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滇桂艾纳香组培快繁技术体系的研究



全 文 :收稿日期:2014-09-09
基金项目:南宁市“科技计划项目”(20123113) ;国家中药材扶持资金项目(工信消费简函[2010]138 号)
作者简介:姚绍嫦(1980-) ,女,硕士,高级工程师,研究方向:药用植物组织培养技术;Tel:0771-5610462,E-mail:yaoshaochang@ 163. com。
滇桂艾纳香组培快繁技术体系的研究
姚绍嫦1,谭文明2,蓝祖栽1,利荣欢2,凌征柱1
(1. 广西壮族自治区药用植物园,广西 南宁 530023;2. 广西万寿堂药业有限公司,广西 南宁 530219)
摘要 目的:探索滇桂艾纳香组培快繁技术体系的最佳培养条件。方法:以滇桂艾纳香的嫩茎段为外植体,采
用正交试验设计方法优化增殖培养基,建立组培快繁体系。结果:0. 1% HgCl2 溶液灭菌 10 min 效果最佳;茎段丛
生芽诱导培养基以 MS + 6-BA 2. 0 mg /L + KT 1. 0 mg /L + NAA 0. 5 mg /L最佳,诱导率达 90%;6-BA是影响增殖的
主要因素,达显著水平,NAA与 KT效应不显著;芽增殖的最适培养基为 MS + 6-BA 2. 5 mg /L + KT 1. 5 mg /L + NAA
0. 2 mg /L,增殖系数为 7. 12;生根培养基用 1 /2MS + NAA 0. 5 mg /L 最好,生根率 100%,移栽成活率 93. 33%。结
论:该试验得到的组培快繁技术体系可在短时间内提供大量种苗,并为规模化生产种苗提供技术指导。
关键词 滇桂艾纳香;组培快繁;正交试验设计
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2015)04-0679-04
DOI:10. 13863 / j. issn1001-4454. 2015. 04. 006
滇桂艾纳香 Blumea riparia (Bl. )DC. 为菊科艾
纳香属植物,又名华艾纳香、管芽(壮语) ,《中国植
物志》称之为假东风草。在我国主要分布于云南西
南至东南部、广西西南部(百色、德保、龙津)及广东
西南部〔1〕。广西万寿堂药业有限公司利用滇桂艾
纳香为主要原料,研制生产出对妇科血症具有良好
药效的中成药“滇桂艾纳香胶囊”和拥有独立自主
知识产权的妇科特效新药“伊血安颗粒”。随着产
品市场需求的持续增长,对原材料滇桂艾纳香的需
求也越来越大,造成大量野生滇桂艾纳香被滥采,野
生资源逐渐萎缩,药材的质量也不断下降,不能满足
不断扩大的市场对原材料的需求。滇桂艾纳香主要
依靠种子进行繁殖,但种子寿命较短,发芽率极低,
在传播过程中很难遇到能够满足其发芽生根的环境
条件〔2〕。因此,对滇桂艾纳香进行人工繁育与栽培
有重要意义。笔者以滇桂艾纳香带芽嫩茎段为外植
体,建立滇桂艾纳香的离体再生体系,采用正交试验
设计方法对滇桂艾纳香丛生芽的诱导、增殖、生根培
养的影响进行探讨,以期为在离体细胞水平上对滇
桂艾纳香进行遗传改良、规模化繁殖和生产次生代
谢产物等研究应用奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 试验材料 以种植于广西壮族自治区药用植
物园引种繁育圃的滇桂艾纳香一年生植株的带腋芽
嫩茎段为试验材料。经广西壮族自治区药用植物园
董青松副主任技师鉴定为菊科植物滇桂艾纳香
Blumea riparia (Bl. )DC. 。
1. 2 外植体灭菌与接种 将生长旺盛、无病虫害
的滇桂艾纳香一年生枝条剪下,剪成带一个腋芽的
嫩茎段(约 3 ~ 4 cm) ,并剪掉叶柄与叶片,放入
0. 1%洗洁精溶液中浸泡,并用软毛刷仔细刷洗材料
表面以除去表面污垢,流水冲洗约 15 min,吸干表面
水分。在超净工作台上,用 0. 1% HgCl2溶液分别进
行灭菌 6、8、10、12 min,然后用无菌水浸洗 4 次,每
