全 文 :收稿日期:2004-06-01
基金项目:安徽省教育厅资助课题(2003KJ162);安徽师范
大学青年资金资助课题(2003xqn09)
作者简介:黄文江(1976-), 男 ,硕士 , 讲师 , 从事植物生理
及生物工程方面的研究。
越橘属植物克隆的体外繁殖
黄文江 ,周守标 ,阚显照 ,潘 超
(安徽师范大学生命科学学院 , 安徽 芜湖 241000)
摘 要 以美国引进的越橘属植物为材料 ,取其成龄植株的茎段或茎尖为外植体 , 培养在添加各种激素配比的改
良WPM的培养基上 ,研究了影响克隆体外繁殖的因素 ,筛选离体最佳增殖和生根培养基及培养条件。结果表明:
在改良WPM添加 Zt 1.0 mg/L的增殖培养基上 , 增殖系数最大达 50 , 在 1/ 2WPM+IBA 0.3 mg/L的生根培养基上生
根率因外植体的基因型不同而有差异 ,可达到 30%~ 70%。 通过实验室的半无菌炼苗后 , 试管苗移栽到温室的成
活率达 60%。
关键词 越橘属;组织培养;离体
In Vitro Micropropagation of Vaccinium
Huang Wenjiang ,Zhou Shoubiao ,Kan Xianzhao ,Pan Chao
(College of Life Science ,Anhui Normal University ,Wuhu 241000 ,China)
Abstract To develop a new method for the culturing of Vaccinium corymbosum L.and V.×Corymbosum in
vitro.So as to lay the theoretical basis of clonal propagation.The explants used for culture were stem segments
and step apex excised from mature trees planted in orchard.After sterilizing , these explants were cultured on
modified WPM medium containing plant hormones.The optimal culture medium and condition were selected.
The result showed that the modified WPM basil media containing Zt were effective to induce shoots formation
and propagation.Optimal Zt concentration for shoots formation and growth was 1 mg/L.The optimal rooting
medium for regenerated shoots was half strength of WPM inorganic medium supplemented 0.3 mg/L IBA , root-
ing rate was 30%~ 70%.An effective plant regeneration and propagation system has been established for blue-
berry on the modified WPM containing Zt.This system provides a promising way for propagation on commercial
scale as well as the conservation and genetic transformation of blueberry.
Key words Vaccinium ;Tissue culture;In vitro
野生资源的开发利用是当前资源科学研究的主
要方向。野生小浆果类资源的果实因含有大量的营
养物质和较强的抗氧化能力而倍受世界关注 。目
前 ,世界新兴的 4 种小浆果(草莓 、悬钩子 、蓝莓 、醋
栗)果树的发展速度是其它果树发展速度的 3倍 ,可
见发展小浆果类果品具有很大的市场潜力。越橘属
植物的果实含有大量能够清除活性氧自由基的活性
