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黑果腺肋花楸胚乳愈伤组织的诱导



全 文 :黑果腺肋花楸胚乳愈伤组织的诱导
吕天舒,利 爽,高方可,吴荣哲* (延边大学农学院园艺园林系,吉林延吉 133002)
摘要 [目的]研究影响胚乳愈伤组织诱导的因素,为三倍体植株再生奠定基础。[方法]以黑果腺肋花楸种子成熟胚乳为试材,研究取
材时期、培养基种类、激素种类等因素对愈伤组织诱导的影响。[结果]取转色期的胚乳在 MS + TDZ 0. 05 mg /L + IBA 2. 0 mg /L +蔗糖
40 g /L +琼脂 8 g /L的培养基上愈伤组织长势最好,诱导率最高可达 92%,颜色为黄绿色且结构致密。[结论]适宜黑果腺肋花楸胚乳
愈伤组织诱导的培养方法为转色期取材,光照强度为 800 lx,培养基配方为 MS + TDZ 0. 05 mg /L + IBA 2. 0 mg /L +蔗糖 40 g /L +琼脂 8
g /L。
关键词 黑果腺肋花楸;胚乳;愈伤组织;激素;糖源
中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2015)17 -025 -04
The Induction of Endosperm Callus of Aronia melanocarpa Elliot
LV Tian-shu,LI Shuang,GAO Fang-ke,WU Rong-zhe* (Department of Horticulture and Landscape Architecture,Agricultural College of
Yanbian University,Yanji,Jilin 133002)
Abstract [Objective]The aim was to study factors affecting the endosperm callus induction,in order to lay a foundation for triploid plant regen-
eration.[Method]The seeds of Aronia melanocarpa Elliot were used as experimental materials on this study to explore the influences of sampling
time,different medium and hormone’s concentrations on endosperm callus induction.[Result]The experiments showed that endosperm inoculated
on MS medium supplemented with 0. 05 mg /L TDZ,2. 0 mg /L IBA gave highest callus induction rate 92% . The callus was yellow green with a
compact structure.[Conclusion]The suitable medium for the induction of endosperm callus of Aronia melanocarpa Elliot was MS + TDZ 0. 05
mg /L + IBA 2. 0 mg /L +40 g /L + sucrose AGAR 8 g /L with light intensity of 800 lx in turning green period .
Key words Aronia melanocarpa Endosperm;Callus;Hormone;Sugar source
基金项目 吉林省自然科学基金重点项目(20140101218JC)。
作者简介 吕天舒(1992 - ) ,女,吉林磐石人,硕士研究生,研究方向:
园艺植物生物技术。* 通讯作者,副教授,硕士生导师,博
士,从事生物工程及栽培生理等研究。
收稿日期 2015-04-22
黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa Elliot)隶属于蔷薇科
腺肋花楸属,是多年生落叶花灌木[1]。原产于美国东北部,
