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笃斯越橘再生体系的建立



全 文 :笃斯越橘(Vaccinium ulignosum L.)为杜鹃花科
(Ericaceae)越橘属(Vaccinium ssp.)植物,落叶小灌
木,果实为蓝紫色小浆果,又名蓝莓,果实中含
有较多的花色素苷、黄酮等生理活性成分,有缓
解视疲劳、防治高血压、抗癌等功效。笃斯越橘
由于生于林间腹地,无污染,是绿色纯天然食
品,极具开发利用价值。我国笃斯越橘主要分布
在大、小兴安岭及长白山等地区,是东北地区宝
贵的森林资源和重要的山特产品之一。近几年,
随着我国笃斯越橘果实的大量出口和国内越橘系
列产品的开发,目前鲜果市场价格逐年上升,果
实供不应求。笃斯越橘因其常规繁殖难度很大,
开发和利用受到限制。目前利用植物组培技术进
行快繁体系研究较少。为更好地开发利用这一极
具经济价值的珍贵野生资源,试验研究利用植物
组培技术建立高效、遗传稳定的快繁体系,为笃
斯越橘快速繁殖、种质资源保护、遗传转化与创
新等提供理论依据和技术支持[1-2]。
1 材料与方法
1.1 材料
笃斯越橘来源于黑龙江省伊春地区,是由伊
春市农业推广中心经多年选育的笃斯越橘优系,
在每年4月份笃斯越橘休眠期,采集一年生枝条带
笃斯越橘再生体系的建立
代志国,迟夜朦,梁晓晶
(东北农业大学园艺学院,哈尔滨 150030)
摘 要:以笃斯越橘休眠期的茎段和单芽为外植体,采用改良WPM为基本培养基,研究不同激素、外植体类
型对植株再生和生根情况的影响。结果表明,枝条经过室内水培及10 ℃预处理,以单芽为外植体比以茎段为外植
体可更有效快速地获得无菌苗。茎段及单芽的离体增殖生长的最适宜培养基为:WPM+1.5 mg·L-1 ZT +0.3 mg·L-1
NAA;生根最适宜培养基为:1/2WPM+1.5 mg·L-1 IAA+0.1 mg·L-1 IBA,生根成活率达82.3%。
关键词:笃斯越橘;组织培养;植株再生
中图分类号:S663.9 文献标志码:A 文章编号:1005-9369(2012)10-0057-04
Establishment on regeneration system of Vaccinium uliginosum/DAI
Zhiguo, CHI Yemeng, LIANG Xiaojing(School of Horticulture, Northeast Agricultural University,
Harbin 150030, China)
Abstract: The stem segments and single buds of Vaccinium ulignosum in dormancy were used as explants
for experiment. Modified WPM was applied to basic medium. The effects of the different hormones and explants
type to plant regeneration and rooting were studied. The result showed that the branches were pretreated by
hydroponic indoor and kept at temperature 10℃, the single buds for explants can effectively get sterile plants than
stem segments. The optimal culture medium for stem segments and single buds was WPM+1.5 mg·L-1 ZT+0.3
mg·L-1 NAA; The optimal culture medium for rooting was 1/2 WPM+1.5 mg·L-1 IAA+0.1 mg·L-1 IBA with
rooting rate of 82.3%.
