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基于再生不定芽的蝴蝶兰继代扩繁体系建立



全 文 :基于再生不定芽的蝴蝶兰继代扩繁体系建立
彭 娇,崔金腾,王爱香,赵和文
(北京农学院园林学院,北京 102206)
摘 要:为降低蝴蝶兰通过再生原球茎途径频繁继代培养可能出现的变异及玻璃化风险、减轻继代培养
中的褐化,以蝴蝶兰花梗茎段再生的营养芽为试验材料,进行基于再生不定芽的继代扩繁及抗褐化研
究。结果显示,以5节花梗的中间腋芽茎段为材料,在VW+ 6-BA 5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L+蔗糖30 g/L培
养基上进行启动培养,能获得最高的营养芽诱导率。继代培养中,TDZ促进再生不定芽的效果比6-BA
强。茎芽经过“切叶”处理,在培养基VW+ TDZ 1 mg/L+300 mg/L柠檬酸+10 g/L蔗糖+15%椰汁,或培
养基VW+ 6-BA 5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L+ 300 mg/L柠檬酸+10 g/L蔗糖+15%椰汁上进行继代培养,能获
得最佳的继代扩繁效果。笔者研究认为初步建立了基于再生不定芽的蝴蝶兰继代扩繁体系。
关键词:蝴蝶兰;再生不定芽;继代扩繁
中图分类号:S682.31 文献标志码:A 论文编号:casb14110138
Building of the Phalaenopsis’Subculture Multiplication System via Regenerating Adventitious Buds
Peng Jiao, Cui Jinteng, Wang Aixiang, Zhao Hewen
(College of Landscape, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206)
Abstract: To reduce the possibilities of genetic variation or vitrification during continuous subculture via
regenerating protocorms and to alleviate the browning, a Phalaenopsis’subculture technique via regenerating
adventitious buds from vegetative buds produced from the flower stalks and applying anti-browning agent was
studied. The results showed that: the highest vegetative bud induction rate was achieved when the middle
auxiliary bud stem segments from the five-nodes flower stalks were inoculated in the medium of VW+ 6-BA
5 mg/L + NAA 0.1 mg/L + sugar 30 g/L. In subculture, TDZ was more effective than 6-BA in stimulating
adventitious buds regeneration. The best subculture multiplication efficiency was achieved when the
inoculating buds treated with‘cutting leaf’were cultured in the medium VW+ TDZ 1 mg/L + citric acid
