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蝴蝶兰丛生芽增殖培养条件优化研究



全 文 :钟海丰,钟淮钦,黄敏玲,等.蝴蝶兰丛生芽增殖培养条件优化研究 [J].福建农业学报,2013,28 (7):675-679.
ZHONG H-F,ZHONG H-Q,HUANG M-L,et al.Optimization of Tissue Culture for Propagating Clustered Shoots of Phalaenopsis [J].
Fujian Journal of Agricultural Sciences,2013,28 (7):675-679.
蝴蝶兰丛生芽增殖培养条件优化研究
钟海丰1,2,3,钟淮钦1,2,3,黄敏玲1,2,3,吴建设1,2,3,叶秀仙1,2,3
(1.福建省农业科学院作物研究所,福建 福州 350013;2.福建省农业科学院花卉研究中心,
福建 福州 350013;3.福建省特色花卉工程技术研究中心,福建 福州 350013)
收稿日期:2013-02-17初稿;2013-04-02修改稿
作者简介:钟海丰 (1982-),男,助理研究员,主要从事花卉品种选育与组培快繁技术研究 (zhghf008@163.com)
通讯作者:黄敏玲 (1960-),女,研究员,主要从事花卉品种选育与生物技术研究 (E-mail:pudang12@yahoo.com.cn)
基金项目:福建省科技计划重大专项专题 (2010NZ0003-1);福建省科技计划项目———省属公益类科研院所基本科研专项
(2011R1028-6);福建省农业科学院导师制青年科技创新基金项目 (2012DQB-21)
摘 要:以蝴蝶兰品种 ‘Lauluns’花梗腋芽诱导出的不定芽为试验材料,研究芽体物理切分与摆放方式、不同
无机盐浓度以及有机添加物对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响。研究结果表明:不同的芽体物理切分与摆放方式、无
机盐浓度以及有机添加物对蝴蝶兰丛生芽的增殖均有显著影响,单芽切除生长点后横插 (PSP-3)处理的单芽平
均诱导芽数最高,但死亡率也达到23.3%,双芽切除生长点后横插 (PSP-6)在控制死亡率的同时能获得较高的
诱导芽数;在1/3MS~1/2MS之间的无机盐浓度比较适合于蝴蝶兰丛生芽增殖,且种苗长势健壮;15%(v/v)
椰汁最适于蝴蝶兰丛生芽增殖,150g·L-1的马铃薯或150g·L-1香蕉泥也可作为低成本有机添加物。
关键词:蝴蝶兰;丛生芽;增殖;无机盐;有机添加物;顶端优势
中图分类号:S 682.31 文献标识码:A
Optimization of Tissue Culture for Propagating Clustered Shoots of Phalaenopsis
ZHONG Hai-feng1,2,3,ZHONG Huai-qin1,2,3,HUANG Min-ling1,2,3,WU Jian-she1,2,3,YE Xiu-xian1,2,3
(1.Institute of Crop sciences,Fujian Academy of Agriculture Science,Fuzhou,Fujian 350013,China;
2.Flowers Research Center,Fujian Academy of Agricultural Science,Fuzhou,Fujian 350013,China;
3.Fujian Engineering Research Certer for Characteristic Floriculture,Fuzhou,Fujian 350013,China)
Abstract:Adventitious shoots induced from the peduncle auxiliary buds of Phalaenopsis‘Lauluns’were used for the
study.The physical segmentation,placement mode and concentration of inorganic salt and organic additives al
showed significant effects on the proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots.Among the treatments,the
greatest average number of inductive buds occurred when a bud was excised at the growth point and then grafted
horizontaly(PSP-3).However,the bud's death rate was as high as 23.3%.In contrast,when the double buds
were used,and folowed by the horizontal grafting(PSP-6),the budding was high,but the death rate was low.
