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三褶虾脊兰无菌播种快繁技术研究



全 文 :南 方 农 业 学 报
三褶虾脊兰无菌播种快繁技术研究
罗远华1,2,3,黄敏玲1,2,3*,叶秀仙1,2,3,林 兵1,2,3
(1福建省农业科学院作物研究所; 2福建省农业科学院花卉研究中心; 3福建省特色花卉工程技术研究中心:福州 350013)
摘要:【目的】建立三褶虾脊兰(Calanthe triplicata)无菌播种快繁技术体系。【方法】以三褶虾脊兰种子为外植体,
采用种子→原球茎→完整植株途径,探讨不同组合(0.5 mg/L 6-BA、0.1 mg/L NAA 和 1.0 g/L AC)、附加物[椰汁(CM)、
土豆泥、香蕉泥]及基本培养基(花宝1号、1/2花宝1号、MS和1/2MS)对三褶虾脊兰种子萌发、原球茎诱导、增殖、分化、
生根的效果,筛选适宜的培养基。【结果】成熟种子在1/2花宝1号+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+200 mL/L CM+1.0 g/L
AC+20.0 g/L蔗糖培养基中培养150 d左右可形成原球茎,萌发率超过80%以上;诱导原球茎在1/2MS+100 mL/L CM+
2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+1.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖培养基上的增殖效果最好,增殖率为4.5;原球茎接种于花宝1
号+0.1 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+100.0 g/L土豆泥+1.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖培养基上分化培养40 d后,再转入花宝1
号+0.1 mg/L NAA+100.0 g/L土豆泥+2.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖培养基上培养40 d,可诱导形成完整植株。在花宝1号培
养基中添加NAA和土豆泥或香蕉泥,原球茎生根率均达100.0%,但土豆泥的成本最低。【结论】建立了比较完善的三褶
虾脊兰无菌播种和快繁技术体系,为其种质资源保护、种苗繁育以及产业开发提供技术支持。
关键词:三褶虾脊兰;无菌播种;原球茎;快繁技术
中图分类号:S682.31 文献标识码:A 文章编号:2095-1191(2011)07-0708-04
收稿日期:2011-04-02
基金项目:福建省科技重大专项项目(2010NZ003);福建省科技计划重点项目(2008NO115);福建省农业科学院科技创新团队建设
基金项目(STIF-Y06)
作者简介:罗远华(1981-),男,重庆梁平人,硕士,研究实习员,主要从事花卉栽培及育种工作。*为通信作者
0 引言
【研究意义】三褶虾脊兰(Calanthe triplicata)为虾
脊兰属野生兰,分布于福建、台湾、广东、广西、海南及
云南等地(陈心启和吉占和,1998)。其植株强健,抗病
南方农业学报 2011,42(7):708-711
Journal of Southern Agriculture
A rapid micro propagation technology for Calanthe triplicate
and generation of aseptic seedlings
LUOYuan- hua1,2,3,HUANGMin- ling1,2,3*,YE Xiu- xian1,2,3,LINBing1,2,3
(1 Crop Research Institute,Fujian Academy of Agricultural Sciences;2 Flower Research Center,Fujian Academy of
Agricultural Sciences;3 Fujian Engineering Research Center for Characteristic Floriculture:Fuzhou 350013,China)
Abstract:【Objective】The experiment was aimed to establish the system of aseptic sowing and rapid propagation tech-
nology for Calanthe triplicata. 【Method】The Calanthe triplicata seeds were used as explants to study the effects of different
hormone combinations (0.5 mg/L 6-BA, 0.1 mg/L NAA and 1.0 g/L AC), additive combinations (coconut milk, mashed
potato and mashed banana) and different culture media (Hyponex No.1, 1/2 Hyponex No.1, MS and 1/2MS medium) on
seed germination, induction, multiplication, and differentiation and protocorm rooting by the way of seed→protocorm→the
whole plant. 【Result】After 150 d of culture, the seeds were found to germinate and developed into protocorm with above
80% germination rate in 1/2 Hyponex No.1 medium containing 0.5 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA + 200 mL/L CM + 1.0 g/L
AC + 20.0 g/L sugar. The induced protocorm showed best multiplication (multiplication coefficient 4.5) in 1/2MS medium
containing 100 ml/L CM + 2.0 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA + 1.0 g/L AC + 20.0 g/L sugar. After sub-culturing, the proto-
corm in Hyponex No.1 medium (containing 0.1 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA + 100.0 g/L mashed potato + 1.0 g/L AC + 20 g/L
sugar) for 40 days and then transferring subculture into Hyponex No.1 medium (containing 0.1 mg/L NAA + 100.0 g/L
mashed potato + 2.0 g/L AC + 20.0 g/L sugar) for 40 days, the young plantlets were induced and were able to develop into
the whole plant. 【Conclusion】The technology for rapid propagation of Calanthe triplicata was established and aseptic
seedlings were transplanted successfully which showed good growth with high vigor. The technology developed will help in
protecting germplasm resources, seedling propagation and its industrial applications.
