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燕子掌的组织培养与植株再生



全 文 :北方园艺2012(23):125~128 ·生物技术·
第一作者简介:蒲仕明(1987-),男,四川南充人,在读硕士,研究方
向为细胞生物学和干细胞生物学。E-mail:pushiming77@
163.com.
责任作者:李荣峰(1980-),女,广西灵川人,硕士,讲师,现主要从
事植物生理生态和微生物及发酵研究工作。E-mail:anny1119520
@126.com.
基金项目:广西高等学校生物技术特色专业建设资助项目
(GXTSZY224);广 西 自 然 科 学 青 年 基 金 资 助 项 目
(2011GXNSFB018044)。
收稿日期:2012-07-30
燕子掌的组织培养与植株再生
蒲 仕 明1,2,李 荣 峰1,方 利 娟1,兰 翠 玲1,周 祖 平2
(1.百色学院 化学与生命科学系,广西 百色533000;2.广西师范大学 生命科学学院,广西 桂林541004)
  摘 要:以燕子掌叶片为外植体,在培养基中添加不同浓度的6-BA和IBA,研究燕子掌组培
苗形成过程中6-BA和IBA浓度对各阶段的影响。结果表明:MS+IBA 5mg/L+6-BA 5mg/L
为愈伤组织诱导的最佳培养基,分化不明显,且诱导率为95.56%;MS+IBA 2mg/L+6-BA
1mg/L为外植体直接诱导不定芽的最佳培养基,平均可达12芽以上;MS+IBA 5mg/L+6-BA
5mg/L为愈伤组织增殖最佳培养基,增殖倍数为10.9;愈伤组织分化的最佳培养基为 MS+IBA
1mg/L+6-BA 5mg/L,单位面积芽数为32个以上,且芽明显;壮苗的最佳培养基为 MS+IBA
2mg/L,45d后平均苗长为4.74cm;诱根的最佳培养基为MS+IBA 0.5mg/L,诱根率为100%。
关键词:燕子掌;愈伤组织;增殖;不定芽;球状胚体
中图分类号:S 681.903.6 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)23-0125-04
  燕子掌(Crassula argentea Thunb)为景天科青锁龙
属多年生多肉植物,中文别名金钱树、花月、玉树、玉树
景天等[1]。它原产南非较干旱地区,现我国南北各地均
有栽培,其体态极为俊美,可作树桩盆景[2]。燕子掌在
室内的滞尘能力很强,单位面积滞尘量比一般植物高;
对室内的CO、CO2、过氮氧化物的吸收能力强;对室内苯
和甲醛有很高的净化率[3-5]。燕子掌还是很好的试验材
料,常用于表皮细胞及气孔,不定根等实验教学材料[6-7]。
此外,燕子掌的提取物中含有多种有效化合物,如β?谷
甾醇、D-甘露醇、氯化钾、氯化钠的混合体、3-甲基-2-丁烯
基异胍等,临床实验证明燕子掌提取物对Ⅱ型糖尿病及
并发症的治疗效果好[8]。经过多年的研究开发,“燕子
掌中药材及其制剂”申报国家新药前的科研工作已基本
完成,这预示将需求大量的燕子掌作为原料供药品加工
生产使用。
目前,燕子掌组织培养的报道仅有1篇,Liu Y L
等[9]燕子掌的茎、叶、根为外植体,通过直接分化为芽,再
壮苗、生根,形成组培苗。燕子掌不仅具极高的观赏价
值和净化空气的能力,而且其提取物具有药用价值。我
国的野生燕子掌并不多见,燕子掌的需求正成为一个突
出的问题。通过如扦插、叶片分化出苗等无性繁殖并不
理想[10],这些传统的繁殖并不能满足人们对幼苗需要。
为了得到更多的燕子掌幼苗,以燕子掌叶为外植体,采
用不同激素组合进行愈伤组织的诱导、增殖、分化、不定
芽壮苗、不定苗生根,探讨不同激素组合对试管苗形成
的影响,以期建立高效的再生体系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用2010年12月生长在广西百色学院校内的3龄
燕子掌(图1A),采中等年龄、肥厚的,且健康无裂痕的叶
片。愈伤组织诱导与增殖培养基均以 MS为基本培养
基。附加不同浓度的激素,其中蔗糖为30g/L,琼脂为
7g/L。培养于恒温25℃,恒湿70%,光照强度为
2 000lx,光照时间为13h/d的人工气候培养箱