300 mg/L+ sugar 10 g/L+ coconut water 15%, or in the medium VW+ 6-BA 5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L+ citric
acid 300 mg/L + sugar 10 g/L + coconut water 15% . Through studies, the Phalaenopsis’subculture
multiplication system was preliminarily set up via regenerating adventitious buds.
Key words: Phalaenopsis; regenerate adventitious buds; subculture multiplication
0 引言
目前蝴蝶兰组培繁殖主要是通过原球茎发生途
径[1-5]。此途径虽然繁殖系数高,继代培养次数增多后,
遗传变异风险增加[6],玻璃化风险增加[7-8]。若能研究
出通过非原球茎途径繁殖蝴蝶兰组培苗,则能减少优
良品种发生变异及玻璃化风险的概率。TDZ是一种
人工合成的具有细胞分裂素活性的激素,人们发现其
在促进许多难以组培快繁的木本植物的不定芽或腋芽
基金项目:北京市教委科技提升计划项目延庆四季“延庆四季花海景观植物新品种创制与产业化”(PXM2013-014207-000079)、(PXM2014-014207-
000081);北京市属高等学校创新团队建设项目(IDHT20150503);北京市教委科技创新平台项目“农业综合试验站与教授工作站建设项目”
(PXM2014-014207-000018)。
第一作者简介:彭娇,女,1988年出生,山东临沂人,硕士,主要从事园林植物栽培与繁育研究。
通讯作者:赵和文,男,1967年出生,北京延庆人,副教授,硕士,主要从事园林植物栽培与城市林业应用。通信地址:102206北京市昌平区回龙观镇
北农路7号北京农学院园林学院,Tel:010-80799122,E-mail:zhaohewen6@sina.com。
收稿日期:2014-11-21,修回日期:2015-01-07。
中国农学通报 2015,31(4):162-166
Chinese Agricultural Science Bulletin
增殖方面具有神奇作用[9-10],它或许能用于促进蝴蝶兰
通过不定芽或腋芽方式进行增殖,避免通过原球茎途
径增殖。
组培快繁中,启动培养和继代培养都会遇到褐化
问题,但是目前蝴蝶兰褐化研究多集中在启动培养阶
段防止外植体褐化[11-12],对于继代扩繁阶段的褐化重视
不够。在继代培养阶段,材料切割留下的伤口会向培
养基中分泌酚类物质,对外植体产生毒害,从而影响继
代增殖效率。在预备试验中发现柠檬酸、活性炭能起
到一定的抗褐化作用,这些抗褐化剂是否在继代培养
中也起作用还值得研究。
笔者拟在培养基中添加TDZ,促使蝴蝶兰茎芽通
过再生不定芽来进行扩繁,代替传统的再生原球茎扩
繁方式。同时拟研究出蝴蝶兰继代扩繁中的材料最佳
切割方式、最佳抗褐化剂。上述研究能为生产者在蝴
蝶兰组培苗继代扩繁方面提供标准化繁育技术。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料购自三益蝴蝶兰公司北京分公司白花红
心品系的‘Lip Kou’抽花葶苗。
1.2 试验方法
1.2.1 启动培养 选取新近抽出的蝴蝶兰花梗,分为 4
腋芽花梗、5腋芽花梗和 6腋芽花梗,用毛笔蘸洗涤灵
洗刷洗、无菌水冲洗干净后,剪成 2 cm左右带腋芽茎
段。不同芽位的茎段分别编号,然后按如下程序进行
表面消毒:75%酒精消毒20 s、无菌水冲洗2次、0.1%升
汞消毒8 min、无菌水冲洗5次。消毒好的材料接种于
预备试验获得的培养基 VW + 6- BA 5 mg/L+ NAA
0.1 mg/L+蔗糖 30 g/L,pH 5.8。每种类型芽位茎段接
种20个,重复3次。培养瓶放至光照培养箱,培养箱温
度调至 28℃,光照时间为 14 h/d。接种 60天后统计腋
芽萌发率。