The inorganic salt concentration between 1/3MS to 1/2MS was found to be suitable for the propagating with strong
seedling growth.Addition of coconut juice at 15% (v/v)level was desirable for the Phalaenopsis cluster buds
proliferation,while 150g·L-1 potato juice or banana puree could be applied as low cost organic additives in the
culture medium.
Key words:Phalaenopsis;clustered shoots;proliferation;inorganic salt;organic additive;apical dominance
    蝴 蝶 兰 为 兰 科 Orchidaceae 蝴 蝶 兰 属
Phalaenopsis ssp.植物,因其花形别致、色彩艳
丽、花期长,素有 “洋兰皇后”美称,是当今国内
外花卉市场上最受欢迎的花卉之一,其产业更是被
行业人士称之为 “农业中的IT产业”。蝴蝶兰是
单茎性气生兰,很难进行分株繁殖[1];又因其种子
小,胚发育不完全,无胚乳,常规播种难以萌发。
而且在长期传统繁殖过程中,受到病毒的侵染,使
福建农业学报28(7):675~679,2013
Fujian Journal of Agricultural Sciences
文章编号:1008-0384 (2013)07-675-05
其花形、花色、叶片发生不同程度的劣变,严重影
响其观赏价值,通过组织培养能够有效克服以上问
题。以腋芽途径进行不定芽的增殖培养,从芽到
芽,遗传性状稳定,繁殖速度快,可以大幅降低后
代发生变异的可能性,是蝴蝶兰快速而有效的繁殖
方法[2-4]。目前,针对蝴蝶兰芽生芽途径的研究仍
主要集中在不同激素组合及浓度配比上,且增殖系
数较低,而关于物理刻伤等破坏蝴蝶兰顶端优势的
措施则较少涉及,同时同一基本培养基不同无机盐
浓度和有机添加物对其增殖与生长的影响也较少见
报道。近年来,本课题组在蝴蝶兰品种引进、种苗
工厂化繁育关键技术等方面开展深入研究,通过研
究物理刻伤等处理、不同无机盐浓度以及有机添加
物对蝴蝶兰丛生芽增殖与生长的影响,为建立蝴蝶
兰种苗高效安全的快繁技术提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料
以蝴蝶兰品种 ‘Lauluns’花梗腋芽诱导增殖
的不定芽为试验材料,选择芽高1.5cm以上,单
轴茎直径0.5cm以上的芽体。
1.2 试验方法
1.2.1 芽体不同物理切分与摆放方式对蝴蝶兰丛
生芽增殖的影响 设置6种不同的芽体物理切分与
摆放方式 (图1):(1)单芽切除2/3叶片后横插;
(2)单芽切除2/3叶片后竖插;(3)单芽切除生长
点后横插;(4)单芽切除生长点后竖插;(5)单芽
切除2/3叶片后纵切横插;(6)双芽切除生长点后
横插;每处理2瓶,每瓶接种10个芽体,重复3
次。
以上处理均接种于1/3MS (大量元素、微量
元素、铁盐均减为1/3,不添加 MS有机成分,下
同)+ 有机 +6-BA 3 mg·L-1 + NAA 0.05
mg·L-1+15% (v/v)椰子汁+蔗糖20g·L-1
+琼脂5g·L-1,pH 5.4~5.6,其中有机成分包
含:肌醇100mg·L-1+VB110mg·L-1+VB61
mg·L-1+烟酸1mg·L-1[5]。培养室温度 (25±
2)℃,光强1 500~2 000lx,光照时间16h·d-1。
1.2.2 不同无机盐浓度对蝴蝶兰丛生芽增殖的影
响 设置4个无机盐浓度梯度处理:(1)MS;(2)
1/2MS;(3)1/3MS;(4)1/4MS。处理材料为
