
心夹住幼苗,连带基部培养基一块取出,在清水中洗
净附在根上的培养基,用消过毒的湿润海藻包住蝴蝶
兰的根部,移栽到塑料小盆中,环境湿度保持在 80%
以上。
·· 198
2 结果与分析
2.1 花梗的初代培养
幼嫩的花梗和开花后的花梗在诱导培养基上均可
诱导出芽(图1),但其生长状态有着明显的区别,具体
情况见表1。
开花后的花梗与幼嫩的花梗相比,更容易诱导芽,
诱导率最高达 92.9%。而幼嫩的花梗诱导率很低,最
高的诱导率仅为51.9%。当选择花梗作为蝴蝶兰快速
繁殖的外植体时,应该选择开花后的花梗。
四种诱导培养基1、2和3、4相比萌芽率明显有所
下降,证明MS和½MS相比,更适合花梗的诱导。3号
培养基诱导率最高,为 92.9%,因此,最适合花梗诱导
芽的培养基为MS+BA1 mg/L+NAA0.1 mg/L。
2.2 茎尖培养
2.2.1 褐化的防控 茎尖经过 3种处理后,褐变有着不
同程度的减轻,具体情况见表2。
与对照相比,茎尖经过 3种处理褐化率均有不同
程度的下降,其中,以8号处理褐化率最低,为30%,因
此,防止蝴蝶兰茎尖褐化的最优方法为:将1%VC过滤
灭菌后倒入培养皿,在培养皿中切取茎尖,接种到添加
了0.2%PVP的培养基上。
2.2.2 茎尖萌发培养基的筛选 接种到各萌发培养基上
的茎尖均有萌发成苗的现象(图2),具体情况详见表3。
9个处理相比较,9、10、11三个处理诱导率相对较
高,均在 30%以上,说明VW培养基较适合茎尖萌发,
15、16、17处理诱导率均低于 20%,说明ND培养基不
适合茎尖萌发。10号处理茎尖萌芽率最高,为 45%。
因此,最适合茎尖萌发的培养基为VW+ BA3 mg/L+
NAA0.5 mg/L+椰汁200 mL/L。
2.3 增殖培养
蝴蝶兰幼苗接种到增殖培养基上最早可在 15天
后观察到幼苗基部膨大的现象,20天后,膨大部分抽
表1 花梗的初代培养正交设计实验结果
处理
1
2
3
4
A培养基
½MS
½MS
MS
MS
BBA/(mg/L)
1
2
1
2
CNBA/(mg/L)
0.1
0.5
0.1
0.5
幼嫩的花梗
接种
数/个
30
30
30
30
污染
数/个
2
1
3
2
萌芽
数/个
5
8
14
9
萌芽
率/%
17.9
27.6
51.9
32.1
开花后的花梗
接种
数/个
30
30
30
30
污染
数/个
1
0
2
2
萌芽
数/个
16
20
26
22
萌芽
率/%
55.2
66.7
92.9
78.6
表2 茎尖褐化防控试验结果
编号
5
6
7
8
处理方式
对照
茎尖接入添加了0.2%PVP的培养基上
1%VC过滤灭菌后倒入培养皿,在培养皿中切取茎尖
1%VC过滤灭菌后倒入培养皿,在培养皿中切取茎尖,接种到添加了
0.2%PVP的培养基上
接种茎尖数量/个
40
40
40
40
褐化的茎尖数量/个
36
29
20
12
褐化率/%
90
72.5
50
30
表3 茎尖的萌发培养基正交设计实验结果
处理
9
10
11
12
13
14
15
16
17
ABA/(mg/L)
VW
VW
VW
MS
MS
MS
ND
ND
ND
BNAA/(mg/L)
1
3
5
1
3
5
1
3
5
CNAA/(mg/L)
0
0.5
1
0.5
1
0
1
0
0.5
C椰汁/(mL/L)
100
200
300
300
100
200
200
300
100
接种数/个
40
40
40
40
40
40
40
40
40
污染数/个
3
4
0
0
1
0
2
1
0
污染率/%
7.5
10
0
0
2.5
0
5
2.5
0
萌芽数/个
12
18
14
6
10
11
3
2
5
萌芽率/%
32.4
45
35
15
25.6
27.5
7.9
5.1
12.5
王仁睿等:蝴蝶兰组织培养体系的建立及其关键技术研究·· 199
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
出新芽(图3),各增殖培养基诱导情况不一,见表4。
21、22、23号培养基增殖系数明显高于其他培养
基,说明MS更适合于蝴蝶兰幼芽增殖,21号培养基增
