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矾根欧布西迪昂组培快繁技术



全 文 :第 56 卷 2015 年第 6 期 895
收稿日期:2014-12-09
基金项目:上海市绿化和市容管理局 2011 年科学技术项目辰山专项 (JB110325)
作者简介:高 燕 (1982 -),女,江苏盐城人,高级工程师,主要从事植物细胞生物学和组织培养研究工作。E-mail:gaoyan106
@ 126. com。
通信作者:奉树成。E-mail:846058770@ qq. com。
文献著录格式:高燕,宋垚,叶康,等. 矾根欧布西迪昂组培快繁技术 [J]. 浙江农业科学,2015,56 (6) :895 - 898.
DOI:10. 16178 / j. issn. 0528-9017. 20150653
矾根欧布西迪昂组培快繁技术
高 燕,宋 垚,叶 康,蔡新凤,奉树成*
(上海植物园 上海城市植物资源开发应用工程技术研究中心,上海 200231)
摘 要:通过对矾根欧布西迪昂的组织培养与离体快繁研究,探讨了最适合欧布西迪昂快繁的培养方法。
研究结果表明:75%乙醇 30 s结合 2%的次氯酸钠溶液 12 min为最佳消毒方法,MS基本培养基添加 6-BA 3 mg·
L -1和 NAA 0. 2 mg·L -1诱导率可达 92%,且诱导出的小苗生长健康、发育较快;继代的最佳培养基为 MS +
6-BA 1 mg·L -1和 NAA 0. 1 mg·L -1,生根培养基为 1 /2MS。
关键词:矾根;欧布西迪昂;组织培养;快繁
中图分类号:S 68 文献标志码:B 文章编号:0528-9017(2015)06-0895-04
矾根 (Heuchera micrantha)由于具有彩叶、耐
寒、耐阴的优良品质,是欧美园艺中经常见到的一
种林下植物,最近作为室内观赏植物在日本也备受
瞩目。随着中国园林景观学的发展,近年矾根引入
中国并开发应用。作为一种新优地被彩叶植物,矾
根逐渐应用于花坛、花境和花带景观配植中[1]。
矾根是虎耳草科矾根属植物,多年生耐寒常绿
草本花卉,原产于美洲中部,浅根性,叶基生,阔
卵状,基部心形或楔形,掌状浅裂至深裂,边缘波
状。喜中性偏酸、疏松肥沃且排水性好的土壤,喜
阳耐阴[2]。通过分株的传统方法获得大量矾根的
方式无法满足市场需求。本文利用组织培养的方法
实现矾根的快速繁殖。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验与 2013 - 2014 年在上海植物园进行,供
试材料为虹越花卉有限公司提供的 2 年生矾根商品
苗欧布西迪昂 (Obsidian)。5 月初取带顶芽和腋芽
的幼嫩茎段作为外植体。
1. 2 方法
矾根供试材料截取成 1 ~ 1. 5 cm的带顶芽或腋
芽的茎段,用洗衣粉仔细清洗,并在流水下冲洗
1 h。准备 75%乙醇、2%的次氯酸钠溶液、0. 1%
升汞、无菌水、无菌 100 mL 三角瓶,无菌镊子、
无菌滤纸备用。
在超净工作台中,用无菌水冲洗 2次,75%乙醇
洗涤30 s,无菌水冲洗2次,再用配好的消毒液洗涤,
最后用无菌水冲洗 5 次,滤纸吸取外植体表面水分。
用镊子将外植体放置在诱导培养基上,每瓶放置 4个
外植体。所有培养基均添加琼脂 8 g·L -1,蔗糖
30 g·L -1,并调整 pH 值为 5. 8。无菌培养条件为
(23 ±1)℃,光照 14 h /d,光照强度 4 000 lx。
1. 2. 1 灭菌方法的筛选
矾根外植体在 0. 1%的升汞溶液和 2%的次氯
酸钠溶液中消毒,不同的消毒时间和不同的消毒液
