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花荵组织培养与快速繁殖技术研究



全 文 :第 44 卷第 5 期 吉 林 林 业 科 技 Vol. 44 No. 5
2015 年 9 月 JOURNAL OF JILIN FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.,2015
DOI::10. 16115 / j. cnki. issn. 1005 - 7129. 2015. 05. 002
文章编号:1005 - 7129(2015)05 - 0003 - 05 中图分类号:S723. 1 + 32 文献标识码:A
花荵组织培养与快速繁殖技术研究
刘 娜1,黄宇松1,周万里2
(1.长春市林业科学研究院,吉林 长春 130117;2.吉林省珲春林业局,吉林 延边 133300)
摘要:以花荵茎基部新抽出的侧芽为外植体,研究影响组培快繁的因素,结果表明:最适启动培养基为 MS + 6 -
BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1;最适增殖培养基为 MS + 6 - BA 2. 0 mg·L -1 + NAA0. 15 mg·L -1,平均增殖
系数 3. 6;最适生根培养基为 1 /2MS + NAA0. 1 mg·L -1,生根率 97. 78%;最佳移栽基质为河沙,移栽成活率为
96. 67%。
关键词:花荵;组织培养;快速繁殖
Tissue culture and rapid propagation technology
research of Polemonium chinensis
LIU Na1,HUANG Yusong1,ZHOU Wanli2
(1. Forestry Science Academy of Changchun City,Changchun 130117,China;2. Hunchun Forestry Bureau of Jilin Prov-
ince,Yanbian 133300,China)
Abstract:The factors which affected tissue culture and rapid propagation was researched by choosing the lateral bud from
basal part of stem of Polemonium chinensis. The result showed that the optimum initial medium was MS + 6 - BA1. 0 mg·
L -1 + NAA0. 05 mg· L -1 . The optimum multiplying culture was MS + 6 - BA 2. 0 mg·L -1 + NAA0. 15 mg·L -1 . The
average proliferation coefficient was 3. 6. The optimum rooting medium was 1 /2MS + NAA0. 1 mg·L -1 . The rooting per-
centage was 97. 78% . The best transplanting substrate was river sand. The survival rate of transplanting was 96. 67% .
Keywords:Polemonium chinensis;tissue culture;rapid propagation
收稿日期:2015—08—06
基金项目:长春市科技计划项目(长科技合 2009030)
作者简介:刘娜,(1977— ) ,女,吉林九台人,高工,主
要从事生物工程及种苗繁育方面的研究.
花荵(Polemonium chinensis)属花荵科花荵
属多年生草本,分布于我国东北及河北、山西、
内蒙古、新疆、云南西北部,欧洲温带、亚洲和北
美亦有生长,多生于海拔(1 000 m )1 700 ~
3 700 m的山坡草丛、山谷疏林下、路边灌丛或
溪流附近湿地。花荵是一种少有的蓝色花卉,
其花期长、叶形优美,是一种较好的观花草
本[1]。目前花荵仍处于野生状态。作者对花
荵外植体不同培养阶段的最适培养基配方及培
养程序进行研究,在保持原株优良性状的同时,
探索其组培快繁的有效途径,为实现工厂化育
苗提供基础数据。
1 试验材料及方法
1. 1 试验材料
选取长势良好的花荵茎基部新抽出的侧芽
作为外植体。用温和洗洁精稀释液浸泡
30 min,流水冲洗30 min;然后将外植体茎段放
在超净工作台上,用 75%酒精浸泡 20 s,无菌
水冲洗数次;用 0. 1%的氯化汞 + 吐温(1 ~ 2
滴)消毒 5 min,无菌水冲洗 6 ~ 8 次;切取 1. 0
~ 1. 5 cm长的茎段进行接种。
—3—
1. 2 培养基的配制
各种培养基在不加特殊注明时,均加入蔗
糖 30 g·L -1、琼脂 5 g·L -1,pH 值在分装灭菌
前调至 5. 2 ~ 6. 2。培养基分装在 100 mL广口
玻璃培养瓶中,每瓶装培养基 35 mL,在 121℃
温度下高压灭菌 25 min,灭菌后自然冷却,置
