全 文 :北方园艺2016(17):107~110 ·生物技术·
第一作者简介:李庆伟(1979-),男,河南封丘人,硕士,讲师,研究
方向为种苗繁育与大蒜生产。E-mail:liqingwei2003@163.com.
收稿日期:2016-04-15
DOI:10.11937/bfyy.201617025
燕子掌叶片再生体系的建立
李 庆 伟,侯 殿 明,申 顺 先
(河南农业职业学院 园艺园林学院,河南 郑州451450)
摘 要:以燕子掌叶片为试材,采用植物组织培养方法,研究了消毒时间、不同浓度2,4-D、6-BA、
NAA对燕子掌再生的影响。结果表明:叶片用70%~75%的酒精浸泡10~15s,再用0.1% HgCl2
消毒12~15min,具有较低污染率和较高的存活率;用 MS+1.5mg·L-1 6-BA+0.5mg·L-1
2,4-D进行不定芽诱导,平均可以产生13.7个不定芽;不定芽在 MS+6-BA 1.5mg·L-1+NAA
0.1mg·L-1+GA30.5mg·L-1中增殖倍数为11.0;在1/2MS+IBA 0.5mg·L-1或MS+IBA
0.5mg·L-1培养基中平均能产生9~11条根。
关键词:燕子掌;叶片;不定芽;再生
中图分类号:S 682.36 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)17-0107-04
燕子掌(Crassula arborescens)属景天科青锁龙属多
年生植物[1],别名玉树景天、玉树、金钱树、玻璃翠、肉质
万年青,原产非洲南部干旱地区,现在我国各地广泛栽
培。其植株灌木状,形态俊美,叶片肉质,长卵圆形,较
耐荫、耐旱,因此常作室内观叶植物栽培,对改善室内空
气质量具有明显效果[2]。燕子掌植株体内含有β?谷甾
醇、D-甘露醇、N-3-2-丁烯基胍、β胡萝卜苷等化合物
[3],
临床研究表明,其提取物对Ⅱ型糖尿病及其并发症的治
疗效果明显[4-5]。随着国家对中药行业的重视,以燕子
掌为原料的中药制剂不断开发,尤其是“燕子掌中药材
及其制剂”国家新药的申报[6],使其种苗的需求量不断
增加。但由于我国没有野生燕子掌资源,只能依靠人工
种植满足其需求,而燕子掌只能依靠扦插和分株方式进
行繁殖[7],繁殖速度慢且受环境条件影响较大。目前,
关于燕子掌植物组织培养的研究,仅有蒲仕明等[8]以叶
片为外植体,通过愈伤组织诱导再生植株的报道。为进
一步探索燕子掌种苗快速繁育方法,现以燕子掌叶片为
外植体,研究了不同消毒时间及添加不同浓度2,4-D、
6-BA、NAA对燕子掌叶片愈伤组织再生的影响,进而探
索出燕子掌叶片诱导、增殖、生根的最佳培养基,以期为
燕子掌大规模培养育苗奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为河南省农业高新科技园花卉中心提供
盆栽燕子掌植株,2014年9月剪取植株中部叶片为外植
体,备用。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体消毒 将燕子掌叶片用自来水冲洗干净,
置于洗洁精液中漂洗5~10min,再用自来水冲洗20min,
用吸水纸吸干表面水分,置于灭菌的塑料瓶中。在无菌
环境下,用70%~75%的酒精浸泡10~15s,再用0.1%
HgCl2分别消毒3、6、9、12、15、18min,最后用无菌水冲
洗3~5次,无菌滤纸吸干水分,切成1cm×1cm的小
块,接种到 MS培养基上进行培养。每个处理接种30
瓶,每瓶接种1个。接种后置于培养室中培养。培养条
件:光照时间14h·d-1,光照度22μmol·m-2·s-1,温度
24~26℃,以下同。30d后统计外植体污染率及存活率。
污染率(%)=污染外植体个数/接种外植体总数×100,存
活率(%)=存活外植体个数/接种外植体总数×100。
1.2.2 不定芽诱导 以MS为基本培养基,添加不同浓
度2,4-D和6-BA(表1),此外还添加3%蔗糖及0.7%琼
脂。培养基pH 5.8,在1.1kg·cm-2压力下湿热灭菌
20min(下同)。叶片正面向上摆放到培养基中,每瓶接
种1个叶片小块,每处理接种6瓶。30d之后统计平均
不定芽诱导数。平均不定芽诱导数=形成不定芽的总
数/调查外植体总数。
1.2.3 不定芽增殖 选生长健壮的不定芽,接种到丛生
芽诱导培养基中。以 MS为基本培养基,采用L9(34)
3因素3水平正交实验设计6-BA、NAA、蔗糖的使用浓
度配比(表2),添加到 MS培养基中。每瓶接种3个材
料,每个处理接种8瓶。30d之后调查不定芽诱导形成
的丛生芽个数、丛生芽生理状态,统计不定芽增殖倍数。
不定芽增殖倍数=形成丛生芽的总数/接种芽苗总数。
701
·生物技术· 北方园艺2016(17):107~110
表1 燕子掌的不定芽诱导培养基
Table 1 Adventitious bud induction medium of Crassula arborescens