欧洲已有 100 年的引种栽培历史,20世纪 90 年代初引入我
国[2]。其果实富含多种营养物质如花色苷、黄酮类化合物、
多酚类物质,对心脏病、高血压等心脑血管疾病及糖尿病均
具特殊疗效[3 -5]。该树种具有广阔的开发前景,国内关于黑
果腺肋花楸栽培管理、组培快繁、果实果酒降酸及发酵等研
究已经日渐完善,均为其大范围推广种植和加工生产作出贡
献[6 -9]。但关于黑果腺肋花楸的多倍化研究尚未见报道,而
胚乳是天然三倍体,若能从胚乳培养获得三倍体再生植株,
便有可能选育出优良的无核黑果腺肋花楸大果新品种,为果
汁生产减少程序、节约成本,且三倍体果实中各类有效物质
含量可能更高、果实更大、植株抗逆性更强[10]。笔者研究影
响胚乳愈伤组织诱导的因素,为三倍体植株再生奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 试验材料 将黑果腺肋花楸成熟种子用流水冲洗 30
min,放入 75% 乙醇中浸泡 40 s,用无菌水冲洗 3 次,再用
10% 的次氯酸钠溶液浸泡消毒 5 min,用无菌水冲洗 4
次[7]。在无菌条件下剥去外皮(切除胚芽) ,接种于 MS + BA
0. 1 mg /L + NAA 1. 0 mg /L +蔗糖 30 g /L +琼脂 8 g /L(pH均
为 5. 8)的培养基上,培养 20 d 后作为试验材料。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 取材时期对愈伤组织诱导的影响。分别取青果期、
转色期和黑果期的种子胚乳依次接种在添加 BA 0. 1 mg /L
+ NAA 1. 0 mg /L +蔗糖 50 g /L +琼脂 8 g /L的 MS 培养基
中,每个培养皿(Φ × h = 9 cm × 1. 5 cm)中倒入培养基 40
ml,无菌条件下冷凝后接入愈伤组织 4 个。在温度(20 ±
2)℃、相对湿度 70%条件下进行暗培养,30 d后观察愈伤组
织长势、颜色及结构,并调查各时期的诱导率。每个处理重
复 3 次。
诱导率 = 产生愈伤组织的块数 /总接种量 ×100%
1. 2. 2 培养基种类对胚乳愈伤组织诱导的影响。将最佳取
材时期的愈伤组织分别接种在添加 BA 1. 0 mg /L + NAA 1. 0
mg /L +蔗糖 50 g /L +琼脂 8 g /L的 MS、WPM、White、B5 培
养基中进行培养,筛选最佳培养基。其他试验方法、步骤、测
定项目同“1. 2. 1”。
1. 2. 3 光照强度对愈伤组织诱导的影响。将愈伤组织接种
在 MS + BA 1. 0 mg /L + NAA 1. 0 mg /L +蔗糖 40 g /L +琼脂
8. 0 g /L 的培养基上,接种后分别放置在光照强度为 0、800、
1 600、2 400、3 200 lx 条件下进行培养,其他试验方法、步骤、
测定项目同“1. 2. 1”。
1. 2. 4 植物生长调节剂种类及浓度对胚乳愈伤组织诱导的
影响。将愈伤组织接种在 MS +蔗糖 40 g /L +琼脂 8 g /L
的培养基中,激素添加情况见表 1。其他试验方法、步骤、测
定项目同“1. 2. 1”。
1. 2. 5 TDZ浓度对愈伤组织诱导的影响。在培养基(MS +
IBA 1. 0 mg /L +蔗糖 40 g /L +琼脂 8. 0 g /L)中添加浓度分
别为 0、0. 025、0. 050、0. 075、0. 10 mg /L 的 TDZ,接入愈伤组
织,其他试验方法、步骤、测定项目同“1. 2. 1”。
1. 2. 6 IBA浓度对愈伤组织诱导的影响。在培养基(MS +
TDZ 0. 05 mg /L +蔗糖 40 g /L +琼脂 8. 0 g /L)中添加浓度分
别为 0、1. 0、2. 0、3. 0、4. 0 mg /L 的 IBA,接入愈伤组织,其他
试验方法、步骤、测定项目同“1. 2. 1”。
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2015,43(17) :25 - 28 责任编辑 李占东 责任校对 李岩
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2015.17.009
表 1 不同植物调节剂组合及用量 mg /L
培养基
编号
细胞分裂素
BA KT TDZ
生长素
IAA IBA NAA 2,4 - D
