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不同产地花楸树愈伤组织诱导和体胚发生比较分析



全 文 :·生物技术· 北方园艺2014(13):102~105
第一作者简介:张建瑛(1980-),女,吉林松原人,助理研究员,现主
要从事林木种苗培育工作。E-mail:zhangjianying1124@126.com.
基金项目:国家公益性行业科研资助项目(201004068);黑龙江省
财政厅自拟资助项目(2010-1)。
收稿日期:2014-03-11
不同产地花楸树愈伤组织诱导和体胚发生比较分析
张 建 瑛1,许 传 玲2,沈 海 龙3,杨   玲3,李   京1,田 新 华1
(1.黑龙江林业科学研究所,黑龙江 哈尔滨150080;2.敦化市林业局,吉林 敦化133700;3.东北林业大学 林学院,黑龙江 哈尔滨150040)
  摘 要:以花楸树离体成熟和未成熟合子胚为外植体,研究了不同产地、不同发育时间及不
同植物生长调节剂组合对花楸树愈伤组织诱导和体胚发生的影响。结果表明:以成熟合子胚为
外植体,MS+2.0mg/L NAA+1.5mg/L 6-BA对诱导愈伤组织和体胚发生效果好;不同产地合
子胚的体胚诱导率排序为敦化>哈尔滨>五营>山河。以未成熟合子胚为外植体,MS+
0.05mg/L 2,4-D+1.0mg/L 6-BA愈伤诱导率高,体胚发生在MS+0.2mg/L 2,4-D+1.0mg/L
6-BA最适宜;不同产地合子胚的体胚诱导率排序为延吉>哈尔滨>伊春。
关键词:花楸树;愈伤组织诱导;体胚发生;产地;植物生长调节剂
中图分类号:S 718.43 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)13-0102-04
  花楸树(Sorbus pohuashanesis Hedl.)属蔷薇科苹果
亚科花楸树属落叶小乔木,主要分布在东北、华北地区。
其生长性能良好,对环境要求不高,用途极广[1-3]。在育
苗过程中发现花楸树出种率低(仅为1%),后代变异大,
生长周期长、成型慢等问题[4-5]。体胚发生因具有高效
转化为完整植株的能力、高度的遗传稳定性和用于基础
研究(如植物的生长、分化和发育问题)的巨大潜力而受
到广泛重视[6]。因此,建立花楸树体胚发生途径的植株
再生技术可为花楸树无性繁殖开辟一条崭新的途径,实
现其优良无性系的快繁,为园林绿化提供大量优质苗
木。同时还可实现对花楸树的品种改良和优良种质资
源的长期保存。现研究了外植体来源、外植体类型和植
物生长调节剂对花楸树愈伤组织诱导和体胚发生的影
响,以期为建立完善的花楸树体胚发生体系奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
花楸树成熟种子分别于2005年9月下旬采自黑龙
江省森林植物园(在哈尔滨市,简称HRB)、五常市山河
林业局(简称山河,SH)、黑龙江省伊春五营森林公园(简
称五营,WY)、吉林省敦化市林业局(简称敦化,DH),果
实经过调制获得的纯净种子密封保存在0~5℃冰箱里
备用。未成熟种子分别于2006年7月上、中、下旬取自
吉林省延吉市林业局(简称延吉,YJ)、黑龙江省森林植
物园(在哈尔滨市,简称哈尔滨、HRB)、黑龙江省伊春市
植物园(简称伊春,YC),果实经过调制获得的纯净种子
密封保存在0~5℃冰箱里备用。
接种前将种子用水泡2~3d后进行灭菌消毒,用
70%(v/v)酒精30s搅拌消毒2次,之后用3%(w/v)
NaClO溶液灭菌10min,无菌水冲洗4~5次后放在无
菌滤纸上吸干水分。用解剖刀从子叶端切去部分种皮
后,将完整的合子胚挤出作为外植体平行放置在灭菌后
的诱导培养基表面。
1.2 试验方法
以MS为基本培养基,培养基中分别添加不同浓度
NAA(成熟合子胚为外植体)或不同浓度2,4-D(未成熟
合子胚为外植体)与不同浓度6-BA的组合。其它添加
物质为60g/L蔗糖,500mg/L水解酪蛋白(CH)和6g/L
琼脂粉。培养基pH值在灭菌前调制为5.8。每培养皿
接种10个外植体,每处理重复5个培养皿。将培养皿置
于暗中培养,温度为22~25℃。培养30d时将培养物继
代到新配制的培养基上(同初代培养基)直到有体胚形
成。将形成球形体胚的培养物转移到分化培养基上继
续培养。分化培养基:MS+60g/L蔗糖+500mg/L
CH+6g/L琼脂粉(pH 5.8)。其余条件同诱导培养。
1.3 数据分析
试验数据采用Excel 2003处理,SPSS 13.0软件进行
方差分析和多重比较分析。愈伤组织诱导率(%)=产生
愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100;体胚诱导率
(%)=产生体胚的外植体数/接种外植体总数×100。
2 结果与分析
2.1 成熟合子胚的愈伤组织诱导结果
从表1可以看出,不同产地的花楸愈伤组织诱导情
况随NAA、6-BA浓度的变化有所不同。哈尔滨、敦化产
201
北方园艺2014(13):102~105 ·生物技术·
地花楸愈伤组织诱导率在培养基MS+2.0mg/L NAA+