处理
Treatment
6-BA
/(mg·L-1)
2,4-D
/(mg·L-1)
1 - -
2 0.5 -
3 1.0 -
4 1.5 -
5 0.5 0.2
6 1.0 0.2
7 1.5 0.2
8 0.5 0.5
9 1.0 0.5
10 1.5 0.5
11 0.5 1.0
12 1.0 1.0
13 1.5 1.0
表2 正交实验设计的因素及水平
Table 2 Factor and level of orthogonal test mg·L-1
水平
Level
因素Factor
A
6-BA
B
NAA
C
GA3
1
2
3
0.5
1.0
1.5
0.1
0.2
0.3
0.5
0.8
1.1
1.2.4 不定芽生根 将诱导形成的丛生芽切分成单芽,
选健壮芽,接种到生根培养基中(表3),每瓶接种3个
芽,每处理接种10瓶。30d之后调查生根数量,计算平
均生根数。平均根数=所有根数之和/生根苗数。
表3 燕子掌的生根培养基
Table 3 Rooting medium of Crassula arborescens
处理
Treatment
基本培养基
Basal medium
IBA
/(mg·L-1)
1 1/2MS 0.0
2 1/2MS 0.1
3 1/2MS 0.3
4 1/2MS 0.5
5 1/2MS 0.8
6 MS 0.0
7 MS 0.1
8 MS 0.3
9 MS 0.5
10 MS 0.8
1.3 数据分析
试验数据采用DPS 7.5进行分析,Excel 2007作图,
采用SSR法进行差异显著性比较。
2 结果与分析
2.1 不同消毒时间对燕子掌无菌体系建立的影响
由图1可知,随着消毒时间的增加,污染率和存活率
同时下降。消毒3min和6min存活率为100%,而污染率
也接近100%;消毒18min的污染率最低,同时存活率也
为最低。可见,消毒剂浸泡时间增加,虽对微生物的消灭
有明显作用,但对植物组织也造成了伤害。综合污染率和
存活率曲线,可以看出,消毒15min的叶片污染率不足
10%,但存活率在70%以上,消毒12min的污染率约为
40%,存活率约为90%,对于燕子掌叶片来说,消毒时间
在12~15min时,具有较低污染率和较高的存活率。
图1 不同消毒时间对燕子掌外植体污染率及存活率的影响
Fig.1 Efect of sterilization time on contamination rate and
survival rate of Crassula arborescens explant
2.2 不同激素配比对燕子掌叶片不定芽诱导的影响
由表4可知,不添加任何生长调节物质的培养基,
叶片没有再生不定芽。仅添加6-BA的培养基,可以诱
导产生不定芽,说明6-BA能促进燕子掌叶片不定芽的
诱导;随培养基中6-BA浓度的增加,不定芽的诱导数量
明显增加,0.5mg·L-1的6-BA平均诱导产生0.3个
芽,添加1.5mg·L-1的6-BA平均诱导产生8.8个芽。
随着2,4-D浓度的增加(0.2~0.5mg·L-1),诱导芽数
显著增加。但当2,4-D浓度增加至1.0mg·L-1时,诱
导芽数开始降低,说明相对高浓度的2,4-D对燕子掌叶
片的不定芽诱导有一定制约作用。在6-BA浓度相同的
条件下,随2,4-D浓度的增加,不定芽的诱导数量呈先增
后降变化趋势。由方差分析可以看出,处理10诱导的
平均芽数最多,为13.7个,与其它处理达到极显著差异,
因此MS+1.5mg·L-1 6-BA+0.5mg·L-1 2,4-D为
燕子掌叶片不定芽诱导的最适培养基(图2a)。
表4 6-BA和2,4-D配比对燕子掌
叶片不定芽诱导的影响
Table 4 Efect of 6-BA and 2,4-D ratio on induction of
Crassula arborescens leaf adventitious shoots
处理
Treatment
材料
Material individual/个
芽数
No.of total buds/个
平均芽数
Average of buds/个
1 6 0 0.0I
2 6 2 0.3I
3 6 33 5.5E
4 6 53 8.8C
5 6 6 1.0H
6 6 35 5.8E
7 6 58 9.7B
8 6 13 2.2G
9 6 49 8.2C
10 6 82 13.7A
11 6 8 1.3G
12 6 26 4.3F
13 6 38 6.3D
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北方园艺2016(17):107~110 ·生物技术·
注:a.再生不定芽;b.丛生芽;c.玻璃化丛生芽;d.生根苗。
Note:a.Adventitious buds;b.Buds;c.Vitrification buds;d.Rooting seedlings.