次 3 min,再用无菌吸水纸将水分吸干。接种时,将
嫩茎段切成带一个腋芽的嫩茎段(约 2 ~ 3 cm) ,斜
插入初代诱导培养基上培养,每种灭菌时间接种 20
瓶,每瓶接种 2 个嫩茎段,比较不同时间的 HgCl2 处
理对滇桂艾纳香嫩茎段的灭菌效果。
1. 3 初代诱导培养 将外植体接种到附加不同浓
度配比的 6-苄氨基嘌呤(6-BA)、激动素(KT)与萘
乙酸(NAA)的诱导培养基中,每个组合接种 15 瓶,
每瓶接种 2 个嫩茎段。培养 30 d,观察比较腋芽诱
导率,通过芽的生长状况确定最佳培养基。
1. 4 继代增殖培养 切取初代诱导培养中萌发的
1. 0 cm左右、生长相对一致的单芽,转接到继代培
养基中进行增殖培养,采用正交试验设计方法(表
1) ,共设计 9 组,每组接种 15 瓶,每瓶 2 个芽,重复
3 次,培养 20 d比较增殖系数与生长情况以确定最
佳的增殖培养基。
表 1 增殖培养基 L9(3
4)正交试验
水平
因素 /(mg /L)
A(6-BA) B(KT) C(NAA)
1 1. 5 0. 5 0. 2
2 2. 0 1. 0 0. 4
3 2. 5 1. 5 0. 8
1. 5 生根培养 选取生长健壮、高度一致的芽苗
·976·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 38 卷第 4 期 2015 年 4 月
转接到生根培养基上进行培养。以 1 /2MS 为基本
培养基,分别添加不同浓度及配比的 NAA、IBA 诱
导生根。每个组合接种培养基 15 瓶,每瓶 2 个芽。
25 d后观察比较不同处理的生根率及生根情况。
1. 6 培养条件 初代诱导培养和继代增殖培养的
基本培养基为 MS,生根培养的基本培养基为 1 /2
MS,附加蔗糖 2. 5%和琼脂 0. 5%,121 ℃灭菌 20
min。培养条件为(26 ± 2)℃、光照强度 2 000 Lx、光
照时间 10 h /d。
1. 7 炼苗移栽 生根培养 30 d 后,把生根的瓶苗
的瓶盖揭开,炼苗 3 d,再取出幼苗,洗去根部的琼
脂,栽植于保水能力较好的粘土中,置于遮光度
65% ~75%的大棚内培养,无直射光,20 d后统计移
栽成活率。
2 结果与分析
2. 1 无菌外植体的获得 从表 2 可见,用 0. 1%
HgCl2溶液灭菌不同时间对滇桂艾纳香嫩茎段污染
率和成活率有较大的影响。随着处理时间的增加,
污染率逐渐降低,成活率呈先上升后下降的趋势,灭
菌 12 min 时污染率最低,但材料的成活率也最低,
分别为 20. 00%与 46. 88%。综合考虑灭菌效果与
材料成活率,滇桂艾纳香嫩茎段的灭菌时间宜采用
10 min,既可以很好地对外植体灭菌,又不造成外植
体的严重伤害。
2. 2 生长调节剂对滇桂艾纳香嫩茎段启动培养的
表 2 不同灭菌时间对滇桂艾纳香嫩茎段的灭菌效果
灭菌时间 /min 嫩茎段 /个 污染率 /% 成活率 /%
6 40 52. 50 52. 38
8 40 45. 00 66. 67
10 40 30. 00 83. 33
12 40 20. 00 46. 88
影响 从表 3 可见,6-BA、KT 与 NAA 三者配合使
用,对嫩茎段腋芽的诱导率有明显的促进作用,当
6-BA浓度为 2. 0 mg /L时,腋芽萌发较早,接种后 7
d开始启动。随着 6-BA浓度的增大,芽萌发率先升
高后降低,在 6-BA 2. 0 mg /L,与 KT 1. 0 mg /L、NAA
0. 5 mg /L配合使用时,腋芽萌发率达到最大值,能
在叶腋同时萌发出 2 ~ 3 个芽,且芽较粗壮、生长迅
速、叶大、绿色(图 1-A)。当 6-BA 浓度为 1. 0 mg /
L,腋芽萌发较晚,且芽诱导率较低。当 6-BA 浓度
增大到 4. 0 mg /L 时芽萌发率反而降低,特别是与
KT 1. 5 mg /L、NAA 0. 2 mg /L 组合时,腋芽萌发最
晚,芽诱导率较低,且芽较细弱、生长缓慢、出现轻微
玻璃化。在 6-BA 2. 0 mg /L 与不同浓度 NAA 组合