1.5mg/L 6-BA、MS+2.0mg/L NAA+1.0mg/L 6-BA
中显著高于其它激素组合,分别为43.3%、91.7%,五营产
地的花楸愈伤组织在NAA浓度为2.0mg/L下诱导率高
于其它。山河产地合子胚在 MS+2.0mg/L NAA+
1.5mg/L 6-BA显著高于其它激素组合,为66.4%。
表1 不同植物生长调节剂对
花楸树愈伤组织诱导的影响
  Table 1 Efect of diferent hormone combination on
calus inductin forming in S.pohuashanensis from immature zygotic embryos
NAA浓度
NAA
concentration
/mg·L-1
BA浓度
BA
concentration
/mg·L-1
不同产地合子胚的愈伤诱导率
Inductivity of calus from zygotic embryos colected in
diferent provenances/%
HRB  SH  DH  WY

1.0
1.5
2.0

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5
0f
0f
0f
14.0c
0f
14.8c
8.0d
4.0de
4.0de
4.4de
14.4c
14.2c
30.0b
35.0b
33.2b
43.3a
0f
0f
20.5d
28.8d
4.0e
32.5d
55.2b
56.6b
17.2d
34.5d
47.3bc
46.4bc
52.7bc
11.1de
53.9b
66.4a
0f
7.3e
6.7e
0f
0f
56.5bc
49.3bc
45.7bc
0f
60.0b
25.0d
46.8bc
0f
22.5d
91.7a
20.7d
0d
0d
0d
0d
0d
0d
0d
0d
37.5c
32.5c
44.2b
41.0bc
58.5a
45.0b
46.7b
41.6bc
  注:数字后的同列小写字母表示5%水平上的显著性差异。下同。
Note:Diferent lowercase letters in the same column are significantly at 5%level.
The same below.
2.2 成熟合子胚的体胚诱导结果
由表2可知,不同生长调节剂组合下的成熟合子胚
体胚诱导率具有明显差异。在只添加NAA或6-BA培
养基上没有体胚发生。不同产地中,哈尔滨和敦化产地
花楸树的体胚诱导率在2.0mg/L NAA+1.0mg/L
6-BA中最高(分别为13.3%和30.7%),五营产地花楸
树的体胚诱导率在1.5mg/L NAA+1.5mg/L 6-BA
中最高(24.4%),山河产地花楸树的体胚诱导率在
1.0mg/L NAA+0.5mg/L 6-BA中最高(24.3%)。
2.3 未成熟合子胚的愈伤组织诱导结果
表3表明,不同产地的花楸未成熟合子胚诱导情况
也不相同。哈尔滨产地7月上旬合子胚0.05mg/L
2,4-D+1.0mg/L 6-BA组合时愈伤诱导率高(78.9%),
高于中旬、下旬(43.1%、55.5%)。延吉产地7月上旬合
子胚在MS+0.5mg/L 2,4-D+1.5mg/L 6-BA上愈伤
诱导率最高,为62.0%,与其它处理相比差异显著
(P<0.05),7月中旬、下旬的合子胚在 MS+0.2mg/L
2,4-D+1.5mg/L 6-BA上体胚诱导率最高,分别为
86.5%、48.5%,与其它处理相比差异显著(P<0.05)。
表2 不同植物生长调节剂对
花楸树成熟体胚发生的影响
  Table 2 Efect of diferent plant growth regulators
combinations on somatic embryogenesis of S.pohuashanensis from
mature zygotic embryos
NAA浓度
NAA
concentration
/mg·L-1
BA浓度
BA
concentration
/mg·L-1
不同产地合子胚的体胚诱导率
Inductivity of somatic embryo from zygotic embryos
colected in diferent provenances/%
HRB  SH  DH  WY

1.0
1.5
2.0

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5

0.5
1.0
1.5
0c
0c
0c
0c
0c
3.3b
4.2b
0c
0c
0c
0c
2.8b
0c
5.3b
13.3a
0c
0e
0e
0e
0e
0e
24.3a
0e
0e
0e
0e
8.2c
6.0c
3.33cd
10.0b
6.0c
6.0c
0c
0c
0c
0c
0c
1.8bc
0c
0c
0c
8.8b
5.0b
0c
0c
8.3b
30.7a
7.5b
0d
0d
0d
0d
0d
13.3b
12.9b
0d
0d