Key words: Calanthe triplicata; aseptic sowing; protocorm; rapid propagation technology
http://www.nfnyxb.com
力强,适应性广;花葶粗壮直立,长达70余cm,总状花
序密生数朵白色花,花期6~9个月;叶色浓绿,株型美
观,是切花、盆栽、庭院种植、园林绿化的优良材料,具
有较高的观赏价值。此外,该植物可全草入药,具清热
利湿、固脱、消肿散结的作用,主治淋症、小便不利、脱
肛、瘰疬、跌打损伤等,是广西地方特色壮药桂龙药膏
和桂龙药酒的主要原料药材之一(伍小燕等,2010)。
因此,三褶虾脊兰具有较好的市场开发前景。【前人研
究进展】三褶虾脊兰具有极高的观赏价值和药用价
值,但由于大量毁灭性的人为挖掘和破坏,其野生资
源濒临灭绝。目前,有关三褶虾脊兰各方面的研究鲜
有报道。王卜琼等(2006)仅对三褶虾脊兰和多花脆兰
等兰花材料进行了杂交和自交种子无菌培养及胚胎
发育等研究。【本研究切入点】为了保护三褶虾脊兰的
种质资源并进行合理开发利用,需采用无菌播种快速
繁殖技术生产大量种苗代替野生资源。【拟解决的关
键问题】以三褶虾脊兰种子为材料,探讨其组培快繁
技术,为建立其再生繁殖体系提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
以不同成熟度的三褶虾脊兰自交蒴果为供试材料。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 材料处理 用75%酒精擦洗蒴果表面,以手
术刀削除病斑后浸泡于1 g/L HgCl2溶液中灭菌10
min;无菌水冲洗3次后在超净工作台上风干表面水
分,在无菌纸上切开果荚,将种子均匀撒播在培养基
表面。
1. 2. 2 不同培养基对三褶虾脊兰种子萌发的影响 以
花宝1号(3.0 g/L花宝1号+1.0 g/L水解乳蛋白)和MS
为基本培养基,分别添加200 mg/L CM(椰汁)、0.5
mg/L 6- BA、0.1 mg/L NAA和1.0 g/L AC(活性炭)组
合,并附加琼脂6.8 g/L、蔗糖20.0 g/L,pH 5.6,对种子
进行萌芽诱导。
1. 2. 3 不同成熟度种子对其萌发的影响 将授粉
后分别发育90、120、150 d(已完全成熟,如不采摘蒴
果易爆裂)的种子在1/2花宝1号+200 mL/L CM+0.5
mg/L 6- BA+0.1 mg/L NAA+1.0 g/L AC培养基中进行
培养,观察种子萌发情况。
1. 2. 4 不同培养基对三褶虾脊兰原球茎增殖的影
响 将诱导原球茎接种在MS、1/2MS、全量花宝1号及
1/2花宝1号培养基上,均添加2.0 mg/L 6- BA+0.1 mg/L
NAA,附加100 mL/L CM+1.0 g/L AC,40 d后统计增殖
结果。
1. 2. 5 不同天然复合物对三褶虾脊兰原球茎分化的
影响 将增殖后的原球茎分别转接到附加100 mL/L
CM、100.0 g/L土豆泥及100.0 g/L香蕉泥的花宝1号+
0.1 mg/L 6- BA+0.1 mg/L NAA+1.0 g/L AC培养基上进
行分化培养,观察原球茎分化情况。
1. 2. 6 生根培养 以附加2.0 g/L AC的花宝1号为基
本培养基,分别添加0.1 mg/L NAA、100.0 g/L土豆泥或
香蕉泥组合,每种培养基接种带2~3片叶、高3~4 cm的
无根小芽30株,培养40 d后统计结果。
1. 2. 7 移栽 以等比例的河沙和椰糠为移栽基质,
将炼苗后的植株移栽至基质中,并统计成活率。