(B204LEDR INPUT)中。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体取材与消毒 将采集回来的燕子掌叶片
放入大烧杯中,加入洗涤剂浸洗5min,在清洗时用毛笔
轻轻的刷洗叶片表面的灰尘,但不能刷伤叶片表皮,随
后再用流水冲洗10min后带入超净工作台上。先用体
积分数为75%的酒精浸15s后,迅速用无菌水冲洗1
次,再用浓度为0.1%的HgCl2浸泡5min,后迅速用无
菌水冲洗4次,即获得无菌材料。
1.2.2 叶诱导愈伤组织或不定芽 用手术刀先将叶柄
伤口前0.5cm的叶柄切去,然后把叶片边缘切去,仅留
下叶脉周围的1cm宽的叶片。最后再将它横段成1cm2
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·生物技术· 北方园艺2012(23):125~128
的小块。将外植体横放到附加了不同浓度激素的培养
基中,并将其按到培养基内约外植体厚度一半的深度
(图1B),用来诱导愈伤组织或不定芽。
1.2.3 愈伤组织的增殖 选择长势很好的愈伤组织,并
将其切成大小基本相同的若干块,随机抽取20块在烘
箱中烘干。并称得其重量,计算出平均每一块的平均质
量(m)。将余下的愈伤组织随机接种到不同配比的IBA
和6-BA的MS培养基。培养40d后,取出愈伤组织烘
干,并称得其重量,计算出每个方案的平均质量(M)。计
算出增重倍数(I)。
1.2.4 愈伤组织的分化 选择长势很好的愈伤组织,并
将其切成大小基本相同的若干块,分别接种于不同生长
素和细胞分裂素的 MS培养基上,培养30d后,计算出
分化出的平均芽数。
1.2.5 不定芽的壮苗 选择已经分化的不定芽,将其接
种到不同生长素的 MS培养基中,培养45d后,随机从
每个方案中各取20株测得其不定苗的平均长度。
1.2.6 不定苗的生根 选择壮苗后的不定苗,将其分切
成单个的苗,后接种到不同生长素的MS培养基中,培养
30d后,统计生根率。
2 结果与分析
2.1 不同浓度激素对燕子掌叶诱导愈伤组织和不定芽
的影响
将无菌材料接种到不同浓度激素的 MS培养基中
进行愈伤组织的诱导。接种40d左右,部分外植体的切
面处开始形成愈伤组织(图1C),为乳白色粒状,随后逐
渐长成大颗粒状;后有部分愈伤组织出现分化现象,即
出现球状胚体;随后,部分球状胚体的2个叶片分开,出
现不定芽。由于培养基激素组合与浓度配比不同,对
叶片愈伤组织和不定芽的诱导结果差异较大。由表
1可知,在相同浓度的6-BA,随IBA浓度从1~5mg/L
之间的递增时,诱导率升高;当IBA浓度为5mg/L时,
诱导率最高,随IBA浓度从5~10mg/L之间的递增时,
诱导率有所下降。但当6-BA为10mg/L时,随IBA浓
度从1~10mg/L之间的递增时,诱导率下降,说明6-BA
为10mg/L时激素浓度太高。在IBA相同的情况下,当
6-BA浓度从1~5mg/L之间的递增时,诱导率升高;当
6-BA浓度为5mg/L时,诱导率最高;当6-BA从5~
10mg/L之间的递增时,诱导率有所下降,说明6-BA的最
佳浓度为5mg/L。
由表1还可知,当IBA浓度≥6-BA时或当6-BA的
浓度≤2mg/L时,诱导出的愈伤组织很快就分化出球状
胚体,以后逐渐分化成不定芽。在当IBA在1~5mg/L
和6-BA在1~2mg/L时,愈伤组织很快分化出不定芽,
平均每个外植体分化的芽的数目都在7个以上,其中当
IBA为2mg/L,6-BA为1mg/L时,平均每个外植体分化
的芽数目最多,均为12个以上。故MS+IBA 2mg/L+
6-BA 1mg/L为燕子掌叶片诱导不定芽的最佳培养基。
由表1可知,当IBA浓度小于6-BA时,外植体诱导出的
愈伤组织很难分化或只有少量的愈伤组织分化成不定
芽,而长期保持在愈伤组织状态。当IBA和6-BA都为
5mg/L时,诱导愈伤组织的能力最强,诱导率为
95.56%。故燕子掌叶片诱导愈伤组织的最佳培养基为
MS+IBA 5mg/L+6-BA 5mg/L。
  表1 不同浓度激素配比对燕子掌愈伤组织和芽诱导的影响
  Table 1 Diferent concentrations of hormone proportion efect on inductionof calus of Crassula argentea
编号
No.
