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我国邓恩桉组织培养研究进展



全 文 :第 31 卷 第 2 期 桉树科技 Vol.31 No.2
2014 年 6 月 EUCALYPT SCIENCE & TECHNOLOGY Jun.2014
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收稿日期:2014-05-26
基金项目:广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题“邓恩桉遗传多样性的 AFLP分析”(13A0102)
作者简介:邓紫宇(1984— ),男,硕士,助理工程师,主要从事桉树遗传育种研究
我国邓恩桉组织培养研究进展
邓紫宇,陈健波,周 维
(广西林业科学研究院 国家林业局中南速生材繁育实验室 广西优良用材林资源培育重点实验室,广西 南宁 530002)
摘要:邓恩桉是优良的耐寒树种。本文论述了我国邓恩桉组织培养研究概况,从外植体的选取与消毒、培养基的
选择、培养条件和瓶苗的移栽等方面分别进行阐述,同时针对邓恩桉组织培养过程中存在的问题提出了意见和建
议,为今后邓恩桉工厂化育苗提供参考。
关键词:邓恩桉;组织培养;研究进展
中图分类号:S722.3 文献标识码:A
Research Progress on Tissue Culture of Eucalyptus dunnii in China
DENG Zi-yu, CHEN Jian-bo, ZHOU Wei
(Guangxi Forestry Research Institute, Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of
Forestry Ministry of China Nanning, Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation,
Nanning 530002, Guangxi, China)

Abstract: Eucalyptus dunnii is a superior cold-tolerant eucalypt plantation species. In this paper the tissue
culture research situation of E. dunnii in China were discussed and reviewed, covering selection of explants
and disinfection, culture media, culture conditions and transplanting of plantlets. Furthermore, some
questions existing in the course of tissue culture E. dunnii were identified and discussed, providing references
for future commercial production of tissue culture E. dunnii seedlings.
Key words: Eucalyptus dunnii; tissue culture; research progress

邓恩桉(Eucalyptus dunnii)属桃金娘科(Myrtaceae)
桉树属(Eucalyptus spp.),具有干形通直、病虫害少
且耐寒性强等优良特性,成为国内外热点研究树种。
邓恩桉原产于澳大利亚,有性繁殖困难且种子进口
费用昂贵,组培快繁体系的建立成为国内外热点研
究方向,但尚未见规模化生产。本文针对国内邓恩
桉组织培养的研究,从外植体的选取与消毒、培养