2 结果与分析
2. 1 不同因素对种子萌发的因素
2. 1. 1 不同培养基对种子萌发的影响 三褶虾脊
兰种子萌发时间较长。从表1可以看出,在不同培养基
中,以较低浓度的花宝1号培养基较适合种子的萌发,
即在1/2花宝1号+200 mL/L CM+0.5 mg/L 6- BA+0.1
mg/L NAA+1.0 g/L AC培养基上种子萌发效果较好,
培养约120 d后种子开始转为乳白色小点,继续培养
约30 d,逐渐发育成淡绿色的原球茎,萌发率超过
80%,原球茎饱满长势旺盛(图1- A)。与其他培养基相
比,添加200 mL/L CM、适量的6- BA和NAA能缩短种
子萌发时间,提高萌发率,而添加活性炭(AC)能有效
防止褐化。但需及时切割转接有利于原球茎增殖,否
则易分化形成幼苗。
表 1 不同培养基对三褶虾脊兰种子萌发的影响
Table 1 The effects of different media on the seed germination in Calanthe triplicata
培养基
Medium
MS+ 200 mL/L CM
花宝1号(HyponexNo.1)+1.0 g/LAC
花宝1号(HyponexNo.1)+200 mL/L CM+1.0 g/LAC
花宝1号(HyponexNo.1)+200 mL/L CM+0.5 mg/L 6- BA+0.1 mg/LNAA+1.0 g/LAC
1/2花宝1号(HyponexNo.1)+200 mL/L CM+0.5 mg/L 6- BA+0.1 mg/LNAA+1.0 g/LAC
萌发时间(d)
Germination time
>250
220~240
180~200
150~180
120~130
萌发率(%)
Germination rate
<10
<20
30~50
60~70
>80
生长表现
Growth performance
易褐化死亡
生长缓慢易死亡
长势一般
原球茎饱满,长势旺
原球茎饱满,长势旺
2. 1. 2 种子不同成熟度对种子萌发的影响 在1/2
花宝1号+200 mL/L CM+0.5 mg/L 6- BA+0.1 mg/L NAA+
1.0 g/L AC培养基对授粉后分别发育了90、120、150 d
的种子培养150 d,后发现授粉90 d的种子偶见萌发,
且易死亡;授粉120 d的种子萌发率可达50%,而授粉
150 d的种子萌发效果最好,萌发率超过80%。因此,三
罗远华等:三褶虾脊兰无菌播种快繁技术研究 709· ·
南 方 农 业 学 报
培养基 接种数(个) 增殖数(个) 增殖系数 原球茎生长表现
Medium No. of inoculated explants Proliferation No. Proliferation coefficient Growth performance of protocorm
花宝1号 HyponexNo.1 30 84 2.8 茸毛较多,分化出较多芽
1/2花宝1号 1/2 HyponexNo.1 30 63 2.1 茸毛较多,分化出较多芽
MS 30 96 3.2 茸毛较少,少量分化出芽
1/2MS 30 135 4.5 茸毛较多,少量分化芽,长势旺
褶虾脊兰种子成熟度越高,越有利于萌发形成原球
茎,但需注意成熟的蒴果易爆裂,应及时采摘并进行
无菌播种。
2. 2 不同基本培养基对原球茎增殖的影响
从表2可知,不同浓度的MS和花宝1号培养基对三
褶虾脊兰原球茎的增殖有不同影响。经40 d的培养,
原球茎在全量和半量的花宝1号培养基中,增殖系数
分别为2.8和2.1,大量原球茎分化出芽和根,不利于原