I 0. 5 - 1. 0 - - -
II 0. 5 - - 1. 0 - -
III 0. 5 - - - 1. 0 -
IV 0. 5 - - - - 1. 0
V - 0. 5 1. 0 - - -
VI - 0. 5 - 1. 0 - -
VII - 0. 5 - - 1. 0 -
VIII - 0. 5 - - - 1. 0
IX - - 0. 05 1. 0 - - -
X - - 0. 05 - 1. 0 - -
XI - - 0. 05 - - 1. 0 -
XII - - 0. 05 - - - 1. 0
1. 3 数据分析 试验数据采用 SPSS 11. 5 和 Excell 软件分
析,显著水平 P <0. 05。
2 结果与分析
2. 1 取材时期对黑果腺肋花楸胚乳愈伤组织诱导的影
响 由表 2可知,当取材时期为转色期时,胚乳愈伤组织诱
导率为 68%,鲜重为 0. 444 0 g,均显著高于其他处理,且愈
伤组织颜色为乳白色(图 1) ,结构致密;而取材时期为青果
期和黑果期时愈伤组织诱导频率较低且组织结构松散;因此
选取转色期为最佳取材时期。
表 2 取材时期对胚乳愈伤组织诱导的影响
取材时期
诱导率
%
鲜重
g
疏松度 颜色
青果期 11 c 0. 1409 c 松散 乳白色
转色期 68 a 0. 4440 a 致密 乳白色
黑果期 32 b 0. 2925 b 松散 淡黄色
注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P <0. 05)。
图 1 不同取材时期愈伤组织诱导情况
2. 2 培养基种类对胚乳愈伤组织诱导的影响 由表 3 可
知,当接种在 MS 培养基上时,胚乳愈伤组织诱导率为 81%,
鲜重为 0. 678 0 g,均显著高于其他处理(除与 WPM鲜重差
异不显著外) ,愈伤组织颜色为乳白色,结构致密;B5 和
White 中愈伤组织褐变现象明显;WPM 中愈伤组织结构较
为松散,不利于进一步培养(图 2) ;因此选取 MS 作为最佳培
养基。
2. 3 光照强度对胚乳愈伤组织诱导的影响 由表 4 可知,
光照强度在 0 ~ 3 200 lx 时,愈伤组织鲜重呈先增后减的趋
势,当光照强度为 800 lx时,愈伤组织鲜重为 0. 842 9 g,诱导
率为 89%,均高于其他处理,愈伤组织表面有不规则突起,结
构致密;随着光照强度继续增加,愈伤组织鲜重逐渐降低,颜
色逐渐加深,表面均附着红色(图 3)。因此选取 800 lx作为
最适光照强度。
表 3 培养基种类对胚乳愈伤组织诱导的影响
基本培
养基
诱导率
%
鲜重
g
紧致度 颜色
MS 81 a 0. 678 0 a 致密 乳白色
B5 57 d 0. 370 0 c 致密 黄褐色
White 66 c 0. 483 0 b 松散 淡黄色略带褐色
WPM 77 b 0. 633 7 a 较为松散 乳白色
注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P <0. 05)。
图 2 不同培养基中胚乳愈伤组织的生长情况
62 安徽农业科学 2015 年
表 4 光照强度对胚乳愈伤组织诱导的影响
光照强
度∥lx
诱导率
%
鲜重
g
紧致度 颜色
0 87 a 0. 828 5 a 致密 乳白色
800 89 a 0. 842 9 a 致密 绿色
1 600 82 b 0. 817 2 a 致密 绿色略带红色
2 400 79 c 0. 772 3 b 致密 绿色带红色
3 200 72 d 0. 659 2 c 致密 绿色附着红色
注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P <0. 05)。
2. 4 植物生长调节剂种类及浓度对胚乳愈伤组织诱导的影
响 由表 5可知,III、VIII、X 培养基上产生的愈伤组织颜色
为绿色或绿色附着白色,表面有不规则突起且组织结构致
密,有利于进一步的器官分化,其中 X号培养基上愈伤组织
诱导率和鲜重分别为 91%和 858. 3 mg,均达到最大值,优于
其他处理;且在添加 2,4-D 1. 0 mg /L 的 IV、VIII和 XII号培
养基上产生的愈伤组织均部分呈水浸状(图 4) ;即最佳植物
生长调节剂组合是 TDZ和 IBA。
图 3 不同光照强度下胚乳愈伤组织的生长情况
