全 文 ：苦苣苔科植物组织培养研究进展
李 翠 ,凌征柱 ,姚绍嫦 ,黄雪彦 ,吕惠珍 ,张占江　(广西壮族自治区药用植物园 ,广西南宁 530023)
摘要　综述了我国苦苣苔科植物在组织培养过程中培养基的成分 、培养方式及培养条件对其生长发育影响方面的研究概况 , 以期为苦
苣苔科植物可持续开发利用提供科学依据。
关键词　苦苣苔科;组织培养;培养基;分化
中图分类号　S682.39　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)31-17387-02
ResearchProgressofTissueCultureonGesneriaceae
LICuietal　(GuangxiBotanicalGardenofMedicinalPlant, Nanning, Guangxi530023)
Abstract　Gesneriaceaeisakindofplantswithhighermedicinalandornamentalvalues.Theresearchabouttheefectsofcomponentofsub-
strate, modeofcultureandconditionofculturetogrowthanddevelopmentofGesneriaceaeweresummarized, soastoprovidescientificbasisfor
thesustainabledevelopmentanduseofGesneriaceae.
Keywords　Gesneriaceae;TissueCulture;Culturemedium;Diferentiation
作者简介　李翠(1982-),女 ,黑龙江依安人 ,研究实习员 , 硕士 ,从事
药用植物组织培养及组织解剖学研究。 ＊通讯作者 ,博士 ,
助理研究员 , E-mail:zzj1811@yahoo.com.cn。
收稿日期　 2010-08-05
　　苦苣苔科植物种类繁多 ,全世界约有 140属 , 2 000余
种 ,我国有 58属 463种 [ 1-2] 。苦苣苔科植物具有极高的观
赏价值和药用价值 ,但是由于许多种类的苦苣苔科植物分
布区域狭窄 ,再加上近年来人类活动的干扰 ,导致许多苦苣
苔科植物生境受到破坏 ,濒于灭绝 [ 3] 。因此 ,加强对苦苣苔
科植物的保护 ,势在必行。笔者重点介绍了组织培养技术
在苦苣苔科植物繁育中的应用研究 ,以期为苦苣苔科植物的
繁育及可持续开发 、利用和保护等方面提供有价值的参考。
1　苦苣苔科植物组织培养外植体的选择
1.1　外植体的取材　外植体的选择是植物组织培养能否
成功的关键因素之一。外植体供体植株的年龄 、发育阶段 、
生长环境和外植体取材部位不同均可导致外植体生理状态
差异 ,从而影响组织培养的形态发生 [ 4] 。目前 ,已报道的苦
苣苔科植物组织培养所用的材料少数为花蕾 、花梗 、苞
片 [ 1] 、叶柄 [ 5] 、茎段 、茎尖和腋芽 [ 6] ,大多是采取成年植株的
幼嫩叶片为材料进行组织培养 [ 8-14] ,在适宜的培养条件中 ,
叶片萌发形成愈伤组织 ,愈伤组织再形成芽 ,然后继代再生
根 ,最后出苗。
1.2　外植体处理　外植体处理是影响外植体存活的重要因
素 。大部分苦苣苔科植物通体布满茸毛 、大量外生菌隐藏于
茸毛中并滋生 ,这给外植体的表面消毒造成一定的困难 ,导
致外植体在培养过程中污染率较高。另外 ,外植体污染率也
受到取材季节和天气等的影响。已有研究报道 ,苦苣苔科植
物外植体的适宜消毒方式为:取当年生苦苣苔科植物幼嫩叶
片 ,先用自来水冲洗 ,放入烧杯 ,加几滴洗洁精 ,再加水震荡
15min,用毛笔或脱脂棉刷洗叶片表面 ,除去气泡 ,再用流水
冲洗 10 ～ 30 min;然后在超净台上 ,用 70%酒精表面消毒 30
～45s,用无菌水冲洗 3次后再放入 0.1%升汞浸泡灭菌 5 ～
8 min,并不停振荡 ,最后再用无菌水冲洗 5～ 8次 [ 8-10 , 12] 。
1.3　培养基的选择　用于苦苣苔科植物组织培养的培养基
存在差异 ,跟其外植体的材料及培养阶段密切相关 ,但大多
数都是在 MS培养基的基础上进行调整而得(表 1)。
2　外植体培养过程
2.1　诱导　以叶片诱导为例 ,取生长良好的的苦苣苔植物
的幼嫩叶片 ,沿主脉用解剖刀均匀地将叶片切成 0.5 cm×
1.0cm的小块 ,以远轴面接触培养基的方式接种。适合苦苣
苔科植物叶片培养的最适基本培养基为 MS+0.1 mg/L