对外植体污染率的影响有差别,比较确定最佳灭菌
方法。
1. 2. 2 诱导培养基的筛选
以 MS为基本培养基,添加不同浓度和类型的
植物诱导调节因子。生长素 NAA 0 ~ 0. 4 mg·L -1,
细胞分裂素选择 6-BA 0 ~4 mg·L -1,观察矾根的生
长发育状态,确定最适合矾根诱导的初始培养基。
1. 2. 3 增殖培养基的筛选
以 MS 为基本培养基,在诱导培养基的基础
上,调节植物生长激素浓度,每 30 d 为 1 个继代
周期,观察继代过程中矾根生长发育状态,确定最
佳增殖培养基。
1. 2. 4 生根和炼苗
以 1 /2MS为基本培养基,观察矾根的发育状
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态。揭去培养瓶盖子,室温下放置 3 d 后取出组
培苗,清洗黏附的培养基,理顺根并种植于基质
中,根据矾根的生长发育状态和需求调整基质
配方。
2 结果与分析
2. 1 灭菌方法的选择
选择 2%次氯酸钠和 0. 1%的升汞进行脱菌培
养。2%次氯酸钠采用 5,12 和 20 min 等 3 种灭菌
时间,0. 1%升汞采用 3,6,9 min 等 3 种灭菌时
间 (表 1)。其中,2% 次氯酸钠 5 min 脱菌和
0. 1%升汞溶液 3 min脱菌后,污染率较高;2%次
氯酸钠溶液 20 min 脱菌和 0. 1%升汞溶液 9 min 脱
菌后,起始材料的污染率低,但由于灭菌时间过
长,材料受到一定程度的伤害,局部材料褐化或僵
硬,出芽率较低;2%次氯酸钠溶液 12 min 脱菌和
0. 1%升汞溶液 6 min 脱菌后,起始材料污染率较
低,分别是 8. 9%和 6. 7%,出芽率也较高,分别
是 84. 4%和 82. 2%。从出芽率来看,2%次氯酸钠
溶液灭菌 12 min具有更高的使用效率。
表 1 不同灭菌液和灭菌时间对矾根诱导脱菌的影响
灭菌液 灭菌时间 /min 污染率 /% 出芽率 /%
2%次氯酸钠 5 88. 9 4. 4
12 8. 9 84. 4
20 6. 7 35. 6
0. 1%升汞 3 84. 4 6. 7
6 6. 7 82. 2
9 4. 4 17. 7
2. 2 外源激素对矾根初期诱导的影响
采用 NAA 和 6-BA 组合诱导矾根形成不定芽。
矾根最佳诱导方案应能够较快诱导出正常的不定
芽,并保证不定芽的高效正常发育。如表 2 所示,
6-BA 3. 0 mg·L -1和 NAA 0. 2 mg·L -1的情况下,
诱导率达 92%,最早的 11 d 可诱导出不定芽,大
多 14 d 诱导出不定芽,芽生长速度快,且发育正
常。不含外源激素或含量不足时,无法诱导出不定
芽,或诱导率较低,生长缓慢,或个别有愈伤化趋
势。当外源激素含量较高时,芽发生畸形或玻璃化
现象,出现短小胖的不定芽,无法在后续过程中正
常生长。
表 2 不同浓度外源激素对矾根诱导的影响
浓度 / (mg·L -1)
6-BA NAA
诱导率 /% 诱导状态
0 0 0 未能诱导出不定芽
0. 2 0 未能诱导出不定芽
0. 4 1 外植体愈伤化,外植体膨胀变形
2. 0 0 8 生长缓慢
0. 2 36 生长速度缓慢
0. 4 34 17 d左右诱导出不定芽,生长速度较快,发育正常
3. 0 0 8 生长速度慢
0. 2 92 最早 11 d诱导出不定芽,普遍 14 d左右出芽,生长速度快,发育正常
0. 4 76 14 d左右诱导出不定芽,生长速度快
4. 0 0 12 不定芽生长较快,畸形,不定芽胖且短
0. 2 28 不定芽半透明,畸形,质地偏硬
0. 4 42 不定芽诱导速度快,畸形,半透明
2. 3 增殖培养基的筛选
在诱导基础上,采用同类生长素和细胞分裂素