于无菌室备用。培养条件均为昼温 25 ± 2℃,
夜温 22 ± 2℃,光照时数 12 h·d -1,光照强度
1 500 ~ 2 500 Lx。
1. 3 试验方法
通过单因素随机区组试验,以无菌苗为材
料,从 1 /2MS、MS、WPM 三种基本培养基及生
长素、分裂素的不同配比中,确定最适启动培养
基、增值与继代培养基、生根培养基。
2 结果与分析
2. 1 启动培养
由表 1、图 1 中可以看出,比较①、②、③结
果,以 MS作为基本培养基时启动率最高,达到
85%,并且腋芽长势较好;以 WPM、1 /2MS 作为
基本培养基时启动率相对较低,长势相对较差。
比较③、④、⑤结果,添加生长素 NAA 的培养
基,明显高于添加 IBA、IAA 的培养基,且长势
较好。比较③、⑥、⑦结果,添加分裂素 6 - BA
的培养基启动率明显高于添加 KT、ZT 的培养
基。根据试验结果,确定最适启动培养基为 MS
+6 - BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1。
表 1 不同培养基对外植体启动培养的影响
Tab. 1 Effect of different culture medium on explant initiation culture
培养基
接种数
/个
20 d后萌
芽数 /个
启动率
/%
生长状态
①1 /2MS + 6 - BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1 90 56 62 腋芽短小纤细,长势一般
②WPM +6 - BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1 90 49 54 长势较差
③MS + 6 - BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1 90 76 85 腋芽健壮,长势良好
④MS + 6 - BA1. 0 mg·L -1 + IAA0. 05 mg·L -1 90 71 78 长势正常
⑤MS + 6 - BA1. 0 mg·L -1 + IBA0. 05 mg·L -1 90 67 74 长势稍差
⑥MS + KT1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1 90 65 72 长势稍差
⑦MS + ZT1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1 90 70 77 长势一般
图 1 花荵腋芽诱导 10 d的生长状态 图 2 花荵增殖培养 20 d的生长状态
Fig. 1 The growth status of axillary bud Fig. 2 The growth status of enrichment
induction of Polemonium chinensis for 10 d culture of Polemonium chinensis for 20 d
2. 2 增殖与继代培养
2. 2. 1 基本培养基的筛选
以 1 /2 MS、MS、WPM 为基本培养基,分级
添 加 NAA0. 15 mg · L -1 和 6 - BA
2. 0 mg·L -1,接种 40 d后统计增殖系数,记录
生长状况。从表 2 中可以看出,以 1 /2 MS、
WPM作为增殖培养基本培养基时,植株长势均
较差,增殖系数分别为 1. 78 和 1. 73,明显少于
以 MS作为增殖培养基本培养基时的增殖系数
3. 6,且在 MS 培养基上形成的丛生植株健壮,
长势较好。由此可见,花荵最适增殖基本培养
基为 MS。
—4—
表 2 不同基本培养基对增殖培养的影响
Tab. 2 Effect of different basic culture medium on enrichment culture
基本培养基 接种数 /个 增殖后芽数 /个 增殖系数 生长状况
1 /2MS 90 161 1. 78 长势较差,愈伤组织与丛生芽较少,苗过于细弱
MS 90 324 3. 6
长势较好,形成大量愈伤组织,丛生芽较多,株高
2. 0 ~ 2. 5 cm
WPM 90 156 1. 73 长势较差,少量愈伤组织,没有发育良好的丛生苗
2. 2. 2 不同激素配比对试管苗增殖的影响
以 MS为基本培养基,添加 NAA(0. 00 mg
·L -1、0. 05 mg·L -1、0. 15 mg·L -1)与 6 - BA
(0. 5 mg·L -1、1. 0 mg·L -1、2. 0 mg·L -1)3
个质量浓度梯度,接种 40 d 后统计增殖率。由
表 3、图 2 中可以看出,细胞分裂素和生长素合
理配比才能实现离体植物形态建成的目的,最
优化的增殖体系不但要求有较高的增殖系数,
还要有健壮的形态、颜色和便于继代转接的株
高[2]。当 NAA 质量浓度为 0. 15 mg· L -1、
6 - BA质量浓度为 2. 0 mg·L -1时,用量及比例
适合花荵增殖培养。
表 3 不同激素配比对增殖培养的影响
Tab. 3 Effect of different hormones proportion on enrichment culture