图2 燕子掌叶片再生
Fig.2 Regeneration of the Crassula arborescens leaf
2.3 不同激素配比对燕子掌不定芽增殖的影响
由表5可知,A因素(6-BA)浓度从0.5mg·L-1增加
到1.5mg·L-1,不定芽的增殖倍数从3.6增加到11.5,
不同水平间差异显著;B因素(NAA)的从0.1mg·L-1
增加到0.3mg·L-1,不定芽的增殖倍数从7.9减低
到7.2,各浓度间差异不显著;C因素(GA3)的浓度由
0.5mg·L-1增加到1.1mg·L-1,不定芽的增殖倍数
由8.1降低到6.9,然后又升高至7.6,各浓度间差异不
显著。比较各因素间的极差(R)可以看出,A因素的极
差最大,为7.9;其次为C因素,为1.2;B因素最小,仅为
0.7,说明各因素对不定芽的增殖影响不同。分析各因
素不同水平间增殖倍数时可以看出,A因素各水平增殖
倍数顺序为A3>A2>A1,B因素为B1>B2>B3,C因素
为C1>C3>C2。综合分析各试验组合间丛生芽的生长
情况,认为组合A3B1C1、A3B2C1 可能是最优试验组合,
但试验组合A3B2C1就是试验中的处理8,试验结果表现
为轻度玻璃化苗发生,故舍弃。
表5 不同激素组合对燕子掌不定芽增殖的影响
Table 5 Efect of diferent hormone combinations on Crassula
arborescensleaf buds proliferation
处理
Treatment
因子代号Factor
A B C
增殖倍数
Multiplication rate
生长情况
Growth state
1 0.5(1) 0.1(1) 0.5(1) 4.6 芽壮
2 0.5(1) 0.2(2) 0.8(2) 3.4 芽壮
3 0.5(1) 0.3(3) 1.1(3) 2.8 芽壮
4 1.0(2) 0.1(1) 0.8(2) 6.8 芽多且壮
5 1.0(2) 0.2(2) 1.1(3) 7.8 芽多且壮
6 1.0(2) 0.3(3) 0.5(1) 8.2 芽多且壮
7 1.5(3) 0.1(1) 1.1(3) 12.3 芽多,玻璃化重(图2c)
8 1.5(3) 0.2(2) 0.5(1) 11.5 芽多,轻微玻璃化
9 1.5(3) 0.3(3) 0.8(2) 10.6 芽多,较壮
T1 3.6c 7.9a 8.1a
T2 7.6b 7.6a 6.9a
T3 11.5a 7.2a 7.6a
极差R 7.9 0.7 1.2
因组合A3B1C1 未出现在试验中,需进行验证,以
试验中处理9(没发生玻璃化,且丛生芽数量多)为对
照,进行验证。由表6可知,组合A3B1C1(MS+6-BA
1.5mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1+GA30.5mg·L-1)
的增殖倍数为11.0(图2b),且没有出现玻璃化,为燕子
掌丛生芽增殖的最佳培养基。
表6 2种组合的增殖比较
Table 6 Comparison of two combinations of proliferation
组合
Combination
接种数
Inoculation number
/个
增殖数
Multiplication number
/个
增殖倍数
Multiplication
rate
生长情况
Growth
state
A3B1C1 30 331 11.0 芽多,较壮
A3B3C2 30 316 10.5 芽多,较壮
2.4 不同激素组合对燕子掌诱导生根的影响
由表7可知,燕子掌的生根数先增后降。IBA浓度
变化从0.0~0.5mg·L-1,1/2MS中的生根数量比 MS
中的多,但0.8mg·L-1,1/2MS中的生根数量则比 MS
中的少。比较各处理间的差异显著性可以看出,处理4
平均生根数最高,但与处理9不存在显著性差异,与其
它各处理均达到显著性差异;处理9与处理10不存在显
著性差异,与其它各处理间存在显著性差异。可以认
为,1/2MS+IBA 0.5mg·L-1、MS+IBA 0.5mg·L-1
作为燕子掌的生根培养基比较适宜(图2d)。
表7 不同培养基对生根的影响
Table 7 Efect of diferent media on rooting
处理
Treatment
接种数
Inoculation number/个
平均生根数
Average rooting number/条
1 30 3.3g
2 30 6.8e
3 30 8.6cd
4 30 10.6a
5 30 8.4cd
6 30 2.1h
7 30 5.8f
8 30 7.7de
9 30 9.8ab
10 30 9.2bc
