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朝鲜百合鳞茎诱导及再生体系建立



全 文 :中国农学通报 2011,27(19):121-124
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
百合(Lilium spp.)是单子叶植物亚纲百合科
(Liliaceae)百合属(Lilium)植物的所有种类的总称[1]。
自从著名的植物分类学家Linnacus C在他的《植物种
志》中建立百合属(Lilium)以来,百合的分类学工作开
展得非常迅速[2]。全世界共有百合属植物 90多种,主
基金项目:辽宁省教育厅项目“野生百合新型抗寒基因的挖掘与功能分析”(L2010495);中国博士后科学基金面上项目资助(20100471471)。
第一作者简介:陈丽静,女,1971年出生,山东海阳人,副教授,博士,研究方向:植物基因工程与细胞工程,通信地址:110161辽宁省沈阳市东陵路120
号沈阳农业大学生物科学技术学院,Tel:024-88487164,E-mail:chenlijing1997@126.com。
通讯作者:孙红梅,女,1972年出生,辽宁凌源人,教授,博士,研究方向:观赏植物栽培生理。通信地址:110161辽宁省沈阳市东陵路120号沈阳农业
大学园艺学院,Tel:024-88487166,E-mail:hmbh@sina.com; ltl@syau.edu.cn。
收稿日期:2011-01-31,修回日期:2011-04-22。
朝鲜百合鳞茎诱导及再生体系建立
陈丽静 1,葛 菱 1,张 丽 1,郭志富 1,孙红梅 1,李天来 1,陶承光 2
(1沈阳农业大学/辽宁省生物技术重点实验室/设施园艺省部共建教育部重点实验室,沈阳 110866;
2辽宁省农业科学院,沈阳 110161)
摘 要:野生百合种类稀少,个别种类是中国特有,植物离体快速繁殖是保护稀少濒危百合种的有效方
法,本研究为了探究一种朝鲜百合快速繁殖的方法。本研究以野生百合朝鲜为试材,以MS培养基为基
础培养基,附加不同种类和浓度的植物生长调节物质(6-BA,NAA)诱导丛生芽及再生植株。以朝鲜百
合的鳞茎为外植体,确定鳞茎的最佳消毒时间、影响鳞茎芽诱导的最佳激素组合以及不同激素对鳞茎芽
增殖的影响。结果表明:最佳灭菌时间为0.1% HgCl2消毒10 min;由于内源激素比例不同,鳞茎诱导的
最佳培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L;最佳继代培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L;
最佳增殖培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.15 mg/L。
关键词:朝鲜百合;鳞茎;诱导;增殖
中图分类号:S68 文献标志码:A 论文编号:2011-0324
Induction of Lilium amabile Bulb and Establishment of Regeneration System
Chen Lijing1, Ge Ling1, Zhang Li1, Guo Zhifu1, Sun Hongmei1, Li Tianlai1, Tao Chengguang2
(1Shenyang Agriculture University/Bioscience and Technology Institute of Liaoning province/
Key Laboratory of Protected Horticulture (Ministry of Education), Shenyang 100866;
2The Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161)
Abstract:Wild lily species is exiguous, individual species is unique to China, rapid propagation is an effective
method to protect endangered or rare wild lily species. The purpose of this experiment was to develop a rapid
propagation of Lilium amabile. This study used wild lily Lilium amabile as test materials, based on MS culture
medium, additional different type and concentration of plant growth regulating substances (6-BA, NAA)
induced adventitious bud and regenerative plants. With Lilium amabile bulb as explant, and determine the best
sterilization time, bulbs affected bulb bud induction best hormone combination and different hormone of bulb
buds proliferation influence. The results showed that the best disinfecting time was 0.1 % HgCl disinfection 10
minutes; Due to the different proportion endogenous hormones, the best bulb inductive medium: MS + 6-BA
1.0 mg/L + NAA 0.2 mg/L; the best subculture medium: MS + 6-BA 1.0 mg/L + NAA 0.1 mg/L; the best
proliferation medium: MS + 6-BA1.0 mg/L + NAA 0.15 mg/L.