单芽切除2/3叶片后竖插于上述培养基中,每处理
2瓶,每瓶接种10个单芽,重复3次。
以上处理均添加1/3 MS+ 有机 +6-BA 3
mg·L-1+NAA 0.05mg·L-1+15% (v/v)椰
子汁+蔗糖20g·L-1+琼脂5g·L-1,pH 5.4~
5.6,培养室温度 (25±2)℃,光强1 500~2 000
lx,光照时间16h·d-1。
1.2.3 不同有机添加物对蝴蝶兰丛生芽增殖的影
响 设置4种不同的有机添加物:(1)15%(v/v)
椰子汁;(2)150g·L-1香蕉泥;(3)150g·L-1
马铃薯汁 (去皮煮熟过滤);(4)1.5g·L-1胰蛋
白胨;(5)不添加任何有机添加物为对照。处理材
料为单芽切除2/3叶片后竖插于上述培养基中,每
处理2瓶,每瓶接种10个单芽,重复3次。
以上处理均添加1/3 MS+ 有机 +6-BA 3
mg·L-1+NAA 0.05mg·L-1+15% (v/v)椰
子汁+蔗糖20g·L-1+琼脂5g·L-1,pH 5.4~
5.6,培养室温度 (25±2)℃,光强1 500~2 000
lx,光照时间16h·d-1。
1.2.4 数据分析 观测记录蝴蝶兰芽体接种2个
月后的死亡率、单芽平均诱导数、苗高与生长情
况,其中:死亡率为死亡芽数与接种芽数的比值;
单芽平均诱导数为诱导总芽数与存活总芽数的比
值;苗高为每个原始接种芽体新抽生最高叶片的叶
尖至芽体基部的长度。试验结果用SPSS软件进行
统计分析,采用邓肯氏新复极差法进行差异分析。
2 结果与分析
2.1 芽体不同物理切分与摆放方式对蝴蝶兰丛生
芽增殖的影响
从表1可以看出,不同处理对蝴蝶兰丛生芽的
增殖与存活有显著的影响。从增殖效果看,破坏芽
体的顶端生长点的处理方式以及以横插的摆插方式
更有利于蝴蝶兰丛生芽的增殖,其中PSP-4的处
理方式单芽平均诱导芽数最高,PSP-6的处理方式
单芽平均诱导芽数次之,但二者差异不显著,其他
依次为 PSP-5>PSP-4>PSP-1>PSP-2,其中
PSP-4、PSP-5处理间差异不显著,PSP-1、PSP-4
处理间差异不显著,其他处理均达到显著水平。从
处理后芽体的死亡率来看,芽体的损伤程度以及摆
放方式对芽体死亡率具有显著的影响,损伤程度越
高以及以横插方式摆放的死亡率更高,其中PSP-5
的处理方式死亡率最高,达显著水平,其他依次为
PSP-3>PSP-4、PSP-6>PSP-1>PSP-2,其中
PSP-1、PSP-2、PSP-4、PSP-6处理间差异不显
著,其他处理均达显著水平。综上,PSP-6的处理
方式在控制死亡率 (6.7%)的同时能获得较高的
诱导芽数 (5.9个)。
676 福建农业学报 第28卷
表1 芽体不同物理切分与摆放方式对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响
Table 1 Effect of physical segmentation and placement mode on proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots
编号 处理
接种芽数
/个
死亡芽数
/个
芽诱导数
/个
死亡率
/%
单芽平均诱导
芽数/个
PSP-1 单芽切除2/3叶片后横插 60  2  274  3.3c 4.7c
PSP-2 单芽切除2/3叶片后竖插(CK) 60  0  210  0c 3.5d
PSP-3 单芽切除生长点后横插 60  14  277  23.3b 6.0a
PSP-4 单芽切除生长点后竖插 60  4  283  6.7c 5.1bc
PSP-5 单芽切除2/3叶片后纵切横插 60  20  209  33.3a 5.2b
PSP-6 双芽切除生长点后横插 60  4  328  6.7c 5.9a
注:同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著,表2、3同。
