全 文 :第 35 卷第 3 期 通 化 师 范 学 院 学 报( 自然科学) Vol. 35 №3
2014 年 6 月 JOURNAL OF TONGHUA NORMAL UNIVERSITY Jun. 201
4
花楸组培快繁的研究进展
*
张秋菊
(通化师范学院 生命科学学院,吉林 通化 134002)
摘 要:花楸是蔷薇科花楸属落叶小乔木,是我国东北长白山区重要的非木质资源树种,兼具观赏、药用、蜜源等多种功能.
花楸种子具有深休眠特性,有性繁殖成苗率低,且其无性繁殖也很难,导致苗木市场供不应求.文章综述了近年来花楸的组培快
繁研究成果,期望能为花楸人工繁育技术的深入研究提供参考.
关键词:花楸;组织培养;休眠;体细胞胚胎
中图分类号:S792. 25 文献标志码:A 文章编号:1008 - 7974( 2014)
03 - 0011 - 03
花楸 Sorbus Pohuashanesis (Hance)Hedl.,又
名花楸树、百花花楸,系蔷薇科(Rosaceae)花楸属落
叶小乔木,主要分布于我国的东北、华北、西北及华
东等地区,在朝鲜北部和俄罗斯西伯利亚东部有零
星分布,是我国北方珍贵的观赏树种之一[1]. 花楸
除观赏价值以外还具有多种用途,如果实可食用,也
可用于提取色素;茎皮可入药,也可材用,还是重要
的蜜源植物[2 - 3].花楸为长白山区乡土树种,适应性
好,耐阴、耐寒、抗风,且对多种有害气体有较强抗
性,因此在东北地区是一种极具开发前景的城市绿
化树种.
花楸种子具有深休眠的特性,种子到幼苗的转
化率低,有性繁殖系数不高;花楸又属于难生根树
种,扦插成活率较低,目前还没有较好的扦插繁殖技
术[4 - 6].组织培养具有繁殖速度快,育种周期短,利
于进行商业化规模生产等优点.因此,组培快繁可望
成为解决花楸园艺用苗困难的有效途径. 本文对近
年来花楸组培快繁的研究成果加以综述,并展望了
该领域的发展方向,以期为深入研究花楸人工扩繁
技术提供参考.
1 花楸组织培养
1. 1 愈伤组织的诱导和增殖
以花楸嫩叶和茎段为外植体,均可诱导出愈伤
组织. 以幼茎段为外植体在 MS 上添加 NAA
1. 0 mg /L + BA 0. 5 ~ 3. 0 mg /L、2,4 - D 1. 0 mg /L
+ BA 0. 5 ~ 3. 0 mg /L(或 TDZ 0. 01 ~ 0. 5 mg /L)愈
伤组织诱导率高;以嫩叶为外植体时,诱导率虽可达
100%,但是形成的愈伤组织较小,最佳激素组合为
2,4 - D 1. 0 mg /L + BA 0. 5 ~ 3. 0 mg /L. 将初代培
养的愈伤组织转入增殖培养基,增殖效果非常好,但
还不能实现芽的分化[7].
1. 2 腋芽茎段的诱导与增殖
郭艳茹等[8]以百花花楸带腋芽茎段为材料,探
索出组培各阶段利于花楸生长的最适培养基. 芽诱
导培养基为 1 /2MS + 6 - BA 2. 5 mg /L + 2,4 - D
0. 5 mg /L;增殖培养基为 MS + 6 - BA(1. 6 ~ 2. 1)
mg /L + NAA(0. 14 ~ 0. 23)mg /L;继代壮苗培养的
最佳培养基为 MS + 6 - BA 0. 2 mg /L + IBA 0. 2
mg /L;带腋芽茎段在芽诱导培养基上 21 d以后逐渐
形成丛生芽;在生根培养基上平均生根数为 6,将生
根后的组培苗移栽至腐殖土:泥炭土:河沙(比例为
3∶ 2∶ 1)的基质中,生根率达 90. 2% . 生根是组培
苗成功的关键,添加一定比例的 NO -3 和 NH
+
4 离子
会促进根的生长,而添加 0. 5 ~ 1. 0g /L 的活性碳利
于吸附抑制生长物质,使根须发育良好[9];白卉
等[10]以花楸树叶芽为材料,研究并确定了花楸的最
·11·
* 收稿日期:2014 - 04 - 15
作者简介:张秋菊(1968 -) ,女,吉林通化人,博士,副教授.