Key words: Vaccinium uliginosum; tissue culture; plant regeneration
收稿日期:2012-05-06
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201103037)
作者简介:代志国(1970-),男,副教授,硕士,硕士生导师,研究方向为小浆果种质资源利用。E-mail: daizhiguo71@yahoo. com. cn
Journal of Northeast Agricultural University
东 北 农 业 大 学 学 报第43卷 第10期 43(10): 57~60
2012年10月 Oct. 2012
回实验室。
1.2 方法
1.2.1 外植体的处理
将一年生笃斯越橘枝条在室温条件下,采用
室内水培法促使腋芽萌发,然后将萌动的枝条在
10 ℃条件下预处理7 d。将经过室内水培及10 ℃条
件下处理的枝条,剪取 1 cm茎段及长势饱满的单
芽为外植体,在流水状态下冲洗1 h后,采用两种
方法处理:① 外植体为带芽的茎段时,采用 75%
酒精浸泡 1 min,无菌水冲洗 3次,0.1%升汞浸泡
10 min,无菌水冲洗 6次,并用无菌滤纸吸去表面
水分备用;② 以单芽为外植体时,采用 75%酒精
浸泡 30 s,无菌水冲洗 3次,0.1%升汞浸泡 8 min,
无菌水冲洗 6次,并用无菌滤纸吸去表面水分备
用。
1.2.2 培养条件
以改良WPM为基本培养基。制备时,将原
WPM培养基中的K2SO4、CaCl2、FeSO4和Na2EDTA
以 Ca(NO3)2·4H2O 684 mg·L-1、KNO3 190 mg·L-1、
C10H13FeN2NaO8 73.4 mg·L-1和盐酸硫胺素0.1 mg·L-1
代替。添加蔗糖20 mg·L-1、琼脂6~8 g·L-1用1 mol的
NaOH调节 pH 4.8左右;培养基在 121 ℃、131 kPa
条件下灭菌15~20 min。在温度为25 ℃,光照强度
为2 500 lx,光周期为16 h黑暗、8 h光照的条件下
培养。
1.2.3 不同激素对茎段及单芽生长的影响
试验采用两种激素处理:以改良WPM为基本
培养基,ZT设三种浓度,分别为 1.0、1.5、2.0
mg·L-1;NAA设三种浓度,分别为 0.2、0.3、0.4
mg·L-1。培养4周后,观察芽的生长状况,统计成
活率。
1.2.4 不同外植体类型对增殖效果的影响
以茎段和单芽为外植体培养的无菌苗长到2 cm
以上时,进行转接,继代增殖。将绿色幼苗的茎剪
切成单芽或 1 cm长的带芽小段,接种到添加 ZT
1.5 mg·L-1的改良WPM培养基上。培养 4周后,观
察生长状况,统计增殖系数。
1.2.5 适宜生根培养基的筛选
将增殖培养获得的健壮幼苗从茎基部切下,接
种到生根培养基上。培养基采用改良1/2WPM为基
本培养,IBA设三种浓度,分别为0.05、0.1、0.15
mg·L-1; IAA设三种浓度,分别为 0.1、0.3、1.5
mg·L-1。培养4周后,观察生长状况。
2 结果与分析
2.1 不同激素处理对笃斯越橘茎段萌芽及单芽诱
导的影响
笃斯越橘茎段的萌芽及单芽增殖率受到培养基
中细胞分裂素的调控,在添加ZT及NAA的培养基
上,外植体接种7 d左右开始生长,首先在外植体
节处萌生绿色嫩芽,基部产生黄绿色愈伤组织块,
但是茎段基部形成的愈伤组织最终不会产生幼芽,
20 d后为腋芽开始迅速生长,叶片为新绿色,无黄
化叶和枯死叶,1个节可萌生 1~4个芽,芽体长至
1 cm后,在其叶腋萌发新芽形成较多分枝。由表1
和表 2可知,对于茎段和单芽而言,ZT浓度为 1.5
mg·L-1时,萌芽数多,且增殖倍数最高;NAA为
0.3 mg·L-1萌芽数最多,随着NAA浓度增加,增殖
率也增加,但在生长过程中幼苗易玻璃化,效果并
不理想。
表1 不同激素种类及浓度对笃斯越橘茎段萌芽诱导的影响
Table 1 Influence of different hormones on stem segments induce buds of Vaccinium ulignosum
激素Hormone
ZT
NAA
浓度(mg·L-1)Concentration
1.0
1.5
2.0
0.2
0.3
0.4
接种数No. of explants
90
90
90
90
90
90
萌芽外植体数No. of budding explants
57
53
56
54
51
57
诱导丛生芽数No. of induced buds
172a
207b
163a
131a
197b
142a
增殖倍数Multiple
3.0a
3.9b
2.9a
2.4a
2.9a
3.7b
东 北 农 业 大 学 学 报·58· 第43卷
注:不同小写字母表示5%水平差异显著。下同。
Note:Different small letters denote significant difference at 0.05 level. The same as below.