IBA
/mg·L-1
6-BA
/mg·L-1
接种瓶数
Number of bottles
inoculated
污染瓶数
Number of polution
bottle
诱导瓶数
Number of induced
bottles
诱导率
Induction rate
/%
诱芽情况/平均芽数
Induced bud situation
/Average number of bud
诱导愈伤组织情况
Calus induced
1  1  1  50  2  39  81.25 +++/10 -
2  1  2  50  3  41  87.23 ++/7 +
3  1  5  50  2  44  91.67 - +++
4  1  10  50  4  20  43.48 - ++
5  2  1  50  5  39  86.67 +++/12 -
6  2  2  50  3  42  89.36 ++/7 +
7  2  5  50  3  43  91.49 - +++
8  2  10  50  2  21  43.75 - ++
9  5  1  50  4  39  84.78 +++/11 -
10  5  2  50  1  46  93.88 ++/7 +
11  5  5  50  5  43  95.56 - +++
12  5  10  50  3  13  27.66 - +
13  10  1  50  4  26  56.52 +/3 -
14  10  2  50  4  24  52.17 +/3 -
15  10  5  50  2  13  27.08 +/1 -
16  10  10  50  1  7  14.29 +/ -
  注:诱导率=诱导数/(接种数-污染数)×100%,诱芽情况与诱导愈伤组织为相对比例,当诱芽情况全部为芽为“+++”,芽为主,愈伤组织少则为“++”,无芽出现用“-”
表示;当诱导愈伤组织情况中无愈伤组织时用“-”表示,少量愈伤组织出现用“+”,大量或全部为愈伤组织时用“+++”表示。
2.2 愈伤组织的增殖
经过40d培养,计算得到增重倍数。由表2可知,
在6-BA浓度相同的情况下,随着IBA从1~5mg/L之
间递增,培养后质量(M)、增重倍数(I)都随之递增;当
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北方园艺2012(23):125~128 ·生物技术·
IBA为5mg/L时,有最大增重倍数。但当随着IBA浓
度增加,愈伤组织的增重越来越不明显。在IBA浓度一
定的情况下,随着6-BA从2~5mg/L之间递增,培养后
质量(M)、增重倍数(I)都随之递增;当6-BA为5mg/L
时,有最大增重倍数。试验并未设置6-BA浓度>5mg/L
的方案,因为在愈伤组织诱导试验中,高6-BA浓度>
5mg/L的方案出现外植体坏死。因此,愈伤组织(图1D)
在MS+IBA 5mg/L+6-BA 5mg/L进行增殖,经过40d
的传代培养,愈伤组织增重10.9倍,为愈伤组织增殖的
最佳培养基。
表2 不同浓度激素配比对愈伤组织增殖的影响
  Table 2 Efects of diferent concentrations of
hormone proportion on the proliferation of calus
编号
No.
IBA
/mg·L-1
6-BA
/mg·L-1
接种瓶数
Number
of bottles
inoculated
接种前质量
Before
inoculation
weight/g
培养后质量
Culture after
the weight
/g
增重倍数
Weight
gain of
multiples
1  1  2  20  0.0217  0.2002  9.226
2  2  2  20  0.0217  0.2115  9.747
3  5  2  20  0.0217  0.2121  9.774
4  1  5  20  0.0217  0.214  9.862
5  2  5  20  0.0217  0.2361  10.880
6  5  5  20  0.0217  0.2366  10.903
  注:增重倍数(I)=培养后质量(M)/接种前质量(m)。
2.3 愈伤组织的分化
经过30d的培养,观察并记算每个方案的平均芽
数。由表3可知,当IBA一定时,随着6-BA浓度从1~
5mg/L之间的递增,组织表面上的平均芽数也随之增
加,而且芽分化的越来越明显;在6-BA浓度为5mg/L
时为芽数最多。试验表明,当6-BA浓度与IBA浓度之
差越大,分化的芽越明显。当6-BA浓度与IBA浓度之
差越小时,愈伤组织分化不明显或愈伤组织分化仅停留
在球状胚体时期,球状胚体分化出2片幼叶比较困难。
燕子掌愈伤组织在MS+6-BA 5mg/L+IBA 2mg/L的
培养基上进行诱导分化时,单位面积可以达到平均37
芽以上,但其芽多为球状胚体(图1E),2个叶片形成困难;
而燕子掌愈伤组织在MS+6-BA 5mg/L+IBA 1mg/L
的培养基上进行诱导分化时,单位面积可以达到平均32
表3 不同浓度激素对燕子掌愈伤组织分化的影响
  Table 3    Efect of diferent concentrations of hormone on calus
    diferentiation shoots of Crassula argentea
编号
No.