殖系数最高,达4.9,因此,最适合于蝴蝶兰幼芽增殖的
培养基为:MS+ BA1 mg/L+NAA1 mg/L。
2.4 生根培养
将丛生芽切成单苗,接种到各生根培养基上,15
天后,苗底部可见白色的根点,20天后长出粗壮的根
(图4),根绿色,根尖为白色,诱导情况见表5。
蝴蝶兰诱导根比较容易,四种培养基配方均可诱
导出健壮的根,其中生根率最高的是 30号配方,达
94.9%,因此,最适宜蝴蝶兰根诱导的培养基是½MS +
IBA1 mg/L+NAA1 mg/L。
2.5 炼苗和移栽
组培苗移栽 30天后,叶片由嫩绿转为深绿,50天
后长出新叶,成活率达90%以上,苗生长健壮(图5)。
图1 花梗萌发 图2 茎尖萌发
处理
18
19
20
21
22
23
24
25
26
培养基
VW
VW
VW
MS
MS
MS
½MS
½MS
½MS
BA/(mg/L)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
NAA/(mg/L)
0.5
1
2
1
2
0.5
2
0.5
1
接种芽数/个
40
40
40
40
40
40
40
40
40
污染数/个
0
0
0
1
1
0
0
0
0
污染率/%
0
0
0
2.5
2.5
0
0
0
0
芽增殖总数/个
46
64
58
196
128
120
80
52
104
繁殖系数
1.15
1.6
1.45
4.9
3.2
3
2
1.3
2.6
表4 增殖培养基的正交设计实验结果
表5 生根培养基的正交设计实验结果
处理
27
28
29
30
AIBA/(mg/L)
0.5
0.5
1
1
BNAA/(mg/L)
0.5
0
0.5
1
接种芽数/个
40
40
40
40
污染数/个
2
0
1
1
污染率/%
5
0
2.5
2.5
生根的芽数/个
26
29
32
37
生根率/%
68.4
72.5
82.1
94.9
图3 增殖阶段 图4 生根阶段
·· 200
3 结论与讨论
3.1 结论
3.1.1 花梗的初代培养 以花梗为外植体建立无菌体系
时,应选取开花后的花梗,适宜的诱导培养基为MS+
BA1 mg/L+NAA0.1 mg/L。
3.1.2 茎尖的初代培养 茎尖诱导芽时宜首先对其进行
褐化防控处理。具体操作为:将 1%VC过滤灭菌后倒
入培养皿,在培养皿中切取茎尖,接种到添加了 0.2%
PVP的培养基上,适宜的诱导培养基为VW+ BA3 mg/
L+NAA0.5 mg/L+椰汁200 mL/L。
3.1.3 增殖培养 适合于蝴蝶兰幼芽增殖的培养基为:
MS+ BA1 mg/L+NAA1 mg/L。
3.1.4 生根培养 适宜蝴蝶兰根诱导的培养基是½MS
+IBA1 mg/L+NAA1 mg/L。
3.1.5 炼苗和移栽 生根的组培苗移至自然光照下培养
4~5天,将瓶口拧松,1天后打开瓶盖,再放置 1天,然
后用镊子小心夹住幼苗,连带基部培养基一块取出,在
清水中洗净附在根上的培养基,用消过毒的湿润海藻
包住蝴蝶兰的根部,移栽到塑料小盆中,环境湿度保持
在80%以上。
3.2 讨论
3.2.1 材料的选择 在建立无菌体系时,选用不同季节
的材料作为外植体会有不同的效果,有时差异会相当
显著,在该实验中,幼嫩的花梗与开花后的花梗相比,
诱导率低,死亡率高,这与一般幼嫩材料组织培养更易
成功这一理论不符,可能是因为蝴蝶兰在开花前和开
花后体内的激素水平有所改变有关。因此,在初代培
养中,应更多地考虑到季节对植物的影响,根据实际试
验数据来确定选择何种生长阶段的植物材料。
3.2.2 茎尖萌发情况不理想的探讨 克服茎尖褐化的问
题之后茎尖萌发率仍低于 50%,不萌发的茎尖长期保
持绿色的状态,但始终没有芽的形成,在 VW +
BA3 mg/L+NAA0.5 mg/L+椰汁 200 mL/L培养基的基
础上进行了激素种类和水平的上下调整,效果仍然不
理想,因此,进一步深入研究如何提高茎尖萌发率是接
下来的工作的重点。
参考文献
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图5 移栽阶段
王仁睿等:蝴蝶兰组织培养体系的建立及其关键技术研究·· 201