2. 5 TDZ浓度对胚乳愈伤组织诱导的影响 由表 6 可知,
TDZ浓度在 0 ~0. 100 mg /L时,愈伤组织鲜重呈先增后减的
趋势,紧致度也从松散向紧致变化,颜色逐渐加深(图 5) ,当
TDZ浓度为 0. 050 mg /L时,愈伤组织鲜重为 0. 876 2 g,显著
高于其他处理,且愈伤组织颜色为绿色,结构致密,表面有不
规则突起,无褐变,有利于增殖及进一步分化;当 TDZ浓度逐
渐增加至 0. 100 mg /L时,愈伤组织褐变现象明显;因而,最
有利于胚乳愈伤组织诱导的 TDZ浓度为 0. 050 mg /L。
2. 6 IBA浓度对胚乳愈伤组织诱导的影响 由表 7 可知,
当 IBA浓度在0 ~ 4. 0mg / L时,愈伤组织鲜重呈先增后减
表 5 不同植物生长调节剂组合对胚乳愈伤组织诱导的影响
培养基
编号
诱导率
%
鲜重
mg
紧致度
颜色
I 34 e 296. 5 gf 松散 绿色
II 76 b 435. 0 de 较致密 绿色
III 79 b 598. 3 cd 致密 绿色
IV 90 a 706. 5 b 较致密 绿色附着白色
V 34 e 300. 3 fg 松散 绿色
VI 47 d 324. 3 ef 松散 绿褐色
VII 78 b 410. 2 def 较致密 绿色
VIII 89 a 613. 2 bc 致密 绿色附着白色
IX 45 d 429. 5 de 松散 绿色
X 91 a 858. 3 a 致密 绿色
XI 36 e 202. 0 g 松散 黑褐色
XII 72 c 449. 3 d 较致密 绿色附着白色
注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P <0. 05)。
图 4 不同植物生长调节剂组合时胚乳愈伤组织的生长情况
7243卷 17期 吕天舒等 黑果腺肋花楸胚乳愈伤组织的诱导
的趋势,其中当 IBA 浓度为 2. 0 mg /L 时,愈伤组织鲜重为
0. 892 8 g,高于其他处理,且愈伤组织颜色为淡黄色,结构致
密,表面有不规则突起(图 6),有利于增殖及进一步分化;当
IBA浓度增加至 4. 0 mg /L时,愈伤组织褐变严重,趋于死亡;
因此,适宜诱导胚乳愈伤组织的 IBA浓度 2. 0 mg /L。
表 6 TDZ浓度对胚乳愈伤组织诱导的影响
TDZ浓度
mg /L
诱导率
%
鲜重
g 紧致度
颜色
0 41d 0. 469 2 c 松散 绿色
0. 025 86 b 0. 583 9 bc 松散 绿色
0. 050 90 a 0. 876 2 a 致密 绿色
0. 075 76 c 0. 686 9 b 致密 绿色
0. 100 79 c 0. 673 3 b 致密 绿色略带褐色
图 5 不同 TDZ浓度中胚乳愈伤组织的生长情况
表 7 IBA浓度对胚乳愈伤组织诱导的影响
IBA浓度
mg /L
诱导率
%
鲜重
g
紧致度 颜色
0 37 c 0. 325 7 d 松散 绿色
1. 0 92 a 0. 874 5 a 致密 绿色
2. 0 95 a 0. 892 8 a 致密 黄绿色,附白色
3. 0 87 b 0. 778 3 b 致密 黄绿色,附白色
4. 0 84 b 0. 641 9 c 致密 褐色
注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P <0. 05)。
3 结论与讨论
取材时期不同,愈伤组织诱导率差异较大,可能与胚乳
处于不同发育状态有关[11]。诱导胚乳愈伤组织的基本培养
基尤以 MS 最为常用;不添加任何激素或单独添加细胞分裂
素或生长素,即使能诱导出愈伤组织,也不能继续正常生长,必
须同时添加细胞分裂素或生长素,这与前人研究结果较为一
致[12];TDZ具有细胞分裂素的活性,可以促进愈伤组织的诱
导[13];早期研究表明,暗培养有利于愈伤组织的诱导,该研究
表明光照条件下更适合胚乳愈伤组织的诱导[14]。
综上所述,适宜黑果腺肋花楸胚乳愈伤组织诱导的培养
方法为转色期取材,光照强度为 800 lx:培养基配方为 MS +
TDZ 0. 050 mg /L + IBA 2. 0 mg /L +蔗糖 40 g /L + 琼脂 8
g /L。
图 6 不同 IBA浓度中胚乳愈伤组织的生长情况
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82 安徽农业科学 2015 年