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划项目(2010BAI03B01).
DOI:10.13877/j.cnki.cn22-1284.2014.06.013
佳继代培养基为 MS + BA 1. 0mg /L + NAA 0. 1
mg /L,增殖倍数达 4. 5 倍以上,最适生根培养基为
MS + IBA 1. 0 mg /L + NAA 0. 02 mg /L,生根率达
80%以上.
1. 3 不定芽增殖和直接成苗
花楸种子经低温处理后,无菌萌发的种苗茎段
通过丛生芽途径可以产生大量的不定芽,经生根培
养可成苗.取材时期及激素浓度配比是影响花楸幼
胚丛生芽诱导效果的主要因素. 筛选出最佳的丛生
芽诱导培养基为 MS + BA 0. 5 mg /L + NAA
0. 05 mg /L +蔗糖 20 g /L +琼脂 7g /L,丛生芽诱导
率最高可达 22. 2%;丛生芽最佳的增殖培养基为
WPM + BA 0. 3 ~ 0. 5 mg /L 十蔗糖 20g /L + 琼脂
7g /L.经继代培养可诱导出小茎丛,转入生根培养基
诱导生根,筛选出最佳的生根培养基为 l /2MS +
NAA 0. 3 mg /L或 IBA 0. 2 mg /L[7].
2 体细胞胚胎发生的诱导
在植物组织培养中,诱导体细胞胚胎发生和诱
导器官发生相比,具有繁殖系数大、速度快、结构完
整、再生率高等显著优点.胚性愈伤组织具有遗传稳
定、再生频率高的特点,是多数木本植物最理想的转
化受体系统,同时体细胞胚的发生研究也为人工种
子的生产奠定了基础.
2. 1 外植体处理
杨玲等[11]利用花楸未成熟和成熟的合子胚诱
导出体细胞胚并再生出体胚苗,首次建立了花揪体
细胞胚发生体系.花楸合子胚的单片子叶和完整胚
最适合作为外植体进行体胚诱导,诱导率最高达
l00% .以 MS + NAA 2. 0 mg /L + 6 - BA 1. 5 mg /L为
条件诱导胚性愈伤组织和体胚发生效果最好,体胚
发生率达 30. 7% . 花楸未成熟合子胚为外植体时,
MS +2,4 - D 0. 2 mg /L + 6 - BA 1. 0 mg /L 诱导效
果最好,体胚发生率达到 39. 2% . 外植体预处理对
于体胚诱导和体胚苗再生具有显著的效应. 采用
1mol /L甘露醇对花楸未成熟的合子胚进行 24 h 渗
透预处理后,接种在 MS + 4%蔗糖 + 20 mg /L 水解
酪蛋白条件下,体胚诱导率可达 84%[11].
2. 2 培养条件
体细胞胚胎发生受多种因素影响,如外植体来
源、培养基、添加激素种类及光照、温度等.添加附加
物 PEG也能够有效促进花楸体胚成熟,成熟的体胚
接种于添加少量生长素和 0. 1%活性炭的 MS 萌发
培养基上,萌发率较高,能形成再生植株[12].在花楸
体胚诱导阶段适宜暗培养[12]. Arrilllaga 等[14]报道
了在花楸果小孢子的发育阶段,冷预处理和生长调
节物质对花揪花药体胚发生的影响. 生长素和细胞
分裂素 BA 结合使用对其愈伤组织的增殖效果最
好.只有当花药为四分体或单核时期,并在添加 IBA
或 BA 的培养基上培养才有小孢子胚的发生. 花粉
培养之前的冷预处理会明显降低愈伤组织的形成和
抑制胚的发生.
在花楸组织培养过程中玻璃化现象严重,阻碍
了幼苗的大量扩繁. 培养基种类和激素质量浓度是
导致玻璃化现象的 2 个主要原因. MS和 WPM 是花
楸组织培养理想的培养基,但在 WPM 培养基上玻
璃化苗发生率远高于 MS 培养基. 利用不添加任何
激素的 MS和 WPM 空白培养基,添加琼脂 7g /L,并
用带透气孔的封口膜封口,可以有效地解决玻璃化
问题[15].