NAA
/mg·L -1
6 - BA
/mg·L -1
接种

增殖后
芽数
增殖
系数
生长状况
① 0. 00 0. 5 90 96 1. 07
长势较差,叶片卷曲发黄,株高 1. 5 ~ 2. 0 cm,无
愈伤
② 0. 00 1. 0 90 114 1. 27
长势较差,叶片卷曲发黄,株高 2. 0 cm左右,无愈

③ 0. 00 2. 0 90 118 1. 31
长势较差,叶片卷曲发黄,株高 2. 0 cm左右,无愈

④ 0. 05 0. 5 90 106 1. 18
长势较差,叶片稍卷曲,株高 1. 5 ~ 2. 0 cm,无愈

⑤ 0. 05 1. 0 90 161 1. 80 长势一般,叶片稍卷曲,株高 4. 0 cm左右,有愈伤
⑥ 0. 05 2. 0 90 207 2. 30
长势一般,叶片稍卷曲,株高 3. 0 ~ 4. 0 cm,无愈

⑦ 0. 15 0. 5 90 100 1. 11
长势较差,叶片卷曲发黄,株高 2. 5 cm左右,有愈

⑧ 0. 15 1. 0 90 186 2. 07 长势一般,叶片稍卷曲,株高 4. 5 cm左右,有愈伤
⑨ 0. 15 2. 0 90 324 4. 50 长势较好,叶片鲜绿,株高 4. 5 ~ 5. 5 cm,无愈伤
2. 3 生根培养
接种 20 d 后观察试管苗生长状态并统计
生根率、平均根条数及根的生长状态。由表 4、
图 3 中可以看出,比较①、②、③结果,以 1 /2MS
作为生根基本培养基时,试管苗健壮,根的诱导
效果最佳,生根率达 97. 78%,平均生根条数
多。MS也有一定的诱导生根效果,生根率为
88. 00%,单株生根数低于 1 /2MS。WPM 培养
基中根细弱,试管苗状态差,愈伤组织较多。比
较③、④、⑤结果,以 NAA作为生根培养的生长
素生根效果最佳,明显高于 IAA 与 IBA 的生根
率,并且根系生长粗壮,试管苗健壮,无愈伤组
—5—
织生成。比较③、⑥、⑦结果,生根培养在低质
量浓度时,生根率为 68. 89%,产生的根条数量
较少,低质量浓度不利于根的诱导,生长素质量
浓度升高时,诱导生根率呈上升趋势,根条数量
也逐渐增多,但高质量浓度生长素也促进了愈
伤组织的生成[3]。试管苗在生长素 NAA 质量
浓度为 0. 1 mg·L -1的培养基上生根效果最
佳。
表 4 不同培养基对试管苗生根培养的影响
Tab. 4 Effect of different medium on test - tube plantlet rooting culture
培养基
接种数
/株
生根数
/株
生根率
/%
平均生根数
/条
生长状况
①MS + NAA0. 1 mg·L -1 90 80 88. 00 7. 62
根系白色健壮,上部苗生
长良好,愈伤组织较多
②WPM + NAA0. 1 mg·L -1 90 60 66. 67 4. 32
根细弱,上部苗状态差,
愈伤组织较多
③1 /2MS + NAA0. 1 mg·L -1 90 88 97. 78 8. 75
根系白色健壮,上部苗健
壮,无愈伤组织
④1 /2MS + IAA0. 1 mg·L -1 90 72 80. 00 7. 31
根纤细,上部苗生长不
良,有大量愈伤组织
⑤1 /2MS + IBA0. 1 mg·L -1 90 65 72. 22 6. 33
根纤细,上部苗生长不
良,愈伤组织较多
⑥1 /2MS + NAA0. 05 mg·L -1 90 62 68. 89 7. 21
根细弱,上部苗高而纤
细,有少量愈伤组织
⑦1 /2MS + NAA0. 2 mg·L -1 90 78 97. 78 8. 16
根健壮,上部苗状态一
般,愈伤组织较多
2. 4 炼苗移栽
2. 4. 1 炼苗方式对试管苗移栽成活的影响
采用 4 种方式进行炼苗,移栽 30 d 后观察
试管苗生长状态并统计成活率,试验结果见表
5。
表 5 不同炼苗方式对试管苗移栽成活的影响
Tab. 5 Effect of different refined seedling ways on test - tube plantlet transplantation survival