1.2.2 继代培养
(1)不同细胞分裂素对继代增殖影响。将启动培
养获得的腋芽接种到添加不同浓度TDZ、6-BA的继代
培养基,进行继代增殖培养(表1)。每个培养瓶接种4
个材料,每个配方接种10瓶,2个月后统计新形成的不
定芽数。
(2)不同切割方式及不同抗褐化剂对于继代增殖
的影响。以继代增殖效果较好的培养基激素配比为基
础,进行培养基中施用不同的抗褐化剂试验:①添加
300 mg/L柠檬酸;②添加 2 g/L的活性炭;③不添加抗
褐化剂。以继代增殖效果较好的培养基激素配比为基
础,材料采取不同切割方式进行试验:①切叶,切去茎
芽底部褐化部分,将外层老叶剥除,把茎芽上的叶片切
除,只留茎段。②留叶,切去茎芽底部褐化部分,将外
层老叶剥除,但保留茎芽上的其他叶片。由于6-BA与
生长素配合在一起时,效果会更好,在添加有6-BA的
培养基中,均添加 0.1 mg/L NAA。试验共有 9个处
理。每瓶接种4个材料,每个处理接种10瓶共40个材
料,继代培养2个月后统计每个处理再生的不定芽数。
1.2.3 数据分析 相关统计数据,用SPSS软件进行方差
分析、多重比较及差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同芽位花梗茎段的营养芽诱导效果
启动培养 2个月后,不同花梗芽位的茎段都能诱
导出营养芽(带叶片的芽),但诱导率有差异(表 2)。
从芽位来看,中部芽位的营养芽诱导率明显高于基部
芽位(第1节)和顶部芽位(最后1节)。没有诱导出营
养芽的材料大部分表现为未萌芽,少部分诱导出了花
芽。从花梗类型来说,5芽花梗的营养芽诱导率高于4
编号
A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
A-7
A-8
TDZ/(mg/L)
0.5
1
2
5
0
0
0
0
6-BA/(mg/L)
0
0
0
0
1
2
5
10
蔗糖/(g/L)
10
10
10
10
10
10
10
10
椰汁/%
15
15
15
15
15
15
15
15
花梗类型
4芽花梗
5芽花梗
6芽花梗
第1节
36.7d
58.3c
51.0c
第2节
68.3bc
86.7ab
71.7bc
第3节
70.0bc
96.7a
76.7b
第4节
38.3d
83.3ab
66.7bc
第5节

55.0c
76.7b
第6节


35.0d
表2 蝴蝶兰不同花梗芽位茎段的营养芽诱导率
注:数据后面标记有不同字母者,表示差异显著;标记有相同字母者,表示差异不显著。下同。
%
表1 不同组合的培养基配比
注:以VW培养基为基本培养基。在A-2培养基中,进行了茎芽
“掐顶”和留叶不“掐顶”2个处理。
彭 娇等:基于再生不定芽的蝴蝶兰继代扩繁体系建立 ·· 163
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
芽花梗和6芽花梗。营养芽诱导率最高的为5芽花梗
第3节位腋芽茎段。
2.2 不同激素配比培养基的继代增殖效果
以启动培养中5芽花梗的中部芽位(第2~4节)诱
导的营养芽为材料。在添加不同浓度TDZ、6-BA等细
胞分裂素的培养基中进行继代增殖。继代培养 60天
后,各培养基平均再生不定芽数统计结果见表3。
结果发现,TDZ促进再生不定芽的效果明显优于
6-BA。添加 2 mg/L TDZ的A-3培养基再生不定芽数
量甚至明显高于添加10 mg/L 6-BA的A-8培养基。加
处理编号
A-1
A-2
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
A-7
A-8
TDZ/(mg/L)
0.5
1.0
1.0
2.0
5.0
0
0
0
0
6-BA/(mg/L)
0
0
0
0
0
1
2
5
10
材料切取方式
留叶
留叶
掐顶
留叶
留叶
留叶
留叶
留叶
留叶
不定芽数
1.8cd
2.5c
4.5b
5.6a
3.7b
1.2d
1.4d
2.4c
4.3b
不定芽描述
形状不一,数量少