6-BA+0.1 mg/LNAA[ 6, 15] ,其次为 MS+1.0 mg/L6-BA+
0.5mg/LNAA[ 13, 16] ,这些培养基能使切口生长出较多的愈
伤组织 ,并能促使腋芽萌动形成芽丛。研究表明 ,噻重氮苯
基脲(Thidiazuron, TDZ)具有生长素和细胞分裂素双重作
用 [ 17] ,在植物组织培养中比其他的生长素诱导出愈伤组织
的效果好 ,且诱导不定芽的效率比 BA高 ,在木本植物上的效
果最佳 ,但还未见其应用在苦苣苔上的报道。
2.3　分化　苦苣苔科植物经过培养 2 ～3周后 ,形成乳白色的
愈伤组织或致密的翠绿色愈伤组织 [ 5-14] , 3 ～ 4周长出不定芽 ,
当叶片小芽长到 5 ～ 10 mm时 ,切下转移到分化培养基扩繁。
分化培养基有 MS+0.1 mg/L6-BA+0.1mg/LNAA等。
2.4　生根　当分化培养基内生长的小苗长到 2 ～ 3 cm,且有
1对叶片时 ,即可切下移入生根培养基 。目前报道的适宜苦
苣苔科植物离体培养的生根培养基有 1/2MS+活性
炭 [ 8-10 , 12] , 1/2MS培养基 [ 19]和 MS+NAA培养基 [ 16]等。
3　苦苣苔科植物离体培养的影响因素
3.1　碳源　在组织培养时 ,由于培养物的光合作用能力较
弱 ,所以需要在培养基中添加一些糖类。蔗糖是常用碳源 ,
除维持渗透压和提供碳源外 ,其浓度对离体培养过程中器官
的发生也有影响 ,试验发现 ,蔗糖对苦苣苔科植物再生体系
的构建有一定的影响 ,分化培养和增殖培养中常用的浓度为
3.5%,生根培养时要低一些 ,大约 3.0%。
3.2　培养条件　苦苣苔科植物在离体培养的过程中还受到
温度 、光照 、pH值等的影响 ,在叶片 、芽 、茎尖的试验中 ,比较
适宜的温度为(26±2)℃,过高多低都会抑制细胞组织的增
殖和分化 , pH值 5.8 ～6.2、光照强度为 1 500 ～ 2 200lx,光照
时间为 10 ～ 12 h[8-14] 。苦苣苔科植物保存时 ,可将温度调为
(16±2)℃,其他培养条件不变。
3.3　激素种类及其对培养效果的影响　基本培养基只能保
证培养物的生存与最低的生命活动 ,需要添加适量的植物生
长调节物质才能诱导细胞分裂的启动和形态的变化 。常用
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(31):17387-17388, 17390 责任编辑　王强　责任校对　况玲玲
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.31.070
的植物生长调节物质有生长素 、细胞分裂素和赤霉素等生长
调节物质。一般来说 ,生长素 /细胞分裂素比值低时 ,有利于
植物生根 ,比值高时有利于植物长芽 ,中间比值时有利于植
物愈伤组织的形成。在苦苣苔的叶片组织培养中 ,汤正辉等
试验表明 ,在 6-BA和 NAA中添加适量相同比值的培养基
上 ,半蒴苣苔长愈组生根率可达 95%[ 8-10 , 12] ;谭晓风等在对莨
山唇柱苣苔叶片进行组织培养的时候 ,添加一定浓度的 NAA
生根率达到 100%[ 16] ,在对猫耳朵叶片组培试验中 ,王俐在
MS培养基上添加 3.0 mg/L6-BA和 0.2 mg/LNAA,而使猫
耳朵的出芽率达到 100%[ 11] 。
表 1　苦苣苔科植物组织培养所用的材料和培养基
Table1　MaterialsandculturemediumforthetisuecultureofGesneriaceaeplants
种名Nameofspecies
部位
Position
诱导培养基∥mg/L
Inductionmedium
分化培养基∥mg/L
Diferentiationmedium
增殖培养基∥mg/L
Proliferationmedium
生根培养基∥mg/L
Rootingmedium
生根率∥%Rootingrate
牛耳朵 花梗 MS+6-BA0.5+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.1 1/2MS或 1/2MS+0.5%活性炭 95
幼叶 MS+6-BA1.0+NAA0.1 MS+6-BA1.0+NAA0.1 MS+6-BA1.0+NAA0.1 1/2MS或 1/2MS+0.5%活性炭 95
黄花牛耳朵 花梗 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.05 1/2MS+0.6%琼脂+0.3%活性炭 100