经长期继代培养发现,6-BA 1 mg· L -1和 NAA
0. 1 mg·L -1最适合矾根继代增殖 (表 3)。在此配
比下,矾根 30 d生长的茎段伸长可达 2. 55 倍,增
殖倍率达 8. 6 倍,不定芽生长和分化速度较快,发
育正常,茎段粗壮。在 6-BA 含量较低时,不定芽
伸长和增殖速率较低,有的开始基部出现愈伤,芽
略畸形,表现为茎极短,叶片略皱缩,生长势弱。
6-BA含量较高时,不定芽整体细弱且量多,不整
齐。高浓度下,生长迅速,含水量多,易老化,最
严重的 18 d左右开始烂芽并发黑,含水量高。
2. 4 生根及试管苗移栽成活情况
采用 1 /2MS 为生根培养基,生根率可达
100%,根色洁白,主根坚韧,须根多。在生根培
养基中,培养 30 d后根长可达 2 ~ 5 cm。生根培养
过程中,小苗除根部生长外,茎部也略有生长,此
时叶色和母本叶色仍有较大差距,叶色、茎段明显
浅于母本。
生根 30 d后打开瓶盖,置常温下炼苗 3 d后取
高 燕,等:矾根欧布西迪昂组培快繁技术 897
表 3 不同浓度外源激素对矾根增殖的影响
浓度 / (mg·L -1)
6-BA NAA
伸长率 /
%
增殖率 /
%
诱导状态
0 0 120 120 增殖速度缓慢
0. 1 126 120 增殖生长速度缓慢
0. 2 100 100 不定芽不伸长,略畸形,基部愈伤化
0. 5 0 221 310 不定芽生长缓慢
0. 1 224 430 不定芽生长缓慢,但粗壮
0. 2 123 380 不定芽生长缓慢
1. 0 0 216 550 生长速度略慢,芽量较多
0. 1 255 860 不定芽发育正常,茎比较粗壮,生长和分化速度快,略生根
0. 2 262 910 不定芽数量多,但不齐,略生根,个别畸形
2. 0 0 220 680 不定芽细弱,不整齐
0. 1 186 850 不定芽细弱且量多
0. 2 144 690 不定芽细弱且量多,个别品种生长且老化迅速,18 d后开始整瓶芽腐烂
出小苗,用流水清洗黏附的培养基,整理根系,并
密植于 45 cm × 45 cm 的加盖穴盘 (内置珍珠岩)
中,每穴盘种植 200 株左右,并在上方放置遮光
网,湿度 85%左右。2 个月后可看到主根明显增
粗,须根数略增长 (图 1) ,成活率 90%以上。每
3 周施以 0. 1%多菌灵溶液。2 个月后,由于基质
营养条件和穴盘尺寸的限制,将健康小苗转至直径
8 cm的育苗杯中,基质采用草炭 ∶ 珍珠岩 = 3 ∶ 1,
每 2 周施以薄肥 (1 /1000 氮磷钾肥)。育苗杯中生
长 2 个月的欧布西迪昂如图 2 所示。
图 1 欧布西迪昂的根发育情况
图 2 欧布西迪昂育苗杯生长 2 月的情况
3 小结与讨论
理论上说,由于植物细胞的全能性,每一个细
胞都具有发育成新个体的潜能,但在实际操作过程
中,由于品种、基因型、器官、发育条件等限制,
任意组织发育成新个体仍有较大困难。在适合的时
间选择优良种质和基因型、分生能力强、健康无病
虫害的组织做外植体繁殖是组培诱导较关键的一
步。另外,考虑到随后消毒的难易,选择地上部分
会比地下部分具有更少的杂菌,可以降低初期培养
的污染率。矾根的培养多在春天采用茎尖、腋芽、
叶鞘为外植体[3 - 5],这些具有高分生能力的部位,
相比较叶片、茎段等更易于诱导发生。
灭菌剂和灭菌时间是组培初期非常关键的一
步。常用的灭菌剂包括 70% 酒精、0. 1% 升汞、
2%次氯酸钠、抗生素等[6]。灭菌剂最好在使用前
配置,因为很多灭菌剂适合短期内储用。次氯酸钠
溶液利用分解作用产生氯气杀菌,升汞溶液由重金
属汞离子达到灭菌效果。在本试验中,采用酒精结
合升汞和酒精结合次氯酸钠两种方法,并进行对