形状整齐,数量适中,芽粗壮
形状整齐,数量较多,芽粗壮
形状不一,数量多,芽基部叶片发黄
形状不一,芽点多,芽基部叶片发黄
数量较少
数量较少
形状整齐,数量适中,芽粗壮
形状不一,芽点多,芽基部叶片发黄
表3 不同浓度TDZ、6-BA对蝴蝶兰继代增殖的影响
有同一种细胞分裂素的培养基,一般随着细胞素浓度
的增加,再生不定芽数量增加。例如当培养基中6-BA
浓度由于 1 mg/L增至 2、5、10 mg/L时,再生不定芽数
由1.2依次增加到 1.4、2.4、4.3。在加有TDZ的培养基
中,虽然添加5 mg/L TDZ的A-4培养基再生正常不定
芽数量不多,但材料基部的不定芽芽点数较多,随着培
养时间的推移,潜在发育成不定芽的总数会超过加有
2 mg/L TDZ的A-3培养基。加有高浓度细胞分裂素培
养基虽然再生不定芽数量多,但芽体生长不正常,部分
不定芽畸型或基部叶片黄化(图 1)。培养基 VW+
TDZ 1 mg/L和培养基VW+ 6-BA 5 mg/L虽然再生不
定芽数量不多,但芽体粗壮,形态正常。考虑到在
VW+ TDZ 1 mg/L培养基中,掐顶显著增加了再生不
定芽数量。在接下来的继代培养试验中,在上述 2种
培养基的基础上进行深入试验。
2.3 不同切割方式及不同抗褐化剂对于继代增殖的影
响效果
采取不同切割方式及添加不同抗褐化剂,茎芽在

TDZ 0.5 mg/L(留叶) TDZ 1 mg/L(切叶) TDZ 2 mg/L(留叶)
图1 TDZ在蝴蝶兰再生不定芽中的作用效果
下述培养基中继代培养 60天。不同处理平均再生的
不定芽数量统计结果见表4。
可以发现,在相同培养基里,剪叶茎芽的再生不定
芽数量明显高于留叶茎芽,例如在VW+ TDZ 1 mg/L
培养基中,剪叶茎芽(T1-1)比留叶茎芽(T3-1)再生不定
芽数量高出 2.0;在VW+ TDZ 1 mg/L+ 300 mg/L柠檬
酸的培养基中,剪叶茎芽(T1-2)比留叶茎芽(T3-2)再生
不定芽数量高出3.3;在VW+ TDZ 1 mg/L+ 2 g/L活性
炭的培养基中,剪叶茎芽(T1-3)比留叶(T3-3)茎芽再生
不定芽数量高出2.5。在以6-BA为细胞分裂素的培养
基中,均接种剪叶茎芽,也获得了较高的不定芽增
殖率。
·· 164
由表 4还可以发现,添加抗褐剂能在一定程度促
进不定芽的产生。其中 300 mg/L柠檬酸的促进效果
比 2 g/L活性炭明显。在培养基VW+ TDZ 1 mg/L培
养基中,在接入剪叶茎芽的情况下,培养基加入
300 mg/L柠檬酸的再生不定芽数量比对照(不加抗褐
化剂)高2.6,培养基加入2 g/L活性炭的再生不定芽数
量仅比对照高出 0.7。在培养基VW+ 6-BA 5 mg/L培
养基中,在接入“剪叶”茎芽的情况下,培养基加入
300 mg/L柠檬酸的再生不定芽数量比对照(不加抗褐
化剂)高出1.9,培养基加入2 g/L活性炭的增殖率与对
照没有显著差异。
3 结论与讨论
由上述研究可见,在蝴蝶兰启动培养中,不同芽位
花梗茎段的营养芽效果不一样,以5芽花梗第3芽位茎
段诱导率最高。
在继代培养中,TDZ促进再生不定芽的效果明显
好于 6-BA。继代培养中,在其他条件一致的情况下,
剪叶茎芽的再生不定芽数量明显高于留叶茎芽;培养
基中添加柠檬酸的再生不定芽数量明显高于添加活性
炭及未加抗褐化剂的培养基。适合蝴蝶兰继代培养的
扩繁体系是:接种剪叶茎芽,在 VW+ TDZ 1 mg/L+
300 mg/L柠檬酸+蔗糖 10 g/L+15%椰汁或VW+ 6-BA
5 mg/L +NAA 0.1 mg/L+ 300 mg/L柠檬酸+蔗糖10 g/L+
15%椰汁培养基上进行继代培养。
3.1 关于花梗芽位的诱导效果
在启动培养中,以花梗腋芽茎段为材料进行诱导,
5芽花梗比4芽花梗及6芽花梗的营养芽诱导率要高;
中间节位的营养芽诱导率要高于基部(第1节位)和顶
部(最后 1节位)节。分析上述情况,可能与腋芽生理
年龄有关。4芽花梗,腋芽生理年龄较小,感受激素刺
激能力较弱,因而萌芽率低;6芽花梗,腋芽生理年龄