6-BA
/mg·L-1
IBA
/mg·L-1
接种瓶数
Number of
bottles
inoculated
每瓶的平均芽数
Each bottle of
the average
number of bud
备注
Note
1  1  1  20  24 芽不明显,且芽为球状胚体
2  2  1  20  30 芽较明显
3  5  1  20  32 芽明显
4  1  2  20  21 芽不明显,且芽为球状胚体
5  2  2  20  26
芽少,不明显,
且芽为球状胚体
6  5  2  20  37 芽多,分化多球状胚体
图1 燕子掌组织培养过程
注:A.提供外植体的3龄燕子掌植株;B.接种后的外植体;C.在
MS+IBA 5mg/L+6-BA 2mg/L培养基中燕子掌叶片诱导产生的愈伤
组织,和一些分化出的不定芽;D.愈伤组织在 MS+IBA 5mg/L+6-BA
5mg/L培养基中经过40d增殖后的传代愈伤组织,其为绿色透明状,组
织块内部较为紧密,组织块间却极为松散易分;E.愈伤组织在 MS+IBA
5mg/L+6-BA 2mg/L的培养基上进行诱导分化时形成的球状胚体;F.
在MS+IBA 2mg/L培养基上壮苗的不定苗;G.在 MS+IBA 0.5mg/L
培养基上诱导出根的试管苗。
Fig.1 Tissue culture of Crassula argentea Thunb
Note:A.3years old Crassula argentea Thunb that ofer the explant.
B.Explants after inoculation.C.Calus and dventitious bud that induced and
diferentiated by Crassula argentea Thunb lamina on medium with MS+
IBA 5mg/L+6-BA 2mg/L.D.Generated calus that produced by calus af-
ter 40days’proliferation on the medium with MS+IBA 5mg/L+6-BA 5
mg/L.the generated calus was green transparent shape,tighter inside the
tissue block and loose and easy to be separated between tissue blocks.E.Glob-
ular embryos that formed by calus during the induction that to induce difer-
entiation on the medium with MS+IBA 5mg/L+6-BA 2mg/L.F.Adventi-
tious seedlings that toughened on the medium with MS+IBA 2mg/L.G.Pla-
ntlets that had been induced roots on the medium with MS+IBA 0.5mg/L.
芽以上,并且芽极为明显,2个子叶分开明显综合芽数和
芽的分化情况考虑,MS+6-BA 5mg/L+IBA 1mg/L
为愈伤组织分化出不定芽的最佳培养基。
2.4 不定芽的壮苗
培养45d,随机的从每个方案中各取20株测得其
不定苗(图1F)的平均长度。由表4可以看出,随着IBA
浓度的从0.5mg/L升至2mg/L,不定苗平均长度也随
之增长;当IBA为2mg/L时,不定苗的平均长度为最
长,为4.74cm;当IBA浓度从2~10mg/L时,不定苗的
平均长度有下降趋势。故燕子掌壮苗的最佳培养基为
MS+IBA 2mg/L。
表4 不同浓度的IBA对芽生长影响
  Table 4 Efects of diferent concentrations of IBA on shoot elongation
编号
No.
IBA
/mg·L-1
接种瓶数
Number of bottles inoculated
平均生长高度
Average growth height/cm
1  0.5  20  3.78
2  1  20  4.12
3  2  20  4.74
4  5  20  4.61
5  10  20  3.44
2.5 不定苗的诱根
培养30d后,统计不定苗的生根情况。由表5可知,随
721
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着IBA浓度在0.1~0.5mg/L递增,生根率呈上升之势,当
IBA浓度为0.5mg/L,生根率为100%,为最佳。当IBA
浓度在0.5~5mg/L递增时,生根率开始下降。因此,
MS+IBA 0.5mg/L为燕子掌不定苗诱根的最佳培养基。
表5 不同浓度的IBA对不定苗根诱导的影响
  Table 5 Efect of diferent concentrations of IBA on root-inducing
编号
No.