时,随着 KT浓度的增大,诱导率先升高后降低,在
1. 0 mg /L 时芽诱导率最高。当 NAA 浓度为 0. 5
mg /L时,配合不同浓度的 6-BA 与 KT,与 NAA 0. 1
mg /L和 0. 2 mg /L相比均获得较高的芽诱导率。在
不同组合的所有培养基上,芽基部切口处会出现少
量愈伤组织,但是未见愈伤组织分化出芽。综合出
表 3 6-BA、KT和 NAA组合对滇桂艾纳香嫩茎段启动培养的影响
处理号
6-BA /
(mg /L)
KT /
(mg /L)
NAA/
(mg /L)
接种数
/个
启动时间
/d
出芽外植
体数 /个
芽诱导
率 /% 生长状况
1 1. 0 0. 5 0. 1 30 9 12 40. 00 芽较细弱、生长缓慢
2 1. 0 1. 0 0. 2 30 9 14 46. 67 芽较细弱、生长缓慢
3 1. 0 1. 5 0. 5 30 9 15 50. 00 芽较细弱、生长缓慢
4 2. 0 0. 5 0. 2 30 7 22 73. 33 芽粗壮、生长迅速
5 2. 0 1. 0 0. 5 30 7 27 90. 00 芽粗壮、生长迅速
6 2. 0 1. 5 0. 1 30 7 25 83. 33 芽粗壮、生长迅速
7 4. 0 0. 5 0. 5 30 7 18 60. 00 芽粗壮、生长迅速
8 4. 0 1. 0 0. 1 30 7 17 56. 67 芽粗壮、生长迅速
9 4. 0 1. 5 0. 2 30 10 14 46. 67 芽较细弱、生长缓慢
图 1 滇桂艾纳香嫩茎段再生植株
A. 嫩茎段启动培养形成的芽 B. 丛生芽增殖 C. 生根苗 D. 移栽成活的试管苗
·086· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 38 卷第 4 期 2015 年 4 月
表 4 滇桂艾纳香增殖培养基的正交试验设计结果
序号 A B C 误差列 增值系数
1 1. 50 0. 50 0. 20 1 2. 38
2 1. 50 1. 00 0. 40 2 2. 53
3 1. 50 1. 50 0. 80 3 2. 67
4 2. 00 0. 50 0. 40 3 4. 62
5 2. 00 1. 00 0. 80 1 5. 18
6 2. 00 1. 50 0. 20 2 5. 72
7 2. 50 0. 50 0. 80 2 6. 17
8 2. 50 1. 00 0. 20 3 6. 48
9 2. 50 1. 50 0. 40 1 5. 83
K1 7. 58 13. 17 14. 58 13. 39
K2 15. 52 14. 19 12. 98 14. 42
K3 18. 48 14. 22 14. 02 13. 77
R 3. 63 0. 35 0. 53 0. 34
表 5 滇桂艾纳香增殖培养基方差分析表
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
A 21. 18 2. 00 117. 01 19. 00 *
B 0. 24 2. 00 1. 32 19. 00
C 0. 44 2. 00 2. 43 19. 00
Error 0. 18 2. 00
芽的启动时间、芽诱导率及生长状况考虑,认为适宜
滇桂艾纳香丛芽诱导的培养基为 MS + 6-BA 2. 0
mg /L + KT 1. 0 mg /L + NAA 0. 5 mg /L。
2. 3 继代增殖培养 为了进一步研究 6-BA、KT与
NAA三种生长调节剂对丛生芽增殖的效果,采用正
交试验设计的方法,分别计算出各水平之和以及他
们相差的最大值———极差(R 值) ,得到了各因素影
响的主次顺序(表 4)。根据 R 值的大小,各因素对
增殖系数的影响程度依次为 A > C > B,即 6-BA >
NAA > KT,再综合各水平的均值来分析,可以得出
的结论为:A3B3C1 为本试验获得的较佳增殖培养基
配方,即在 MS 基本培养基中附加 6-BA 2. 5 mg /L、