较大,部分腋芽发育成花芽倾向更强。同一花梗,节位
不同,诱导率存在差异,也与不同节位腋芽生理年龄有
关;第 1节位生理年龄较大,发育为花芽的可能性增
大;最后节位,生理年龄较小,不反应的可能性提高。
3.2 关于TDZ和6-BA的效果
TDZ(thidiazuron)是 Schering公司 1976年合成的
新型植物生长调节剂,最开始作为一种棉花脱叶剂,后
来发现具有很高的细胞分裂素活性。很低浓度TDZ
(10-9~10-5 mol/L)就能对植物的生长及细胞分裂产生效
果。研究发现,产生同等效力时,小红萝卜组培分化
中,TDZ浓度只需6-BA的1/100;而大豆愈伤组织分化
实验中,TDZ浓度只需ZT的 1/10000 [14]。Thomas[13]提
出TDZ是通过促进细胞内嘌呤类细胞激动素的合成
和积累而有利于愈伤组织的生长、芽的分化以及繁殖
的。人们发现,对于原先采用普通细胞分裂素难以生
芽的植物(例如许多木本植物),TDZ能促进不定芽或
腋芽的增殖。笔者使用BA促进蝴蝶兰茎芽分化不定
芽需要较高浓度BA(达到 5 mg/L),而较低浓度TDZ
即能促进不定芽分化。
3.3 关于接种材料剪叶的效果
启动培养获得的营养芽,继代培养中通过剪叶去
掉了芽的茎尖、剪掉了紧包芽体的叶片,结果继代增殖
率明显高于对照(留叶茎芽)。分析认为,剪掉茎尖有
利于打破顶优势,促进了顶芽之下的不定芽发育;剪掉
紧包芽体的叶片,能促进不定芽芽原基快速发育成不
定芽。在蝴蝶兰花梗组培快繁研究中,林宗铿[15]发现
剪掉茎尖能促进不定芽发育,并认为与打破顶端优势
有关,笔者的观点与其一致。
3.4 关于抗褐化剂的使用效果
为减轻组培苗褐变,研究者有时会向培养基中添
加吸附剂、抗氧化剂等成分。AC(活性炭)和PVP(聚
处理编号
T1-1
T1-2
T1-3
T2-1
T2-2
T2-3
T3-1
T3-2
T3-3
TDZ/(mg/L)
1
1
1
0
0
0
1
1
1
6-BA/(mg/L)
0
0
0
5
5
5
0
0
0
NAA/(mg/L)
0
0
0
0.1
0.1
0.1
0
0
0
柠檬酸/(mg/L)
0
300
0
0
300
0
0
300
0
活性炭/(g/L)
0
0
2
0
0
2
0
0
2
材料切取方式
切叶
切叶
切叶
切叶
切叶
切叶
留叶
留叶
留叶
不定芽数量
4.1d
6.7a
4.8c
3.6de
5.5b
3.8de
2.1f
3.4e
2.3f
表4 蝴蝶兰不同抗褐化剂及不同切割方式下的继代增殖效果
彭 娇等:基于再生不定芽的蝴蝶兰继代扩繁体系建立 ·· 165
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
乙烯吡咯烷酮)是2种常用的吸附剂,用于吸附外植体
切割后释放的有害物质(例如酚类物质)。对于有些物
种,培养基中加入AC能明显减轻褐变,促进分化[16];但
活性炭在吸附有害物质的同时,也会吸附培养基中的
生长调节物质,对外植体的生长带来竞争性抑制 [17]。
我们研究发现,蝴蝶兰继代培养基中添加活性炭,并没
有明显抗褐变促分化的效果。由于 PVP在吸附酚类
物质时,具有较高专一性[18]:对某些物种有效,但对另
一些物种无效。预备试验中笔者发现 PVP效果不明
显,所以正式试验中没有采用PVP。
在组培中,也经常使用Vc(抗坏血酸)、Na2S2O3(偏
二亚硫酸钠)、柠檬酸、二硫苏糖醇等抗氧化剂,它们用
于改变外植体周围的氧化还原电势,从而抑制酚类氧
化、减轻褐变。柠檬酸在许多物种的组培抗褐变中成
功应用[19-20],笔者研究中也发现,在蝴蝶兰继代增殖中,
柠檬酸有很好的抗褐变促分化的效果。柠檬酸更确切
说是一种抗氧化增效剂,能与促进氧化的微量金属离
子生成络合物,使金属离子失去促进氧化的作用。
PPO(多酚氧化酶)是一种含铜的蛋白质,其活性依赖
于铜的氧化还原作用。柠檬酸的加入,可能络合了铜
离子从而使PPO的作用减轻,减少了酚类的氧化。
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