从上述报道来看,花楸组培快繁能成功诱导外
植体增殖,转化率较高,能得到稳定的再生植株,可
用于规模化扩大生产,以解决生产中种苗供应不足
的难题.
3 结语
综上所述,花楸可通过腋芽、茎段及体细胞胚胎
诱导获得再生植株,为花楸人工快繁提供了有效途
径.但是在应用于生产实际过程中还存在很多难题,
有待于进一步研究解决. 如组织培养过程中外植体
不易消毒、愈伤组织诱导慢、丛生芽增殖率低、玻璃
化现象严重等问题都阻碍了试管苗的大量扩繁,如
何筛选理想的培养基及优化培养条件,是控制玻璃
化苗的关键.此外,组培苗的大田转化及新品种选育
也是花楸组培快繁成果应用于实践的发展方向.
参考文献:
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·21·
表 4 不同产地、不同采收期红景天醇提浸出物含量(%)
样品编号 产地
样品重量
(g)
浸出物重
(g)
浸出物含量
1 西藏大花红景天 4. 001 1. 439 35. 97
2 青海大花红景天 4. 009 1. 002 24. 99
3 西藏圣地红景天 4. 011 1. 400 34. 90
4 四川大花红景天 4. 002 1. 421 35. 51
5 临江高山红景天 4. 013 1. 405 35. 01
6 8 月 25 日 4. 003 0. 909 22. 71
7 8 月 30 日 4. 012 0. 951 23. 70
8 9 月 5 日 4. 009 0. 945 23. 57
9 9 月 15 日 4. 011 0. 955 23. 81
10 9 月 25 日 4. 002 0. 911 22. 76
11 9 月 30 日 4. 001 0. 907 22. 67
5 讨论
(1)灰分含量的测定能确定植物体含无机盐和
水份的比例,有益于红景天的质量鉴别.实验结果表
明:总灰分小于 8. 0%,酸不溶性灰分小于 2. 0%,符
合国家药典的内容规定.不同产地、不同采收期红景
天总灰分含量基本都在 7. 0%左右,说明不同产地、
不同采收期红景天总灰分没有显著的差别;酸不溶
性灰分也是如此.
(2)药材及提取物应规定一定的水分限度,以
保证其质量控制及贮存、运输过程中不易发生质量
变化.由以上测定结果可知,不同产地、不同采收期
红景天含水量均在 8. 00% ~ 12. 00%之间,因此可
确定其含水量不得高于 12. 00%,符合药典要求.其
中,西藏大花红景天、四川大花红景天、青海大花红
景天、西藏圣地红景天含水量偏低一些,这对于药材
的质量控制及贮存、运输都是有利的.
(3)不同产地、不同采收期红景天醇浸出物含
量都很高,其中,醇提物浸出率最高的是西藏大花红
景天 35. 97%;浸出率最低的是临江 9 月 30 日样品
为 22. 67%;药典规定,红景天醇提物浸出率不得低
于 22%,从样品的醇提物浸出率来看,实验结果均
符合药典要求.从实验结果可以看出,西藏大花红景
天的药用价值要优于其他产地和采收期的红景天样
品,从药用价值角度看,建议使用西藏大花红景天;
由于浸出物只是粗略反应样品药材的化学成分,不
能单凭其浸出物的含量评价其药材质量.因此,我们
还要从多方面来考察药材的质量.
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(责任编辑:陈衍峰)
Research Advances on Tissue Culture of Sorbus Pohuashanesis
ZHANG Qiu - ju
(College of Life Science,Tonghua Normal University,Tonghua,Jilin 134002,China)
Abstract:S. Pohuashanesis is a shrub of Sorbus in Rosaceae,in which is an important non - timber tree species in
Changbai mountain in Northeast China with ornamental,medicinal,nectar source and other functions.
Difficulties of growing seedlings technical were due to deep seed dormancy,and while its difficult agamo-
genesis caused nursery stock market demands exceeds supply. The major emphasis of this review is the
related investigations in recent years on tissue culture of S. Pohuashanesis,so as to provide useful infor-
mation for the further research on artificial propagation of S. Pohuashanesis .
Key words:S. Pohuashanesis;tissue culture;dormancy;somatic embryo
·15·