球茎增殖;在全量MS培养基中增殖系数较高,为3.2;
而在1/2MS培养基中增殖系数最高,为4.5,且原球茎分
化较少(图1- B)。因此,培养基种类和无机盐浓度均可
影响三褶虾脊兰增殖,花宝1号培养基有利于原球茎
的分化,而较低浓度的MS培养基有利于原球茎增殖。
表 2 不同培养基对三褶虾脊兰原球茎增殖的影响
Table 2 The effect of different media on the protocorm proliferation in Calanthe triplicata
2. 3 不同复合物对原球茎分化的影响
CM、土豆泥、香蕉泥是成分较复杂的天然复合
物,对细胞和组织的增殖分化有明显促进作用(王冬
云等,2007),对幼苗生长发育也有一定的促进作用。
将增殖后的原球茎分别转接到附加100 mL/L CM、
100.0 g/L土豆泥及100.0 g/L香蕉泥的花宝1号+0.1
mg/L 6- BA+0.1 mg/L NAA+1.0 g/L AC培养基上进行
分化培养,结果表明,3种培养基条件下均有极少量的
增殖,培养40 d后分化率和小芽的长势有差异,其中
添加土豆泥不仅原球茎分化率较高,而且芽苗较壮,
高可达3~4 cm,叶2~3片;香蕉泥次之,添加CM也有较
高的分化率,但芽苗较细弱,叶片数也较少。
2. 4 生根培养
从表3可以看出,在未添加任何激素的花宝1号培
养基上,三褶虾脊兰也有较高的生根率,可达86.7%;
添加NAA后生根率迅速提高,结合土豆泥或香蕉泥使
用,不仅生根率可达100.0%,且根较长、粗,植株健壮。
在生根效果相同的前提下,添加土豆泥成本更低,因
此三褶虾脊兰较适宜的生根培养基是花宝1号+0.1
mg/L NAA+100.0 g/L土豆泥+2.0 g/L AC,培养40 d后
不仅根系良好,且植株健壮(图1- C)。
表 3 不同培养基对三褶虾脊兰生根的影响
Table 3 The effects of different media on the rooting of Calanthe triplicata
培养基
Medium
花宝1号(HyponexNo.1)+2.0 g/LAC
花宝1号(HyponexNo.1)+0.1 mg/LNAA+2.0 g/LAC
花宝1号(HyponexNo.1)+0.1 mg/LNAA+100 g/L土豆泥(Mashed potato)+2.0 g/LAC
花宝1号(HyponexNo.1)+0.1 mg/LNAA+100.0 g/L香蕉泥(Banana)+2.0 g/LAC
生根率(%)
Rooting rate
86.7
100.0
100.0
100.0
生长表现
Growth performance
1~2条根,且细短;植株较细弱,叶色淡绿
2~3条根,正常;植株正常,叶色淡绿
2~3条根,较长且粗,颜色淡绿;植株健壮,
高8~10 cm,具4~5片叶,叶色浓绿
2~3条根,较长且粗,颜色淡绿;植株健壮,
高8~10 cm,具4~5片叶,叶色浓绿
2. 5 试管苗移栽
试管苗在炼苗移栽过程中,受光照、温度等变化
的影响,种苗需要适应由完全异养转变成逐步自养的
过程。因此,为了增强三褶虾脊兰试管苗适应外界的
能力,在移栽前先将植株健壮、根系发达的试管苗在
温室内(遮光75%,温度20~28℃)炼苗7~10 d,开盖后
再炼苗2~3 d。移栽时,先将试管苗小心取出,用自来
水洗净培养基,再用3.0 g/L多菌灵水溶液浸苗15~20
min,取出沥干后种植于含等体积比的河沙和椰糠混
合基质中,浇足定根水。三褶虾脊兰喜欢温暖湿润、半