比。这两种方法都可对外植体进行较好的灭菌,但
灭菌时间升汞只需要 6 min,次氯酸钠需要 12 min。
过短的灭菌时间导致灭菌不彻底,过多的灭菌时间
导致植物伤害。针对工厂化生产,推荐使用次氯酸
钠的灭菌方法,因为升汞的毒性不论是对人还是对
植物都高于次氯酸钠。
离体植物细胞刚开始缺乏合成生长素和细胞分
裂素的能力,而大多情况下,细胞的分裂和分化及
形态建成过程中又必须有生长素和细胞分裂素两种
激素共同作用,由此添加外源激素诱导形态发生成
为常用的做法[7]。诱导不定芽过程中,生长素、
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细胞分裂素的浓度和配比起到重要作用。生长素促
进细胞核复制和分裂,细胞分裂素的主要作用是促
进细胞的分裂和扩大,使茎粗壮[8]。生长素和细
胞分裂素合适的配比才能更好地促进组培初期不定
芽的诱导。细胞分裂素的使用浓度直接影响外植体
再生能力[9]。6-BA和 NAA的组合是一种常见组织
诱导激素组合方法。在本试验中,以 6-BA 3 mg·
L -1和 NAA 0. 2 mg·L -1浓度组合能更好地诱导矾
根产生正常发育的不定芽。
在诱导 30 d 后,将不定芽转至增殖培养基。
使用原有诱导激素条件增殖发现,经过 2 个增殖周
期后,不定芽短期出现整体腐烂的现象,长势很
弱,且瓶内含水量很高。略降激素有利于不定芽的
正常发育。本试验中,增殖培养基的激素浓度降为
6-BA 1. 0 mg·L -1和 NAA 0. 1 mg·L -1,不定芽生
长较快,长势大为好转,部分生根。
发育良好的增殖不定芽在 1 /2MS 生根培养基
上经过 1 个月的时间,生根效果较好,生根率达
100%,根粗壮且长。炼苗需要给予小苗 3 ~ 6 d 的
适应期,否则小苗可能无法迅速适应外界环境。具
有透气、透水、保温、保湿功能的珍珠岩是炼苗初
期适合矾根生长的一种基质。在珍珠岩上培养 2 个
月,生根效果比较好。2 个月后,幼苗转至营养
钵,基质换成草炭 ∶ 珍珠岩 3 ∶ 1,成活率可达到
95%以上。整个炼苗过程中,注意防止强光直接照
射灼伤。观察组培方法获得的矾根苗,幼苗能够很
好地保持特性,具有较好的观叶效果,且成活率
高,可以为后期大规模工厂化育苗提供技术参考。
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(责任编辑:张瑞麟
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
)
(上接第 894 页)
在大花蕙兰栽培实践中运用。然而本试验中没有观
察到大花蕙兰的花芽分化受影响。可能的原因是:
大花蕙兰是一种附生兰,其水分吸收的生理特征是
通过肉质根直接吸附空气中的水分;其二,是弥雾
过程产生的水分饱和持续时间与弥雾时间相关,由
于加上温室内部通风状况的影响;其三,大花蕙兰
是采用高位栽培的方式进行,故高湿环境条件对其
正常生长影响不大。
4 小结
本试验结果表明,在大花蕙兰栽培的温室内设
置弥雾系统,可有效降低温室内部温度,满足了实
现大花蕙兰越夏期间的花芽分化条件。然而,不同
品种间大花蕙兰的花芽分化对越夏期间的温度要求
存在着一定差异。
由于大花蕙兰组培苗通常需要种植 2 ~ 3 年后
才能充分完成营养生长而进入花芽分化期,故本试
验受时间限制,只能选用部分 2 年小苗进行试验。
完成小苗在温室条件下从新出瓶至开花试验,尤其
是观察处于营养生长阶段在越夏期间的表现及对后
期花芽分化的影响,还需做进一步的观察试验。
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(责任编辑:张瑞麟)