2.2 不同外植体类型对笃斯越橘继代增殖效果的
影响
以茎段和单芽经初代培养诱导的丛生芽为外
植体,进行继代增殖培养,采用的培养基为WPM+
1.5 mg·L-1 ZT+1.5 mg·L-1 6-BA+15 g·L-1 蔗糖+
8 g·L-1琼脂。由表3可以看出,茎段诱导的丛生芽
转接3 d后腋芽开始膨大,1个节萌发1~4个芽,萌
芽数与营养生长的外植体相比要少,2周后新芽长
达 2 cm以上,新芽叶腋再萌芽形成分枝,增殖倍
数达到8.6倍。单芽经初代培养诱导的丛生芽接种
1周后可伸长生长至 1.5 cm,基部产生少量的愈伤
组织,2周后可达到 5 cm以上,继代增殖率可达
9.4倍。因此,经营养生长培养出的茎段和单芽的
丛生芽苗都可用于继代增殖。
表2 不同激素种类及浓度对笃斯越橘单芽诱导的影响
Table 2 Influence of different hormones on single induce buds of Vaccinium ulignosum
激素Hormone
ZT
NAA
浓度
(mg·L-1)Concentration
1.0
1.5
2.0
0.2
0.3
0.4
接种数No. of explants
90
90
90
90
90
90
伸长外植体数
No. of elongationexplants
64
61
59
57
62
65
萌芽外植体数No. of buddingexplants
61
60
57
52
60
63
诱导丛生芽数No. of induced buds
225a
251b
236a
213a
237b
217a
增殖倍数Multiple
3.7a
4.3b
3.8a
4.1a
4.2a
3.7b
表3 不同外植体类型对笃斯越橘继代增殖效果的影响
Table 3 Influence of different types of explants on Vaccinium ulignosum L. proliferation
外植体Explants
茎段 Stem segments
单芽 Single buds
接种数No. of explants
60
60
诱导丛生芽数No. of induced buds
516
564
增殖倍数Multiple
8.6
9.4
2.3 生长素组合对笃斯越橘生根的影响
以改良的1/2WPM为基本培养基,分别添加不
同浓度的 IAA和 IBM组合,比较不同浓度的配比对
笃斯越橘生根的影响(见表4)。
由表4可以看出,处理6的效果最好,差异显
著,根系发达,叶色浓绿,其生根成活率最高,
为 82.3%;生根效果最差的是处理 1,生根成活
率为 29.7%,它与处理 7差异不显著,其特点是
IAA的浓度偏低。通过比较发现,IAA浓度为 1.5
mg·L-1,IBA浓度为0.1 mg·L-1的组合最好,其最佳
培养基为:1/2WPM+1.5 mg·L-1 IAA+0.1 mg·L-1
IBA。
表4 不同生长素组合对生根的影响
Table 4 Influence of different hormones combination on rooting
处理Treatments
1
2
3
4
5
6
7
8
9
IAA浓度(mg·L-1)Concentration of IAA
0.1
0.3
1.5
0.1
0.3
1.5
0.1
0.3
1.5
IBA浓度(mg·L-1)Concentration of IBA
0.05
0.05
0.05
0.1
0.1
0.1
0.15
0.15
0.15
生根成活率(%)Rooting rate
29.7a
43.4b
70.5cd
64.3c
46.9b
82.3e
30.8a
76.4d
67.2c
根数(条)No. of roots
1.2a
3.3b
5.3c
4.3bc
3.7b
5.2c
1.8a