荫通风的环境,移栽后需避免强光,注意淋水和保湿,
3~4周后成活率达95%以上(图1- D)。待新根和新叶长
出后可按常规兰花种苗进行管理。
3 讨论
兰花的种子极小,在自然条件下萌发率不超过
5%(张铁等,2010)。通常一个蒴果内有数千到数万甚
至百万粒种子,如采用无菌播种,则能极大提高兰花
种子的发芽能力,从而为快速繁殖大量种苗提供材
料。兰花种子的萌发率与其种类和成熟度均有紧密关
系。有研究表明,春兰杂交授粉培育8~9个月的种子萌
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图 1 三褶虾脊兰无菌播种及植株再生
Fig.1 Aseptic seeding and plant regeneration in Calanthe triplicata
A:种子萌发;B:增殖;C:生根;D:移栽成活的小苗
A:Seed germination; B:Propagation; C:Rooting; D:The young survival plants after transplantation
发率最高,成熟度低于7个月或高于10个月时萌发率
极低甚至不萌发(吕秀丽和张冬梅,2011);丁长春等
(2011)研究结果表明,硬叶兜兰种子成熟度在150 d时
萌发率最高,超过150 d后种子萌发率随成熟度增加
而下降。本研究中,三褶虾脊兰种子成熟度越高,其萌
发率也越高,这与前人对几种地生兰的研究结果一致
(伍建榕等,2008)。但成熟种子接种后仍需数月才能
萌发,这可能与种皮的机械阻力(黄家林和胡虹,
2001)或者存在抑制物质等因素有关(朱泉等,2009),
还需进一步研究。
三褶虾脊兰种子的萌发、原球茎的增殖和分化对
培养基的种类和浓度有不同的要求,本研究结果发
现,花宝1号培养基适合种子的萌发和原球茎的分化,
较低浓度的MS培养基适合原球茎的增殖,这证实了三
褶虾脊兰种子在不同的发育过程中对营养元素的种
类和浓度有不同的需求。因此,通过控制矿质元素、有
机成分、激素等条件,能为研究兰花种子生长发育对
营养成分的需求提供有效的手段。
4 结论
三褶虾脊兰种子无菌播种时,较适宜的原球茎诱
导固体培养基为1/2花宝1号+0.5 mg/L 6- BA+0.1 mg/L
NAA+200 mL/L CM+1.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖;诱导的
原球茎在固体培养基1/2MS+100 mL/L CM+2.0 mg/L
6- BA+0.1 mg/L NAA+1.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖上具有
较高的增殖率;固体培养基花宝1号+0.1 mg/L6- BA+
0.1 mg/L NAA+100.0 g/L土豆泥+1.0 g/L AC+20.0 g/L
蔗糖对原球茎分化效果较好;固体培养基花宝1号+0.1
mg/L NAA+100.0 g/L土豆泥+2.0 g/L AC+20.0 g/L蔗糖
较适宜完整植株的诱导。
添加1.0~2.0 g/L活性炭能有效防止三褶虾脊兰试
管苗因褐化而导致死亡;添加200 mL/L椰汁利于三褶
虾脊兰种子的萌发;添加100.0 g/L土豆泥、香蕉泥利于
三褶虾脊兰原球茎的分化和壮苗生根。
参考文献:
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(责任编辑 韦莉萍)
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