图1 芽体不同物理切分与摆放方式处理下蝴蝶兰丛生芽增殖情况
Fig.1 Proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots under different physical segmentations and placement modes
注:A为单芽切除2/3叶片后横插;B为单芽切除2/3叶片后竖插 (CK);C为单芽切除生长点后横插;D为单芽切除生长点后
竖插;E为单芽切除2/3叶片后纵切横插;F为双芽切除生长点后横插。
2.2 不同无机盐浓度对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响
为分析同一基本培养基中不同无机盐浓度对蝴
蝶兰丛生芽增殖与种苗生长的影响,试验以 MS为
基本培养基设置4个不同的浓度梯度,从表2的统
计结果可以看出,随着无机盐浓度的降低,单芽平
均诱导芽数逐渐增加,苗高逐渐降低,各处理间均
达到显著水平。在1/4MS培养基中的外植体虽然
单芽平均诱导芽数最高,但叶色黄绿,芽体小,长
势较弱。此外,在培养过程中发现,较高浓度的无
机盐浓度会引起外植体酚的氧化,进而加速褐化的
速度,在 MS培养基中的外植体出现褐化的时间最
早,且褐变颜色最深 (图2)。因而,适宜的无机
盐质量浓度 (1/3MS~1/2MS),不仅可诱导蝴蝶
兰丛生芽的萌发,也可促使植物健康生长。
776第7期 钟海丰等:蝴蝶兰丛生芽增殖培养条件优化研究
表2 不同无机盐浓度对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响
Table 2 Effect of concentration of inorganic salt on proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots
处理
接种芽数
/个
芽诱导数
/个
单芽平均诱
导数/个
苗高
/cm
种苗长势
MS  60  148  2.5d 4.4a 叶色浓绿,生长健壮
1/2MS  60  201  3.4c 3.2b 叶色绿,生长健壮
1/3MS  60  228  3.8b 1.9c 叶色浅绿,生长良好
1/4MS  60  283  4.7a 1.2d 叶色黄绿,生长较弱
图2 不同无机盐浓度处理的蝴蝶兰丛生芽增殖情况
Fig.2 Proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots in
culture media with varied concentrations of inorganic salt
注:A为 MS;B为1/2MS;C为1/3MS;D为1/4MS。
2.3 不同有机添加物对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响
有机添加物对细胞和组织的增殖和分化具有明
显的促进作用。从表3的统计结果可以看出,在蝴
蝶兰单芽平均诱导芽数方面,15% (v/v)椰子汁
的效果 显 著 优 于 其 他 处 理,其 他 依 次 为 150
g·L-1香蕉泥、150g·L-1马铃薯汁、1.5g·L-1
胰蛋白胨和不添加有机物,其中1.5g·L-1胰蛋
白胨与不添加有机物处理间差异不显著,其他处理
均达到显著水平。在苗高方面,150g·L-1香蕉泥
与1.5g·L-1胰蛋白胨最高,与其他处理达到显
著水平,其中添加150g·L-1香蕉泥的丛生芽叶
色浓绿,生长健壮,而添加1.5g·L-1胰蛋白胨
的丛生芽叶色黄绿,生长较弱。其他依次为150
g·L-1马铃薯汁、不添加有机物、15% (v/v)椰
子汁,其中150g·L-1马铃薯汁与不添加有机物
的处理之间差异不显著、不添加有机物与15%
(v/v)椰子汁的处理之间差异不显著。
表3 不同有机添加物对蝴蝶兰丛生芽增殖的影响