物质 ,有研究表明 ,其对提高人体的免疫能力 ,尤其
是对于保护心血管 ,降低心血管疾病的发生具有十
分重要的意义。蓝莓(blueberry)是越橘属植物在商
品种植中的名称 。蓝莓在我国又称越橘或蓝浆果 ,
属杜鹃花科(Ericaeae)越橘属(Vaccinium)。越橘属
是杜鹃花科较大的一个属 ,全世界约有 400多种[ 1] 。
我国大量分布在华东 、华中 、华南至西南及东北地
区 ,常分布在丘陵地带或海拔400 ~ 1 400 m的山地 ,
常见于山地林内或灌丛中。是酸性红壤土地上的指
示植物[ 2] 。在国外 ,对蓝莓的开发利用较早 ,已有
100 a的历史 ,无论是作为栽培水果还是用于入药 ,
均取得了一定的进展 ,不少种类已驯化成为重要的
水果和药物。目前 , 美国的蓝莓栽培面积大约
8.449万 hm2 ,总产量达 9万 t ,是仅次于草莓的第二
大小浆果。世界上其他发达国家如日本 、德国 、新西
兰 、智利等也相继引种栽培 ,现已初具商品产量 ,成
为了一种很有发展前途的新兴保健类水果 。我国有
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第 24 卷第 2期
2005 年 4月 中 国 野 生 植 物 资 源Chinese Wild Plant Resources Vol.24 No.2Apr.2005
丰富的蓝莓植物资源 ,但其果实体积小 、口感差 ,经
济价值不大。因此笔者从美国引进蓝莓栽培新品种
并对其进行离体繁殖的研究。以探讨蓝莓苗木的工
厂化育苗技术体系 ,满足商品基地建设的需要 。
1 材料与方法
1.1 植物材料
供试材料取自从美国引进的北高灌蓝莓(Vac-
cinium corymbosum L.)品种:Berkely , Sunrise , Sierra ,
Blue crop , Duke , Elliott , Jersery 和南高灌蓝莓(V.×
Corymbosum L.)Georgiagen , Reveilla 。
1.2 方法
1.2.1 无菌苗的建立 从田间健康生长的植株上
剪取带壮芽的休眠枝条 ,室内插瓶水培催芽 ,待芽突
破鳞片露出绿芽时 ,把枝条剪单茎段 ,洗衣粉刷洗茎
段后自来水冲洗1 h以上 ,在超净工作台上先用 70%
的酒精杀菌30 s , 再用 0.1%的升汞溶液杀菌8 ~
10 min ,无菌水冲洗 4 ~ 5 遍 , 然后接种于 WPM +
0.5 mg/L BA的建苗培养基上进行培养。
1.2.2 丛生芽的诱导与增殖 在建苗培养基上芽
伸长生长到1 cm以上时 ,转移接种于添加不同激素
配比的改良WPM 培养基上 ,筛选适合丛生芽诱导
与增殖的培养基 。WPM 的改良具体如下:以 Ca
(NO3)2 ·4H2O 684 mg/L , KNO3 190 mg/L , C10 H13
FeN2NO373.4 mg/L和盐酸硫胺素0.1 mg/L代替原
WPM培养基中的 K2SO4 , CaCl2 , FeSO4和 Na2EDTA。
培养基中添加蔗糖20 mg/L , 琼脂6 g/L , 用 1N 的
NaOH调节pH值5.2 ,培养基在121 ℃的条件下灭菌
20 min 。每瓶接种 6 个外植体 ,接种后培养在温度
为(25±2)℃,光强度为2 500 lx ,光周期为16 h黑暗
8 h光照的条件下 。
2 结果与分析
采用室内水培催芽 ,以萌动的芽为原始材料建
立无菌苗 ,其污染率低 ,最高不超过 5%,成苗率高 ,
95%以上的芽能抽梢形成正常的绿苗。
2.1 外植体形态变化
以带芽茎段或顶芽作为外植体接种于建苗培养
基上 ,茎段培养10 d后 ,腋芽膨大 、萌动 ,茎尖在20 d
左右可观察到明显的茎尖伸长 。茎段和茎尖基部均
出现了少量的淡黄绿色愈伤组织。待枝条长到2 cm
以上时 ,再剪切成单芽或0.5 cm长的茎段接种到添
加不同激素的改良WPM 培养基上 。培养8周后 ,可
观察到因激素的种类 、浓度的不同 ,不定芽的分化生
长状况表现出明显的不同。实验表明 ,蓝莓茎段或
茎尖的芽分化受到培养基中植物激素的调控。
2.2 细胞分裂素对不定芽增殖的影响
在含有不同植物激素的改良WPM 培养基上进
行继代增殖培养 。实验结果表明 ,试管苗的增殖率
受培养基中细胞分裂素的控制。细胞分裂素可打破
植株顶端优势 ,促进腋芽的连续萌发从而提高增殖