炼苗方式 移栽数 成活数 成活率 /% 生长状况
室内阴凉处闭瓶放置 2 ~ 3 d 90 86 95. 56 长势健壮
室内阴凉处开瓶放置 2 ~ 3 d 90 65 72. 22 长势一般
温室直射阳光下,盖上遮阳网,闭瓶放置 2 ~ 3 d 90 75 83. 33 长势健壮
温室直射阳光下,盖上遮阳网,开瓶放置 2 ~ 3 d 90 55 61. 11 长势较差
图 3 花荵生根培养 20 d的生根状态 图 4 移栽 15 d花荵的生长状态
Fig. 3 The rooting status of rooting Fig. 4 The growth status of transplantation
culture of Polemonium chinensis for 20 d of Polemonium chinensis for 15 d
—6—
从表 5 中可以看出,瓶苗在室内阴凉处闭
瓶放置 2 ~ 3 d后移栽,成活率为 95. 56%,且移
栽苗长势健壮。分析原因,试管苗原是在无菌、
光照充足、100%的相对湿度、适宜的温度、充足
的营养下培养,在开口炼苗后,由于试管苗叶表
面无蜡质、表皮毛极少、气孔又不能及时关闭,
极易失水萎蔫,降低移栽成活率;炼苗开口时间
太长,琼脂培养基容易感染杂菌,也会使移栽成
活率明显下降。试验结果证明,试管苗最佳炼
苗方式为室内阴凉处闭瓶放置 2 ~ 3 d。
2. 4. 2 基质对试管苗移栽成活的影响
采用河沙等 3 种基质,移栽 30 d 后观察移
栽苗的生长状态并统计成活率,试验结果见表
6、图 4。
表 6 不同基质对花荵试管苗移栽成活的影响
Tab. 6 Effect of different media on test - tube plantlet transplantation survival of Polemonium chinensis
基质 移栽数 /株 成活数 /株 成活率 /% 生长状况
河沙 90 87 96. 67 植株生长较快,叶片平展,植株健壮、嫩绿色
河沙草炭(11) 90 75 83. 33 植株生长较快,叶片平展,长势一般,黄绿色
草炭珍珠岩(41) 90 67 74. 44 植株生长较慢,叶片卷曲,植株徒长
从表 6、图 4 中可以看出,试管苗移栽在河
沙基质上平均成活率最高,为 96. 67%。分析
原因,由于草炭与珍珠岩混合基质透水性、透气
性不如河沙,因此小苗的成活率较低,生长速度
慢。因此,花荵最佳移栽基质为河沙。
3 结论与讨论
花荵组织培养最适启动培养基为 MS +6 -
BA1. 0 mg·L -1 + NAA0. 05 mg·L -1;最适增
殖培养基为 MS + 6 - BA 2. 0 mg· L -1 +
NAA0. 15 mg·L -1,平均增殖系数 3. 6;最适生
根培养基为 1 /2MS + NAA0. 1 mg·L -1,生根
率 97. 78%;最佳移栽基质为河沙,移栽成活率
为 96. 67%。
本试验通过花荵茎段(含茎尖)诱导产生
的不定芽生长健壮,并且诱导的时间短,诱导效
果好,有利于保持植物体的遗传特性[4]。合适
的培养基选择需从两方面考虑:一是基本培养
基,二是各种激素浓度的配比。本试验中采用
如生长素 NAA、IBA和 IAA,细胞分裂素 6 - BA
和 ZT、KT等多种植物生长调节剂,在快速繁殖
过程中,生长素的水平应该低一些,这是因为高
水平的生长素会诱导形成愈伤组织,而产生的
愈伤组织会降低增殖率。在试管苗生根培养
中,生长素 IBA、IAA 和 NAA 对生根的影响有
一定的差异,生长素浓度过低时根的分化不明
显,生根效果不佳;浓度过高,愈伤组织的量增
加,根的分化受到抑制[5]。试管苗的移栽成活
是植物组织培养最后一关,移栽基质、炼苗方式
和移栽环境条件,都对提高试管苗的移栽成活
率起着至关重要的影响6]。因此,既要考虑基
质的保水性、通气性,又不可忽视其营养性,还
要选择合适的炼苗方式,同时也要兼顾到移栽
时的季节、温度和湿度等对成活率的影响。这
些问题在今后实践中应进一步研究。
参考文献
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