苞片 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.05 1/2MS+0.6%琼脂+0.3%活性炭 100
幼嫩花蕾 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.15+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.05 1/2MS+0.6%琼脂+0.3%活性炭 100
半蒴苣苔 幼叶 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 1/2MS+0.5%活性炭 95
刺齿唇柱苣苔 幼叶 MS+6-BA0.1+NAA0.2 MS+6-BA0.1+NAA0.2 MS+6-BA0.1+NAA0.2 1/2MS+0.6%活性炭 95
大岩桐 叶柄 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+NAA0.2 100
嫩叶 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.5 MS+IBA0.5+KT0.5 100
非洲紫罗兰 叶片 MS+6-BA1.0+NAA0.5 MS+6-BA1.0+IBA1.0+KT0.1+IBA0.1 MS+6-BA0.5+IBA0.5+0.3%活性炭 1/3MS+IBA0.1 100
幼叶 MS+6-BA 0.1 ～ 2.0 +NAA0.01 ～ 0.5 MS+6-BA 0.1 ～ 2.0 +NAA0.01～ 0.5 MS+6-BA 0.1 ～ 0.6 +NAA0.01～ 0.5+GA0.1～ 1.0
1/2MS+NAA0.1～ 0.5 95
尖萼唇柱苣苔 花梗 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 1/2MS 95
花蕾 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 1/2MS 95
莨山唇柱苣苔 嫩叶 MS+6-BA1.0+NAA0.5 MS+6-BA0.5+NAA0.3 MS+6-BA0.5+NAA0.3 MS+NAA0.3 100
台闽唇柱苣苔 幼叶 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 MS+6-BA0.1+NAA0.1 1/2MS+0.5%活性炭 95
异裂苣苔 幼叶 MS+6-BA0.1+NAA0.2 MS+6-BA0.1+NAA0.2 MS+6-BA0.1+NAA0.2 1/2MS+0.6%活性炭 95
茎尖 MS+6-BA1.0+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.1 MS+6-BA0.1+KT0.1+NAA0.1 1/2MS+NAA 0.3 +IAA0.2 95
琼鱼花 茎段 MS+6-BA1.0+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.1 MS+6-BA0.1+KT0.1+NAA0.1 1/2MS+NAA 0.3 +IAA0.2 95
叶片 MS+6-BA1.0+NAA0.1 MS+6-BA0.5+NAA0.1 MS+6-BA0.1+KT0.1+NAA0.1 1/2MS+NAA 0.3 +IAA0.2 95
猫耳朵 叶片 MS+6-BA2.0+NAA0.1 MS+6-BA3.0+NAA0.2 MS+6-BA3.0+NAA0.3 1/2MS+NAA0.1 100
顶芽 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.3 1/2MS+NAA0.2 100
金红花 腋芽 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.3 1/2MS+NAA0.2 100叶片 MS+6-BA2.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.2 MS+6-BA1.0+NAA0.3 1/2MS+NAA0.2 100
3.4　有机添加物　植物组织培养过程中 ,常用的有机添加
物有椰子汁 、香蕉汁 、马铃薯 、水解酪蛋白等 ,这是一些富含
氨基酸 、激素和维生素的天然复合物 ,他们对细胞和组织的