基的选择、培养条件和瓶苗的移栽等方面进行归纳
总结。
1 外植体的选取与消毒
外植体的选取与消毒是组织培养的第一步,木
质化程度决定外植体的褐化率,消毒时间决定外植
体的污染率。邓恩桉组织培养外植体主要选取半木
质化带芽茎段,消毒一般采用 70%乙醇和 0.1%升汞
配合一次性灭菌。王以红等[1]认为 0.15%升汞处理
邓恩桉种子效果较好。
2 培养基的选择
2.1 基本培养基
培养基是离体材料生存的物质基础,正确选择
培养基是组织培养成功的关键。一般情况下培养基
由六类物质组成,包括大量元素、微量元素、维生
素、有机附加物、生长调节物质和碳源。根据试验
培养的目的,邓恩桉常用培养基包括 MS、改良 MS、
B1、B5、改良 B5、N6、F、H、改良 H、White。
2.2 诱导培养
外植体诱导培养是植物组织培养的前提,生长
调节物质的平衡是外植体诱导培养的关键。外植体
诱导培养受季节和温度的影响,一般情况下,诱导
最佳季节为春秋两季。欧阳磊等[2-3]研究表明邓恩桉
诱导培养最适培养基为 1/2 MS + BA 0.5 mg·L-1+
DOI:10.13987/j.cnki.askj.2014.02.012
58 桉 树 科 技 第 31 卷
IAA 0.1 mg·L-1,认为试验材料本身基因型的差异决
定其是否适合离体培养,在蔗糖、大量元素及有机
物三因素研究中蔗糖对邓恩桉芽的生长起主导作
用。陈研华等[4]认为 MS + 6-BA 0.4 mg·L-1 + NAA 0.2
mg·L-1培养基为邓恩桉最佳诱导培养基。林彦等[5-6]
研究表明 MS + 6-BA 0.5 mg·L-1 培养基最适合邓恩
桉诱导培养,诱导率达到 73%,6-BA 浓度影响邓
恩桉平均芽高,且成负相关关系。易敏等[7]认为 MS
+ 6-BA 0.2 mg·L-1 + NAA 0.1 mg·L-1 培养基诱导外
植体芽的分化效果最佳,在不同生长素对邓恩桉芽
诱导的试验中,NAA 的诱导效果大于 IBA 和 IAA;
在不同细胞分裂素对邓恩桉芽诱导的试验中,6-BA
诱导的丛生芽与增殖倍数显著大于 KIN,在不同激
素组合对邓恩桉芽诱导的试验中,NAA 的诱导效率
高于 IBA。王以红等[8-9]研究显示邓恩桉下胚轴最佳
诱导培养基为改良 MS + BA 0.5、1.0 mg·L-1 + NAA
0.1 mg·L-1,诱导率 40% ~ 50%,BA 不能诱导邓恩
桉子叶产生不定芽基,但能诱导邓恩桉下胚轴不定
芽原基的形成;邓恩桉萌芽条茎段最佳诱导培养基
为改良 B5 + 6-BA 0.5 mg·L
-1 + NAA 0.2 mg·L-1,120 d
时 80%出现丛生芽且生长健壮。黄绿荷等[10-11]认为
诱导培养邓恩桉以MS + 6-BA 2.0 mg·L-1 + NAA 0.12
mg·L-1 最佳,诱导率可达 66%,顶芽诱导率高于中
下段。宋建英[12-14]认为邓恩桉种子与茎段在 MS +
KT 1.0 mg·L-1 + NAA 0.05 mg·L-1 培养基上芽的诱
导分化能力强,有效芽比率高,MS 可作为邓恩桉
芽诱导首选培养基。翁秋媛[15]认为培养基改良MS +
6-BA 0.6 mg·L-1 + NAA 0.05 mg·L-1是邓恩桉芽诱导
的最适培养基。陆素君等[16]试验结果表明改良MS +
BA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.25 mg·L-1培养基适合邓恩桉
茎段进行组织培养。管朝旭等[17]认为采用 F + 6-BA
0.5 mg·L-1 + IBA 0.3 mg·L-1 培养基有利于邓恩桉的
不定芽诱导。
从文献上看,国内大部分研究者采用 MS + 6-BA
+ NAA 组合进行邓恩桉组织培养芽的诱导,主要差
异在于分裂素与细胞分裂素的浓度不同,这可能与