IBA
/mg·L-1
接种瓶数
Number of bottles
inoculated
生根瓶数
Number of
rooting bottle
生根率
Rooting rate
/%
1  0.1  50  39  78
2  0.5  50  48  100
3  1  50  43  86
4  2  50  40  80
5  5  50  31  62
  注:生根率=生根数/接种数×100%。
3 讨论与结论
Liu Y L等[9]在试验中用根、茎、叶做了对比试验,
表明诱导愈伤组织和芽的外植体效果依次是茎、叶、根,
但该试验仍只采用叶作为外植体,只为叶来源更加丰
富,茎来源受限。刘建华等[10]研究表明,外植体诱导产
生的愈伤组织大多是在叶脉处出现,故该试验所接种的
外植体都为叶脉周围的1cm宽的叶片,这样可以提高
外植体的诱导率。
Liu Y L等[9]在附加0.1~10μmol/L NAA 和
10μmol/L 6-BA的 MS培养基上,不定芽形成率达到
100%,每个外植体再生芽数达到10个以上。该研究虽
然没有达到100%的诱导率,但平均芽数达到12个芽以
上为最佳。通过分子量的换算,Liu Y L等[9]所用培养
基为MS+NAA 0.02~1.87mg/L+6-BA 2.25mg/L,这
与该试验在MS+IBA 2mg/L+6-BA 1mg/L上诱导出
12个芽的培养基相比有较小的差距。但是,芦站根
等[11]在研究指出,不同时期燕子掌叶片中激素的浓度有
一定的差异。课题组在12月份获取的外植体,正是
IAA含量最高的时期,故这样的差距是正常的。此外,
应用不同的激素类似物,也会造成一定的差异。
燕子掌叶片诱导出来的愈伤组织为乳白色或粉红
色(图1C),组织松散,有部分愈伤组织经过分化出现球
状胚体(图1E)。试验表明,当培养基为 MS+IBA
5mg/L+6-BA 2mg/L时,组织表面产生的球状胚比较
多,且能较长时间稳定在这个时间。球状胚体的出现为
研究燕子掌的人工种子提供了思考。经过传代后的愈
伤组织(图1D)变为绿色透明状,组织块内部较为紧密,
组织块间却极为松散易分。
参考文献
[1] 谢维荪.燕子掌与马齿觅树[J].中国盆景花卉,2006(5):56.
[2] 高世良.百花百话[M].天津:百花文艺出版社,2007:270-272.
[3] 周杰良,闫文德,王建湘.7种盆栽观赏植物室内滞尘能力研究[J].
现代农业科技,2009(8):7-8.
[4] 周涤,王贤.居家装修必备解毒植物[M].北京:气象出版社,
2007:78.
[5] 刘艳菊,葛红.室内观赏植物对苯和甲醛的净化研究及养护技术
[M].北京:科学出版社,2010:68-69.
[6] 汪晓萍.观察叶片表皮的好材料-燕子掌[J].生物学通报,2004,39
(7):23.
[7] 朱跃辰.用燕子掌叶制取不定根标本[J].生物学通报,1994,29
(1):27.
[8] 王福东,汪涛,汪汉卿.燕子掌的驯化栽培[J].中国中药杂志,2007,
23(4):341-342.
[9] Liu Y L,Long Z L,Gao Y,et al.Organ formation and plant regenera-
tionin vitrotissue culture of Crassula arborescens[J].Journal of Zhejiang Uni-
versity(Agric &Life Sci),2007,33(6):591-596.
[10]刘建华,刘佳.观察探究玉树叶的无性繁殖[J].生物学通报,2010,45
(8):58-59.
[11]芦站根,周文杰.燕子掌不同发育时期内源激素含量变化研究[J].北
方园艺,2008(12):123-126.
Tissue Culture and Clone Construction of Crassula argentea Thunb
PU Shi-ming1,2,LI Rong-feng1,FANG Li-juan1,LAN Cui-ling1,ZHOU Zu-ping2
(1.Department of Chemistry and Life Science,Baise University,Baise,Guangxi 533000;2.Colege of Life Science,Guangxi Normal University,
Guilin,Guangxi 541004)
Abstract:Taking Crassula argentea Thunb lamina as the explant and adding diferent concentrations of 6-BA and IBA in the
culture medium,the influence of concentration of 6-BA and IBA on each stage in the Crassula argentea Thunb tissue culture
forming process were studied.The results showed that MS+IBA 5mg/L+6-BA 5mg/L was the best medium for calus
induction with unconspicuous diferentiation and an inductivity of 95.56%;MS+IBA 2mg/L+6-BA 1mg/L was the best
for adventitious bud induction directly with an inductivity of 86.67%,that could achieve more than 12buds in average;MS+
IBA 5mg/L+6-BA 5mg/L was the best for calus proliferation and the proliferation multiples was 10.9;the best for calus
diferentiation was MS+IBA 1mg/L+6-BA 5mg/L,the number of buds per unit area was more than 32and the buds were
obvious;when the medium was MS+IBA 2mg/+6-BA 5mg/L,the globular embryos produced more on the tissue surface
with a long duration;the best for sound seeding was MS+IBA 2mg/L,the average length of buds could be 4.74cm after
45d;on the medium with MS+IBA 0.5mg/L,the inductivity of root inducing could be 100%.
Key words:Crassula argentea Thunb;calus;proliferation;adventitious bud;globular embryos
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