Table 3 Effect of organic additives on proliferation of Phalaenopsis with clustered shoots
编号 处理 接种芽数/个 芽诱导数/个
单芽平均诱
导数/个
苗高/cm 种苗长势
OA-1  15%(v/v)椰子汁 60  234  3.9a 1.8c 叶色绿,生长健壮
OA-2  150g·L-1香蕉泥 60  180  3.0c 2.9a 叶色浓绿,生长健壮
OA-3  150g·L-1马铃薯汁 60  206  3.4b 2.4b 叶色浓绿,生长健壮
OA-4  1.5g·L-1胰蛋白胨 60  134  2.2d 2.9a 叶色黄绿,生长较弱
OA-5 不添加有机物 60  126  2.1d 2.1bc 叶色黄绿,生长较弱
3 讨 论
目前,蝴蝶兰组织培养研究大多采用类原球茎
途径[6-8],而丛生芽途径报道较少。植物组织培养
中可获得大量形态、生理特征不变的植株,但通过
愈伤组织分化不定芽的方式所获得的再生植株变异
率较高,虽然其中有些是有益变异,但更多的是不
良变异[9]。而利用丛生芽途径繁殖蝴蝶兰是一种从
芽到芽的增殖途径,具有稳定遗传母本的特征特
性,减少后代发生变异的优点。
植物内源激素是调控腋芽生长的重要因素,生
长素主导顶端优势,并抑制侧芽生长,在传统的植
物繁殖方式中,经常利用摘心来影响内源生长素的
含量,从而促进侧芽萌发。芽体在除去叶片后会降
低内源IAA的总量,再配合摘心处理,对于部分
物种效果更加显著[10]。吴宣萱等[11]的研究结果也
表明剥离叶片的方法不但有利于提高增殖系数,而
且丛芽中大芽数比例也较高,但这种处理方法在实
876 福建农业学报 第28卷
际应用中,尤其是工厂化生产过程中往往效率不
高。本试验研究结果也表明,芽体不同物理切分与
摆放方式对蝴蝶兰丛生芽增殖具有显著的影响,芽
体切除生长点后横插处理的单芽平均诱导芽数要显
著高于其他处理,其中,单芽切除生长点后横插
(PSP-3)和双芽切除生长点后横插 (PSP-6)的单
芽平均诱导芽数分别达到6个和5.9个,而常规的
单芽切除2/3叶片后竖插处理的单芽平均诱导芽数
仅3.5个。但由不同处理对芽体损伤差异和芽体大
小差异,不同处理的死亡率也不同,单芽切除2/3
叶片后纵切横插处理的死亡率最高,达到33.3%,
单芽切除生长点后横插处理的死亡率也较高,达到
23.3%,据此推测芽体的死亡率可能跟损伤的大
小、芽体大小以及氧气供应情况有关。本研究结果
表明双芽切除生长点后横插 (PSP-6)处理在控制
死亡率的同时能获得较高的诱导芽数。
植物组织培养中不同种类的植物对无机物浓度
的要求也不同,培养基中无机物的成分和浓度是植
物生长的重要因素。MS培养基是一种无机盐浓度
较高的培养基,一般来说,茎段再生不定芽需要使
用全量无机盐浓度的 MS培养基,而不定芽生根需
要 MS培养基中无机盐减少即采用1/2MS或1/4
MS[12]。本试验研究结果显示高浓度的无机盐
(MS)不利于丛生芽发生,而有利于植株生长,而
较低浓度的无机盐 (1/3MS~1/2MS)不仅有利
于丛生芽发生,植株生长也较为 健 壮,这 与
Varsha[12]等人的研究结果不一致,分析可能是不
同植物间的差异以及较高浓度的 NO-3 抑制了芽的
萌发。
组织培养中常用的有机添加物如椰乳、香蕉和
马铃薯等是一类含有氨基酸、激素、天然维生素以
及酶等有机物且成分较为复杂的天然复合物[13-16]。
多数研究证明,有机添加物对细胞和组织的增殖和
分化具有明显的促进作用,许多研究人员在天然有
机添加物的选择与应用方面做了大量的工作[17-18]。
本研究结果显示15%的椰汁最适于蝴蝶兰丛生芽
增殖,150g·L-1的马铃薯或150g·L-1香蕉泥
也可作为低成本有机添加物,这与何松林[19]等人
的研究结果相一致。
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(责任编辑:黄爱萍)
976第7期 钟海丰等:蝴蝶兰丛生芽增殖培养条件优化研究