试验条件及参试材料本身基因型的差异有关。不同
激素组合对邓恩桉芽的诱导要好于添加单一激素诱
导和不添加激素诱导。
2.3 增殖培养
增殖培养是组织培养的中心环节,增殖系数决
定组织培养的效率。陈研华等[4]试验筛选出适合邓
恩桉增殖的培养基为改良 MS + 6-BA 0.5 mg·L-1 +
NAA 0.3 mg·L-1,增殖倍数达到 3.26。王以红等[1,8]
认为改良MS + BA 0.2 mg·L-1+ NAA 0.1 mg·L-1培养
基可进行邓恩桉下胚轴增殖培养,增殖倍数 3 倍;
改良 B5 + 6-BA 0.18 mg·L
-1 + NAA 0.14 mg·L-1培养
基有利于邓恩桉茎段不定芽的增殖和生长,增殖系
数 3 倍,同时认为在增殖培养基中添加 200 mg·L-1
的 CH,可以有效控制叶片泛黄。马英等[18]利用 MS、
改良 MS 和 1/2 MS 3 种培养基进行邓恩桉增殖培养
对比试验,结果显示改良 MS 优于其他两种培养基,
更适合邓恩桉增殖培养,BA 浓度和 NAA 浓度随继
代培养次数的增加而减少,继代 5 ~ 6 次后稳定在
一定范围,最初几次继代培养的培养基为改良 MS +
BA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.2 mg·L-1,继代 5 ~ 6 次后的
增殖培养基为改良 MS + BA (0.1 ~ 0.3) mg·L-1 +
NAA (0.05 ~ 0.1) mg·L-1。易霭琴等[19]研究显示适合
邓恩桉继代增殖培养的条件为改良H + IBA 0.2 mg·L-1
+ BA (0.2 ~ 0.4) mg·L-1 + NAA (0.1 ~ 0.2) mg·L-1,增
殖系数达到 4.932,认为在培养基中添加 20 mg·L-1
谷氨酸能够增强植株的光合生理功能,有效促进邓
恩桉的生长,平均苗高达到 6.237 cm,试管苗的平
均苗高随着谷氨酸的浓度增加而增高。林彦等[5-6]
的研究表明 MS + 6-BA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.1 mg·L-1
培养基繁殖率大,但叶呈浅黄绿色,而 MS + 6-BA
0.3 mg·L-1 + NAA 0.2 mg·L-1培养基叶呈绿色,但芽
容易伸长细化,认为两种培养基交替使用可用于邓
恩桉的继代培养。宋建英[12-14]认为邓恩桉实生苗继
代培养较为理想的培养基配方为 H + BA 2.0 mg·L-1
+ IAA 0.2 mg·L-1,邓恩桉茎段继代培养较为理想的
培养基配方为改良 MS + KT 0.8 mg·L-1 + NAA 1.0
mg·L-1,增殖系数可达 4.25,KT 显著影响邓恩桉芽
增殖系数。翁秋媛[15]试验结果显示最优邓恩桉继代
增殖培养基为改良MS + 6-BA 0.6 mg·L-1 + NAA 0.1
mg·L-1,增殖系数高达 4.76。赵晓军[20]认为邓恩桉
继代增殖培养基为 Eu + 6-BA 3 mg·L-1 + NAA 0.3
mg·L-1,激素的含量随着继代培养次数的增加而降
第 2 期 (总第 89 期) 邓紫宇等:我国邓恩桉组织培养研究进展 59
低,但一般情况下细胞分裂素的浓度不得少于 2
mg·L-1,当继代培养达到 10 次后,邓恩桉的增殖系
数在不使用激素的情况下仍能保持较高水平。燕丽
萍等[21]研究表明邓恩桉增殖培养最佳组合为改良
WPM + KT 0.5 mg·L-1 + TDZ 0.2 mg·L-1 + NAA 0.01
mg·L-1。陆素君等[16]实验结果表明邓恩桉继代增殖
培养选用改良 MS + BA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.25 mg·L-1