增殖 、分化有明显的促进作用 [ 19] 。但含上述添加物的培养
基还未见在苦苣苔科植物的组织培养中报道。
3.5　外界因子　移栽成活率也是检验植物组织培养效率的
重要指标 ,其受到温度 、光照和湿度等多种外界因子的影响 。
因此 ,为了提高组培苗移栽成活率 ,移栽前必须炼苗 ,以增强
组培苗的抗性和适应性。打开瓶盖 ,在自然光下炼苗 1周左
右 ,小心取出 ,洗掉根部附着的培养基 ,晾置使水分控净 ,移
栽到盛有不同比例的腐殖土和珍珠岩粗砂或锯末的培养杯 、
营养盆中 ,移栽后用玻璃板或薄膜覆盖 ,遮阴保湿 ,移栽成活
率一般可达 90%[ 5-14] 。
4　存在的问题及前景展望
目前 ,苦苣苔的组织培养技术已取得了一定的成就 ,如
初步确定了适宜苦苣苔组织培养的外植体和影响外植体组
培的主要因素。但组培中还存在以下的问题:培养过程中污
染率较高 ,部分材料褐化 ,没有形成一套完整的组织培养技
术体系 ,分化率 、生根率和移栽成活率都有待进一步提高。
今后苦苣苔科植物研究的重点为:完善外植体的消毒措
施 ,降低培养过程中的污染率;完善组织培养技术体系 ,尤其
在激素种类 、浓度的筛选和组合方面加强研究;建立高效稳
定的外植体离体再生体系和转化体系 ,开展利用转基因技术
改良苦苣苔品质 。随着对苦苣苔科植物研究的深入和繁育
技术体系的完善 ,相信其在现代化城市园林方面和医疗保健
方面将有更大的应用前景。
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17388 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年
表 1　不同方法提取的 DNA产量与纯度
Table1　TheyieldandpurityofDNAextractedbydifferentmethods
提取方法
Extractionmethods
纯度(A260 /A280)
Purity
产量∥ng/mg
Yield
SDS法 1.30 53.0
改进的 CTAB法 1.79 264.0
改进的酚/仿抽法 1.62 124.0
2.2　不同方法提取的天麻 DAN扩增产物分析　由图 2可
知 ,不同方法提取的 DNAPCR扩增产物有较大差异 , SDS法
提取的 DNA没有得到扩增产物 ,可能是由于提取的 DNA纯
注:1.SDS法提取的 DNA扩增产物;2.改进的 CTAB法提取的
DNA扩增产物;3.改进的酚 /仿抽法提取的DNA扩增产物。
Note:1.AmplificationproductsofDNAextractedbySDSmethod;2.
AmplificationproductsofDNAextractedbyimprovedCTAB
method;3.AmplificationproductsofDNAextractedbyimproved
phenol-chloroformextractionmethod.
图 2　不同方法提取天麻 DNA的 PCR扩增结果
Fig.2　PCRamplificationresultsofDNAextractedfromGastro-
diaelataBlumebydiferentmethods
度过低所致;改进的酚 /仿抽法的扩增扩增出严重拖尾现象 ,
说明提取的 DNA含杂质较多;改进的 CTAB法扩增的条带
较干净 ,说明提取的 DNA纯度较好。
3　讨论
双链 DNA纯度可以用 260和 280nm吸收值的比值进行
计算 ,当比值在 1.7 ～ 1.9时 ,表示纯度较高 ,对此国内外的
研究较多 [ 2-3] 。改进的 CTAB法提取的 DNA纯度较高 , A260 /
A280达 1.79,获得的扩增条带也较好 ,而 SDS法和改进的酚 /
仿抽法提取的 DNA纯度较低 ,表明杂质含量较高 , SDS法提
取的 DNA没有获得扩增产物 ,改进的酚 /仿抽法提取的 DNA
扩增产物条带明显 ,但拖尾现象严重。
PCR本身对模板 DNA要求不高。但由于天麻 DNA降
解严重 ,尤其在干燥样品中阳性成分含量差别较大 ,有的含
量可能较少。为保证天麻 DNA后续研究的准确性 ,天麻
DNA提取的纯度尤为重要 ,国内已有相关研究 [ 4-5] 。该试验
结果表明 ,改进的 CTAB法提取的 DNA紫外吸收曲线最好 ,
且 DNA产量和纯度也最高 ,获得的扩增条带也较好 ,说明其
较适合用于天麻 DNA的提取。
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