率 。外植体的基因型和培养基中细胞分裂素的种类
之间存在互作效应 ,不同基因型的外植体最识细胞
分裂素不同 。通过比较 BA和Zt两种细胞分裂素对
蓝莓增殖的影响 ,发现 Zt适合蓝莓的离体繁殖 ,添
加 BA时 ,外植体也可增殖 ,但其增殖率和成苗率均
远低于 Zt作用时。在添加 Zt(1.0 mg/L)的培养基
上外植体接种后10 ~ 15 d开始恢复生长 ,20 ~ 35 d为
迅速生长期 ,叶片浅黄绿色 ,无黄花叶 、枯死叶 ,最高
增殖系数可达 50。细胞分裂素的浓度也影响试管
苗的离体生长。从图 1可看出 ,离体茎段或茎尖发
生的不定芽的增殖率与培养基中 Zt的浓度有密切
的关系。随 Zt浓度的上升 ,增殖倍数增大。Zt 为
1.0 mg/L时 ,增殖系数可达 50 ,形成丛生芽体。超
过1.0 mg/L时 ,尽管可形成大量不定芽 ,但有效芽苗
数迅速减少 ,有效苗占总苗的比率减低 。同时出现
大量的愈伤组织和玻璃化苗 。在分裂素浓度相同的
情况下 ,增殖系数与增殖用丛芽块的大小有关 ,丛芽
体块越大 ,增殖系数越高且芽苗长势旺盛 ,没有褐化
现象 。丛芽块体积小于0.3 cm3时 ,增殖培养基上外
植体易褐化死亡。
图 1 Zt对蓝莓试管苗生长的影响
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第2 期 黄文江等:越橘属植物克隆的体外繁殖
2.3 试管苗生根
与苹果 、樱桃 、草莓等相比 ,蓝莓在试管内生根
较慢且生根率较低。苹果 、樱桃 、草莓等一般在接种
后20 d可完成生根过程 ,生根率可达 90%以上[ 3] ,而
蓝莓在改良 1/2WPM 基本培养基添加0.1 mg/L IBA
的生根培养基上培养20 d生根率还不到 10%,培养
40 d后 ,生根率也仅能达到 30%~ 70%。品种间的
生根能力有显著的差异 ,生根最好的为 Sunrise ,其次
为 Berkely 和 Duke ,Sierra 的生根率最低 。培养60 d
或更长时间后 ,大部分的蓝莓新梢才能在基部生根。
表 1 生根时间对生根率的影响
培养时间/ d 生根率/ %
Georgiagen Berkely Sunrise Reveilla Sierra Blue crop Duke Elliott Jersery
20 6.3 7.8 9.7 4.8 3 5.3 6.8 4.3 5.3
40 56.6 64.4 70 53.2 30 43.3 65.4 58.7 52.1
60 72.1 73.7 78.9 60.3 42.3 64.3 70.1 63.3 58.4
2.4 试管苗的移栽
将生根培养基上生长60 d的生长健壮的生根试
管苗在移栽前3 ~ 5 d将瓶口打开 ,在无菌室内自然
照射光下炼苗。移栽时将试管苗从瓶中取出 ,用清
水将根表面附着的培养基冲洗干净 ,然后移入泥炭
与珍珠岩 1/1的基质 ,移栽后的小拱棚封闭保温保
湿 ,小植株可恢复健康生长。在移栽过程中每隔 2
周浇灌 1次 0.5%的FeSO4 ,其移栽成活率可达 60%
以上 。
3 讨 论
蓝莓果实深蓝色 ,富含甙 ,低糖 、低脂肪 ,抗氧化
能力名列所有果 、蔬之首 。对防止人体细胞衰老 、预
防老年性疾病 ,如心脏病 、白内障 、癌症 、记忆力衰退
具有特殊的功效 ,因而被国际粮农组织列为 5大健
康食品之一[ 4] 。我国有着可以生产蓝莓的广阔天
地 ,南方红黄壤土地面积达 217.96万 km2占全国土
地面积的 22%,其中 204.00万 km2 土壤属酸性 ,而
且很大一部分 pH<5.0[ 7] ,由于土壤酸度大和肥力
不足 ,农业生产水平较低 ,人民生活水平低下 。蓝莓
特别适合酸性和强酸性土壤 ,正是红黄壤地区脱贫
致富的理想作物 。
关于蓝莓的组织培养繁殖 ,美国已有大量的报
道[ 5 ~ 8] ,分别在高灌蓝莓 、矮灌蓝莓 、半高灌蓝莓和
兔眼蓝莓上获得了离体繁殖 ,而国内尚无报道。国
外蓝莓离体繁殖研究中所用的细胞分裂素多为 2ip
玉米素核苷和TDZ ,本文在改良的WPM基本培养基
添加Zt的培养基上供试品种均能正常发育 ,这为我
国蓝莓的工厂化育苗和商品基地的建设奠定了基
础 。
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中 国 野 生 植 物 资 源 第 24 卷