0d
5.4bc
24.4a
0d
0d
12.7b
3.1c
2.4 未成熟合子胚的体胚诱导结果
2.4.1 外植体发育时期和产地对体胚发生的影响 由
表4可看出,将不同产地和发育时期的未成熟合子胚接
种到20种不同生长调节剂组合的培养基上。培养30d
时发现,相同培养条件下不同产地外植体的启动时间和
体胚诱导率存在较大差别。延吉和哈尔滨2个产地、7
月初取材的合子胚启动时间相对较快,而且在4周培养
时间内开始出现体细胞胚,在外植体表面可观察到大量
的早期球形胚,体胚白色半透明,体胚诱导率较高(延吉
产地为32.0%,哈尔滨产地为21.5%)。7月中旬采集
的外植体则启动较慢,但在培养4周时2个产地的合子
胚均有少量愈伤组织和不同时期的体胚产生(延吉产地
为46.5%,哈尔滨产地为31.3%)。7月下旬采集的外植
体培养4周后,2个产地均为个别外植体出现少量胚性愈
伤或少量的球形胚(延吉产地为30.7%,哈尔滨产地为
16.0%)。伊春产地在7月上旬和中旬采集的外植体,培
养过程中无明显变化,7月下旬采集的外植体在培养4周
时个别子叶张开,仅出现少量愈伤组织,无体胚产生。
2.4.2 生长调节剂对体胚发生的影响 表4表明,哈
尔滨产地、7月上旬的合子胚在0.1mg/L 2,4-D+
1.5mg/L 6-BA组合时的体胚诱导率最高,与其它处理
相比差异显著(P<0.05)。7月中旬的外植体,在
0.05mg/L 2,4-D+1.0mg/L 6-BA组合中的体胚诱导
率最高,与其它处理相比差异显著(P<0.05)。7月下旬
的外植体在0.2mg/L 2,4-D+0.5mg/L 6-BA组合中的
体胚诱导率最高,与其它处理相比差异显著(P<0.05)。
301
·生物技术· 北方园艺2014(13):102~105
  表3 不同植物生长调节剂对哈尔滨和延吉产地愈伤组织诱导的影响
  Table 3 Efect of diferent plant growth regulators combinations on inductivity of calus from zygotic embryos of
S.pohuashanensis colected in Harbin and Yanji % 
2,4-D
/mg·L-1
6-BA
/mg·L-1
哈尔滨产地合子胚的愈伤诱导率
Inductivity of calus from zygotic embryos colected in Harbin
延吉产地合子胚的愈伤诱导率
Inductivity of calus from zygotic embryos colected in Yanji
7月上旬
In early July
7月中旬
In mid July
7月下旬
In late July
7月上旬
In early July
7月中旬
In mid July
7月下旬
In late July
0  0  0f 0e 0e 0e 0f 0d
0  0.5  0f 0e 0e 0e 0f 0d
0  1.0  0f 0e 0e 0e 0f 0d
0  1.5  0f 0e 0e 0e 0f 0d
0.05  0  44.6±4.7cd  19.4±12.3cd  21.1±15.3c 34.0±8.4c 14.9±2.4d 23.0±13.0c
0.05  0.5  44.6±6.9cd  24.0±17.9c 21.5±13.1c 33.0±9.5c 20.6±2.4cd  23.3±11.2c
0.05  1.0  78.9±24.6a 26.8±2.5c 32.0±8.8b 38.3±12.0bc  19.7±17.9cd  0d
0.05  1.5  48.7±18.1cd  25.4±5.1c 17.5±15.8cd  40.0±14.5bc  7.4±6.9e 0d
0.1  0  39.1±12.5cde  17.2±4.1d 20.6±15.2c 31.6±12.0c 11.0±3.4ab  0d
0.1  0.5  57.0±11.2b 24.8±15.8c 33.1±7.4b 34.0±16.8c 3.3±2.5ef  0d
0.1  1.0  42.5±5.8cd  29.5±5.7c 25.3±12.1c 44.0±5.4b 2.5±2.5ef  0d
0.1  1.5  35.7±8.1de  43.1±10.3a 23.6±12.5c 48.0±8.7b 3.3±2.5ef  0d
0.2  0  35.1±12.8de  25.8±14.1c 22.1±16.6c 46.0±10.0b 19.9±4.4cd  27.3±13.7c
0.2  0.5  34.9±24.3de  39.6±11.4b 55.5±9.6a 44.0±15.1b 8.0±2.1e 22.5±15.2c
0.2  1.0  45.9±6.5cd  19.0±5.4d 22.7±15.1c 42.2±13.7b 24.0±14.7c 22.5±10.1c
0.2  1.5  21.0±7.1e 16.5±11.0d 27.5±11.0bc  14.0±4.0d 86.5±18.0a 48.5±21.5a