和改良 MS + BA 0.2 mg·L-1 + NAA 0.1 mg·L-1 交替
使用效果理想。管朝旭等[17]认为邓恩桉初期继代增
殖采用 F + 6-BA 0.5 mg·L-1 + IBA 0.3 mg·L-1 培养
基,增殖系数达到 3.68,邓恩桉中后期继代增殖采
用 F + 6-BA 0.25 mg·L-1 + IBA (0.25 ~ 0.5) mg·L-1 培
养基,增殖系数达到 3.26。
从文献上看,各研究者采用的增殖培养基和激
素配比不尽相同,但增殖系数基本在 3 倍以上,增
殖效果较为理想,这与桉树自身基因型有关。
2.4 生根培养
邓恩桉组培生根是个难点,受多方面因素影
响。欧阳磊[3,22]研究表明采用两步生根法基本解决
邓恩桉组培生根难的问题,首先在 MS + IBA 3
mg·L-1 培养基上暗培养 9 d,然后转入不添加任何激
素的培养基上光培养。在基本培养基对邓恩桉生根
的影响研究中,MS 培养基生根率最高;在蔗糖、
大量元素和有机物对邓恩桉生根的影响研究中,蔗
糖对邓恩桉组培苗生根的影响最大,其次是大量元
素,有机物对邓恩桉组培苗生根的影响最小;在激
素选择和配比对邓恩桉生根的影响研究中,添加
IBA 的培养基生根率高于添加 ABT 和 NAA 的培养
基,且不易形成愈伤组织。陈研华等[4]认为邓恩桉
最适生根培养基为 B2 + ABT1 号生根粉 0.8 mg·L
-1。
易敏等[7]认为 1/2 MS + IBA 0.2 mg·L-1 培养基生根
效果较好,能形成 2 ~ 3 条根。王以红等[8-9]研究显
示 1/2 改良 MS + IBA 1.0 mg·L-1 + NAA 1.7 mg·L-1
培养基能够诱导以邓恩桉下胚轴为外植体的单芽产
生不定根,生根率为 70%,1/2 B5 + IBA 1.2 mg·L
-1 +
NAA 1.6 mg·L-1 培养基能够诱导以邓恩桉茎段为外
植体的单芽产生不定根,生根率为 73.3%。林彦等
[5-6]研究表明 MS + IBA 0.5 mg·L-1 培养基可用于邓
恩桉的生根培养,在蔗糖、大量元素、微量元素和
有机物对邓恩桉生根的影响研究中,大量元素对邓
恩桉组培的影响最大,其次是微量元素,蔗糖对邓
恩桉组培生根影响最小,该研究结果与欧阳磊[3,22]
的试验结果存在差异,可能与试验环境因素有关。
朱鹏等[23-24]研究邓恩桉生根抑制物,在 MS + 6-BA
0.4 mg·L-1 + NAA 0.2 mg·L-1培养基上诱导邓恩桉,
在 MS + 6-BA 0.08 mg·L-1 + NAA (0.12 ~ 0.14)
mg·L-1 培养基上进行邓恩桉增殖培养,在 1/4 MS 培
养基上进行邓恩桉生根培养,结果显示邓恩桉在各
配比培养基上生根率都很低甚至不生根;在对邓恩
桉组织体内生根抑制物的研究中,邓恩桉组织材料
提取液对受试材料基本都呈现不同程度的抑制作
用。宋建英[12-14]试验结果表明 ABT 和 IBA 不同浓
度的组合比单独使用 ABT 或 IBA 对邓恩桉组培苗
生根效果要好,1/2 MS + ABT 1.0 mg·L-1 + IBA 0.01
mg·L-1 培养基和 1/2 MS + ABT 1.0 mg·L-1 + IBA
0.01 mg·L-1 培养基都是邓恩桉生根的优化培养基。
翁秋媛[15]通过筛选生长素与细胞分裂素等措施优
化邓恩桉组培生根培养基,确定优化生根培养基为
改良 MS + IBA 0.5 mg·L-1 + 6-BA 0.05 mg·L-1,该培
养基能够有效地抑制愈伤组织的形成,提高生根率。
燕丽萍等[21]在不同生长素与激素组合对邓恩桉生
根影响的研究中指出最适合邓恩桉组培生根的培养
基为改良 1/2 MS + IBA 3.0 mg·L-1 + NAA 0.01 mg·L-1
+ KT 0.05 mg·L-1,邓恩桉不定根可以直接产生也可
以通过脱分化再分化途径产生。陆素君等[16]利用改