KT 1. 5 mg /L、NAA 0. 2 mg /L,可以获得最高的增殖
系数。方差分析结果表明(表 5) ,A 达到了显著水
平(P < 0. 05) ,而 B、C的效应均未达到显著水平,说
明 6-BA对丛生芽的增殖作用达到显著水平,KT 和
NAA对丛生芽的增殖作用均不显著。为了使得实
验结果更加准确,采用 6-BA 2. 5 mg /L、KT 1. 5 mg /
L、NAA 0. 2 mg /L 的组合进行了验证,结果表明以
此组合进行继代增殖可获得较高的增殖系数
(7. 12) ,且丛生芽生长迅速、叶大、叶色翠绿、无玻
璃化现象(图 1-B)。
2. 4 生根与移栽 试验结果表明(表 6) ,滇桂艾纳
香生根比较容易,在不同处理中,生根率均达
100%。从移栽成活率来看,不同处理的试管苗移栽
成活率不同,添加 NAA获得更好的成活率。对比发
现,在 1 /2MS + NAA 0. 5 mg /L中,不定根生长最快,
并且发根较多、生根最快、生长健壮(图 1-D)。
表 6 不同培养基诱导试管苗生根的效果
处理号 培养基 生根率 /% 移栽成活率 /% 生长状况
1 1 /2MS + NAA 0. 2 mg /L 100 80. 00 根长、5 ~ 6 条、生长较快
2 1 /2MS + NAA 0. 5 mg /L 100 93. 33 根长、5 ~ 6 条、生长最快
3 1 /2MS + IBA 0. 2 mg /L 100 73. 33 根短、3 ~ 5 条、生长慢
4 1 /2MS + IBA 0. 5 mg /L 100 70. 00 根短、3 ~ 5 条、生长慢
3 讨论
在植物组织培养中,促进植物离体培养物不定
芽形成的常用的植物生长调节剂是 NAA、BA 和
KT,他们配合使用能促进不定芽的形成,而且对所
形成的不定芽素质及移栽成活率也有显著的影
响〔3〕。本试验利用 6-BA、KT与 NAA三种不同生长
调节剂组合成功建立了滇桂艾纳香快繁体系,发现
适当高浓度细胞分裂素(6-BA + KT)与低浓度生长
素(NAA)配合使用时,有利于腋芽丛生芽的诱导与
增殖。6-BA和 KT 虽然对芽分化频率和分化芽的
生长表现出同样的影响,但是从芽诱导率及增殖系
数的正交试验结果来看,6-BA的作用比 KT显著,6-
BA是主导因素,对丛生芽的诱导与增殖起着决定性
的作用,而 KT 则起到促进丛生芽的诱导与增殖效
果的作用,这与曹新祥〔3〕在麝香石竹茎段外植体的
芽分化、莫荣达等〔4〕在苎麻茎叶外植体的芽分化中
的结果类似。同时,笔者还发现生长素对丛生芽诱
导与增殖也起主要作用,NAA 浓度小于 0. 5 mg /L
更有利于诱导率和增殖系数的提高,在同属植物艾
纳香〔5〕与馥芳艾纳香〔6〕的研究报道也证明了这一
点。
韦鹏霄等〔7〕用滇桂艾纳香茎尖、叶片、嫩茎、花
苞、老茎作为外植体,比较了不同灭菌处理与不同培
养基对愈伤组织诱导的效果,结果表明茎尖与嫩茎
的灭菌效果最好,愈伤组织诱导率最高。杨仕冠
等〔8〕用艾纳香茎段为外植体成功建立了其组培快
繁技术。在参考了前人的研究以及综合考虑了各种
因素的基础上,笔者选择用嫩茎段作为外植体,通过
直接诱导丛生芽的方式进行以芽繁芽,以降低组培
过程中种质变异的风险。
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笔者反复验证了正交试验设计结果,不定芽在
MS +6-BA 2. 5 mg /L + KT 1. 5 mg /L + NAA 0. 2 mg /
L中培养 20 d可获得较高的增殖系数(7. 12) ,且丛
生芽生长迅速、叶大、叶色翠绿、无玻璃化,经生根培
养 25 d后移栽成活率达 93. 33%,生根苗移栽成活
后即可移栽大田种植,因此,本试验建立的滇桂艾纳
香组培快繁体系具有周期短、成本低、扩繁系数大、
成活率高等优点,适合在生产上迅速推广应用。
参 考 文 献
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