4.9c
4.7c
生长状态Seedling growth state
部分发根,生长一般
根少,长势一般
根系健壮,生长良好
根弱,苗生长良好
苗叶片浅黄,生根较好
生根好,根系健壮,长势好
苗叶片浅黄,部分生根
根系健壮,长势好
根生长弱,长势一般
代志国等:笃斯越橘再生体系的建立第10期 ·59·
3 讨 论
本试验采用的外植体均采用室内水培及 10 ℃
预处理,使外植体处于旺盛的生长状态,减少褐
变的发生,增大芽体存活率,与Wolfe等研究结果
相符合 [3]。本试验采用的改良WPM基本培养基与
马艳丽以改良WPM为基本培养基培养矮丛越橘相
比效果更好[4]。
有效控制污染是植物组培成功的关键技术之
一。本试验中从不同外植体类型筛选结果中的污
染率来看,两种外植体都有污染现象的发生,其
中以单芽的污染率最小,且启动率最高;带芽茎
段污染率较高,其原因是越橘茎上生有绒毛,因
此携有的病菌及微生物较多,在消毒过程中很难
彻底除掉,如果消毒时间过长则发生褐化现象严
重。所以为了保证较高的存活率,用升汞灭菌时
间不能过长,从而导致污染率提高[5]。选用越橘单
芽作外植体可降低污染率并能有效提高启动率。
本试验采用两种方法针对单芽和茎段两种外
植体,与董朝莉研究结果比较,75%酒精浸泡茎段
延长 1 min,75%酒精浸泡单芽延长至 30 s;0.1%
升汞浸泡单芽缩短至8 min效果好[6-7]。试验中用茎
段作外植体接种培养,发现有部分分化形成愈伤
组织,但生长很慢,所得苗生长细弱。而以单芽
为外植体接种培养,发现在愈伤化的同时,保持
有强烈的分生能力,产生丛生芽,可以不经过愈
伤组织脱分化阶段和壮苗培养阶段,所获得的丛
生苗质量好,茎叶粗壮,从而简化培养程序,因
此,用单芽作为外植体较用茎段为外植体繁殖笃
斯越橘具有快速、高效特点。
4 结 论
枝条经过室内水培和 10 ℃处理后,以单芽作
为外植体进行培养,伸长生长效果明显,可减少
褐变的发生,增大芽体的存活率。
茎段及单芽的离体增殖生长的最适宜培养基
为:WPM+1.5 mg·L-1 ZT+0.3 mg·L-1 NAA+30 g·L-1蔗
糖+8 g·L-1琼脂。最佳培养条件为pH 5.4,光照时间
为每日8 h,培养温度为25℃/15℃(日/夜)。
生根培养最佳培养基为 1/2WPM+0.1 mg·L-1
IBA+1.5 mg·L-1 IAA+15 g·L-1蔗糖+8 g·L-1琼脂。最
佳培养条件为 pH 5.6,光照时间为每日 8 h,培养
温度为25 ℃。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1 ] 李亚东. 越橘(蓝莓)栽培与加工利用[M]. 长春: 吉林科学技术
出版社, 2001.
[ 2 ] 张彩玲, 朱延明.矮丛蓝莓再生体系的建立[J]. 农业科技通讯,
2001(9): 78-82.
[ 3 ] Wolfe D E, ECK P, Chin C K. Evaluation of seven media for micro
propagation of high bush blueberry[J]. Hori Science, 1983, 18:
703-705.
[ 4 ] 马艳丽.越桔组培快繁技术研究[J].吉林林业科技, 2005, 34(l):
3-5.
[ 5 ] 李丽容,金开正,赖联森,等.不同灭菌条件对蓝莓组培影响试
验[J].中国园艺文摘, 2012(2): 10-11.
[ 6 ] 董朝莉.蓝莓芽诱导与再生研究[J].广西农业科学, 2009, 40
(3): 293-295.
[ 7 ] 马怀宇,李亚东,刘庆忠,等.高丛越橘离体叶片再生植株研究
初报[J].东北农业大学学报, 2004, 35(2): 129-134.
东 北 农 业 大 学 学 报·60· 第43卷