良 MS + IBA 0.5 mg·L-1 + ABT 2.5 mg·L-1 培养基和
改良 MS + IBA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.5 mg·L-1培养基
对邓恩桉单芽进行生根诱导,结果显示,两种激素
组合对邓恩桉组培生根效果不佳,基本为 1 条根且
生根率仅为 20%。管朝旭等[17]认为改良 1/3 MS +
ABT 1 号生根粉 1.0 mg·L-1 培养基适合邓恩桉组培
生根,生根诱导率达到 84.67%且根系生长良好。
邓恩桉组培生根是学者们研究的热点与重点,
在对大量元素、微量元素、有机物、蔗糖、激素和
光照等因素进行综合研究分析后,各学者都建立了
各自的最适邓恩桉组培生根体系,且生根率理想,
但是各体系试验的重复性较差,邓恩桉组培生根难
的问题仍存在,需要进一步优化研究。
60 桉 树 科 技 第 31 卷
3 培养条件
桉树组织培养研究成果丰厚,很多优良无性系
已见工厂化育苗,桉树组织培养技术稳定,培养条
件相似。从文献上看,各研究者在进行邓恩桉组织
培养中采用的培养条件大致相同。培养温度(25 ±
3)℃、光强 1 000 ~ 4 000 lux、pH 值 5.8 ~ 6.5 是常用
的桉树组织培养的培养条件[25]。易霭琴等[19]研究了
邓恩桉继代增殖培养条件,认为邓恩桉增殖系数随
pH 值升高而上升,达到 6.2 后,随 pH 值的升高而
下降,pH 值在 6.0 ~ 6.2 时有利于邓恩桉继代增殖;
光强太弱不利于邓恩桉的增殖和苗高生长,光强太
强抑制光合作用,苗高降低,2 500 lux 的光强最有
利于邓恩桉继代增殖。马英等[18]认为较强的自然光
照是邓恩桉继代增殖培养苗生长的必需条件。暗培
养能够有效地抑制酚类化合物的氧化,因此,在各
培养阶段中,先进行一段时间的暗培养再进行光培
养更有利于邓恩桉开展后续的工作。
4 瓶苗的移栽
瓶苗的移栽是组织培养的最后一步,基质的选
择关系到苗的成活率。瓶苗从无菌状态移栽到自然
环境容易感染,为了提高移栽成活率必须创造适合
瓶苗生存的特殊环境。陈研华等[4]研究显示红心土
育苗根系不发达,轻型基质育苗根系发达但成本高,
长远角度考虑红心土最适合作邓恩桉瓶苗移栽基
质。宋建英[12-14]认为轻型基质有利于邓恩桉根系的
发生,有利于邓恩桉吸收水分,能够提高邓恩桉组
培苗的移栽成活率且上山造林方便。燕丽萍等[21]在
装有细沙:土:育苗基质=4:1:1 的育苗盘中过度移
栽到大田的成活率高达 93.8%。育苗基质主要考虑
吸水性和营养物质,吸水性强则能够防止根部水分
过多而烂根,营养物质则能够满足苗的正常生长。
5 问题及建议
邓恩桉组织培养研究虽然取得了一定的进展,
组培体系也建立了不少,还申请了一些专利,但是
这些组培体系试验重复性不高,无法满足工厂化育
苗的需求,还需要更深入的研究。
邓恩桉组织培养中主要存在以下问题:污染、
褐化、玻璃化以及遗传变异。污染是困扰桉树组培
的一个主要问题,主要体现在消毒阶段,要避免污
染应严格按照试验章程认真做好每一步消毒工作。
褐化是由外植体自身生理活性引起的,要避免褐化
应合理消毒时间、小心操作,在培养基中添加核黄
素可有效地降低褐化率。玻璃化也是组培常遇到的
问题,是由培养条件或培养基不适合引起的,要避
免玻璃化应优化培养条件和培养基。遗传变异是个
复杂的过程,培养基是引起遗传变异的主要因素,
因此要优化培养基以防止遗传变异[26-30]。
邓恩桉组织培养过程中最困难的步骤是生根
培养,邓恩桉自身基因型决定其繁殖困难,要解决
这一难题不仅要从组织培养各因素入手,还应从分
子水平入手,从分子水平探讨邓恩桉生根困难的原
因,为今后邓恩桉工厂化育苗奠定基础。
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