0.5  0  23.7±5.9e 18.3±2.3d 52.8±16.2a 48.6±25.1b 26.9±15.8c 22.0±12.4c
0.5  0.5  21.9±10.9e 20.8±10.6cd  29.1±17.7bc  14.4±5.2d 44.6±24.8b 32.0±16.6b
0.5  1.0  18.9±3.1e 20.0±26.5cd  29.4±8.9bc  22.0±2.0d 39.5±31.8b 22.5±20.5c
0.5  1.5  15.7±4.4e 21.3±12.3cd  29.1±14.5bc  62.0±3.7a 19.3±12.3d 33.3±15.4b
  表4 不同生长调节剂对哈尔滨和延吉产地合子胚体胚发生的影响
  Table 4 Efect of diferent plant growth regulators combinations on somatic embryogenesis from
zygotic embryos of S.pohuashanensis colected in Harbin and Yanji % 
2,4-D
/mg·L-1
6-BA
/mg·L-1
哈尔滨产地合子胚的体胚诱导率
Inductivity of somatic embryo from zygotic embryos colected in Harbin
延吉产地合子胚的体胚诱导率
Inductivity of somatic embryo from zygotic embryos colected in Yanji
7月上旬
In early July
7月中旬
In mid July
7月下旬
In late July
7月上旬
In early July
7月中旬
In mid July
7月下旬
In late July
0  0  0d 0d 0e 0e 0e 0d
0  0.5  0d 0d 2.0±2.0cd  0e 0e 0d
0  1.0  0d 0d 2.0±2.0cd  0e 0e 0d
0  1.5  0d 7.5±7.5b 0e 0e 0e 0d
0.05  0  0d 10.0±10.0b 0e 4.0±2.4d 6.0±2.4d 0d
0.05  0.5  0d 0d 2.0±2.0cd  10.0±4.5cd  6.0±2.4d 0d
0.05  1.0  0d 31.3±11.2a 0e 8.0±2.0cd  10.0±4.4d 0d
0.05  1.5  0d 13.3±8.1b 0e 10.0±4.5cd  0e 0d
0.1  0  0d 12.5±12.5b 0e 2.0±2.0d 12.0±3.7cd  0d
0.1  0.5  0d 13.3±8.1b 0e 14.0±6.8c 0e 0d
0.1  1.0  0d 0d 0e 4.0±2.4d 0e 0d
0.1  1.5  21.5±5.5a 0d 2.2±2.2cd  8.0±3.7cd  14.4±6.1c 0d
0.2  0  0d 3.1±3.1c 0e 6.0±4.0cd  10.0±4.4c 0d
0.2  0.5  0d 0d 16.0±5.1a 24.0±5.1b 8.0±5.8d 22.5±2.5b
0.2  1.0  12.0±9.7b 6.3±6.3c 10.0±4.5b 12.2±3.7cd  10.0±4.4c 30.7±3.1a
0.2  1.5  0d 0d 2.0±2.0cd  14.0±4.0c 0a 7.5±2.5c
0.5  0  0d 4.2±4.2c 0e 0e 12.0±5.8c 0d
0.5  0.5  0d 0d 10.0±3.2b 14.4±5.2c 12.0±4.9c 0d
0.5  1.0  6.6±6.6bc  0d 6.0±2.4c 2.0±2.0d 28.7±3.9b 2.5±2.5c
0.5  1.5  8.0±3.7bc  8.3±2.8bc  2.0±2.0cd  32.0±3.7a 46.5±1.00a 20.0±4.1b
哈尔滨产地的合子胚,以7月中旬采集并培养在 MS+
0.05mg/L 2,4-D+1.0mg/L 6-BA上的体胚发生率最
高,为31.3%。延吉产地、7月上旬和中旬的合子胚均在
MS+0.5mg/L 2,4-D+1.5mg/L 6-BA上体胚诱导率
最高,为32.0%和46.5%,与其它处理相比差异显著
(P<0.05)。7月下旬的合子胚在MS+0.2mg/L 2,4-D+
1.0mg/L 6-BA上体胚诱导率最高为30.7%,与其它处
理相比差异显著(P<0.05)。
3 讨论
花楸树种子非常小,远远小于乔木树种种子的平均
千粒重,各产地花楸树饱满种子的比例都不高[7-8]。该
研究中不同产地花楸树种子大小、质量及含水量均存在
401
北方园艺2014(13):102~105 ·生物技术·
显著差异,其中延吉、敦化的产地的种子千粒重最大、种
子质量最好、饱满种子的比例高,而五营产地种子质量
差且发芽率极低。以不同母树来源为影响因素展开细
致研究,以期获得优良的花楸树体胚诱导方案来建立花