3 讨论
建立无菌体系是开展植物组织培养的关键因素,材
料不同的生理状态[9]、取材时期[10]、消毒剂种类[11]、消毒
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时间[12]、消毒方法[13]都直接影响植物无菌体系的建立,
但可以肯定的是无菌体系建立过程中以相对较低的污
染和相对较高的存活率来均衡评价消毒剂及消毒方法
是否合理[14]。唐军荣等[15]的研究指出,延长消毒时间
能够降低污染,但也会使外植体材料的存活率下降,故
消毒过程中要减少消毒时间过长造成的伤害,把握污染
率和存活率的平衡关系。该试验通过延长消毒时间同
样也发现,外植体的污染率虽然降低了,但材料的死亡
率明显增加,受伤害的外植体叶片对培养基中激素的响
应速度也相应减缓,甚至没有反应。
蒲仕明等[8]在培养基中添加不同浓度的IBA和
6-BA进行燕子掌叶片的诱导中发现,40d左右时叶片边
缘产生乳白色粒状愈伤组织后,逐渐生长成为愈伤组织
块,随着培养时间延长,愈伤组织上分化形成不定芽。愈
伤组织经转接培养,在IBA浓度一定时随6-BA浓度的增
加,愈伤组织分化形成的芽数量也在明显增加。LIU
等[16]用玉树的茎、叶为外植体材料,在0.2~2.0mg·L-1
NAA和2.3mg·L-1的6-BA共同作用下,通过愈伤组
织阶段形成不定芽,每个材料上可形成10个以上芽。
该试验中,通过2,4-D和6-BA的相互配比,没有经过愈
伤组织阶段成功从叶片上产生不定芽,在1.0mg·L-1
的6-BA和0.5mg·L-1 2,4-D的作用下,30d后每个材
料平均可以产生13.7个不定芽,这与蒲仕明等[8]、LIU
等[16]通过愈伤组织阶段形成不定芽明显不同,且诱导速
度快,所用生长调节物质浓度较低。高燕等[17]用贝母为
材料,进行不定芽诱导时发现,6-BA和2,4-D的组合是
不定芽诱导的最佳培养基,与该研究结果相近,但其内
部生理变化有待进一步研究。
参考文献
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Establishment of Leaf Regeneration System of Crassula arborescens
LI Qingwei,HOU Dianming,SHEN Shunxian
(Colege of Horticulture and Landscape Architecture,Henan Vocational Colege of Agriculture,Zhengzhou,Henan 451450)
Abstract:Taking Crassula arborescens leaves as materials,using plant tissue culture method,the efects of sterilizing time
and diferent concentration of 2,4-D,6-BA,NAA on regeneration of Crassulaarborescenswere studied.The results
showed that soaking the leaf in 70%-75%alcohol for 10-15seconds,then 0.1% HgCl2disinfection 12-15minutes,
the calus had low contamination rate and high survival rate.MS+1.5mg·L-1 6-BA+0.5mg·L-1 2,4-D was
optimum medium for inducing adventitious buds with an average of 13.7adventitious buds;adventitious buds in MS+
6-BA 1.5mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1+GA30.5mg·L-1,the proliferation coeficient was 11.0;multiple shoots
could produce an average of 9-11roots in the 1/2MS+IBA 0.5mg·L-1 or MS+IBA 0.5mg·L-1 medium.
Keywords:Crassula arborescens;leaf;adventitious buds;regeneration
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