楸树体胚发生体系是至关重要的。Preece等[9]研究的
美国白蜡3个母树来源中,10780-2种子的器官发生率最
低,体胚发生率最高,可达10%左右;10704-20种子具有
最高的器官发生率,而体胚发生率则最低,仅有4.5%;
10810-1种源的介于二者之间。该研究结果表明,母树
来源对体胚发生的影响不尽相同。以花楸树成熟合子
胚为外植体诱导体胚发生,不同母树来源体胚发生差异
为敦化>哈尔滨>五营>山河。以花楸树未成熟合子
胚为外植体诱导体胚发生,不同母树来源差异为延吉>
哈尔滨>伊春。表明气候越适宜花楸树生长的地方体
胚发生率越高。
大多数植物组织培养中,外源生长素和细胞分裂素
是细胞离体培养所必需的激素,二者不同浓度和比例能
够控制细胞分化和形态建成[10-11]。大量试验证实,细胞
分裂素配合2,4-D使用对愈伤组织体细胞胚形成有明
显的促进作用[12-14]。花楸树体胚诱导过程中分别使用
了2,4-D和NAA 2种生长素类调节剂,结果发现在成熟
合子胚的体胚诱导过程中使用NAA的效果比2,4-D
好,而在未成熟合子胚的体胚诱导过程中2,4-D效果好
于NAA。2,4-D显著促进了花楸树未成熟合子胚胚性
愈伤组织的形成,并且2,4-D的这种促进效应是不可取
代的,即在体胚诱导阶段用NAA代替2,4-D,则体胚诱
导率较低。同时生长素(NAA或2,4-D)和细胞分裂素
(6-BA)组合时,不但有利于从花楸树合子胚愈伤组织的
诱导,而且可以提高花楸树体胚诱导数量,这与杨玲
等[15]的研究结果相一致。
参考文献
[1] 周德本.东北园林树木栽培[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,
1986:114-116.
[2] 周以良.黑龙江树木志[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1986:
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Comparative Analysis of Induction and Somatic Embryo genesis of Different Origin in
Sorbus pohuashanesis Hedl.
ZHANG Jian-ying1,XU Chuan-ling2,SHEN Hai-long3,YANG Ling3,LI Jing1,TIAN Xin-hua1
(1.Forestry Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin,Heilongjiang 150080;2.Dunhua Forestry Bureau,Dunhua,Jilin 133700;
3.Colege of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang 150040)
Abstract:Taking the mature and immature zygotic embryos of Sorbus pohuashanensis Hedl.as explants,the efect of
areas,development time and combinations of plant growth regulators on the induction of somatic embryos and calus
induction were studied.The results showed that mature zygotic embryos were used as explants,the efect of MS+
2.0mg/L NAA+1.5mg/L 6-BA on calus induction and somatic embryogenesis was good.Diferent origin of somatic
embryogenesis diferences for Dunhua>Harbin>Wuying>Shanhe.In order to immature zygotic embryos as explants,
MS+0.05mg/L 2,4-D+1.0mg/L 6-BA calus induction rate was high,somatic embryogenesis in MS+2,4-D
0.2mg/L+1.0mg/L 6-BA was the most suitable.Diferent origin of somatic embryogenesis diferences for Yanji>
Harbin>Yichun.
Key words:Sorbus pohuashanesis;induction of calus;somatic embryogenesis;origin;plant growth regulators
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