Key words: Lilium amabile; bulb; induction; proliferation
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
要分布在北半球的温带和寒带地区,少数种类分布在
热带高海拔地区。中国是百合种类分布最多的国家,
也是世界百合起源的中心。据调查约有46种18个变
种,占世界百合总数的一半以上,其中有36种15个变
种为中国特有种[3]。
野生百合的组织培养在细叶百合、松叶百合和卷
丹百合上已经有较为细致的研究[4-6],但在朝鲜百合上
还尚未见报到。本试验的朝鲜百合是开纯黄色花的百
合,沈阳农业大学郭锡昌教授认定为是朝鲜百合的变
种,学名Lilium amabile var. flavum yabe。在东北野生
百合中,开黄色花的只此一种。本研究以其鳞片为外
植体,建立起朝鲜百合植株的再生体系,为东北野生百
合种质资源保存、百合品种的选育、野生百合的大量繁
殖和开展基因工程研究提供参考。
1 材料和方法
1.1 试验时间、地点
研究室内试验于 2009年在辽宁省农业生物技术
重点实验室和设施园艺省部共建教育部重点实验室进
行。
1.2 试验材料
1.2.1 材料 2009年3月取自沈阳农业大学生物科学技
术学院收集的朝鲜百合(Lilium amabile var.flavum
yabe)的壮实鳞茎。经沈阳农业大学郭锡昌教授鉴定
为是朝鲜百合的变种。
1.2.2 培养基 试验所用基本培养基为MS培养基。
1.3 试验方法
选取健康无病的鳞茎,把鳞片的外层、中层、内层
用清水冲洗干净,置于小烧杯中,用纱布封口,自来水
下流水冲洗 1~2 h,放入超净工作台灭好菌的小烧杯
里,在 75 %酒精中浸泡 20~30 s,用无菌水冲洗一次,
再分别浸入 0.1%氯化汞溶液中浸泡 8 min、10 min和
12 min,无菌水冲洗4~6次,用无菌吸水纸吸干表面的
水分,接种到附加不同激素种类和浓度组合的MS培
养基上。接种后放到培养室中进行培养,温度控制在
26℃左右,光照时间 12~16 h,光照强度 2000~3000 lx。
28天后观察结果。
2 结果与分析
2.1 灭菌时间对建立无菌系的影响
剥取健康、无病的鳞片,用 75%的酒精浸泡 30 s,
用无菌水冲洗一次,再分别用0.1%氯化汞溶液灭菌8、
10、12 min,无菌水冲洗5~6次,接种到培养基上。
从表 1可以看出灭菌时间与污染率、成活瓶数有
直接的关系。时间过短,污染率高;时间过长对外植体
细胞产生伤害;在 8~12 min内,处理 10 min时的污染
率较低。从试验结果分析来看,朝鲜百合的灭菌时间
应控制在 10 min。并且切割过的鳞片污染率极高,最
高达到 80%,因此鳞片诱导最好不进行切割,整片消
毒,减少机械损伤,提高成活率。有报道指出在百合繁
殖过程中,鳞片不切割扦插所得的小鳞茎比切割扦插
所得的要多[7]。
表1 不同消毒时间对朝鲜百合鳞茎的影响
0.1%HgCl/min
8
10
12
切割数/个
40
40
40
污染数/个
32
16
28
接种数/个
56
58
64
污染数/个
30
20
40
污染率/%
66.5
37
66.2
成活数/个
34
62
36
成活率/%
35.4
63.2
34.6
2.2 最佳鳞茎诱导培养基的筛选
将朝鲜百合鳞茎分别接种到表2的6种培养基上,
各接 30瓶,28天后观察结果。从表 2的结果可以看
出,朝鲜百合最适鳞茎诱导培养基为 4号:MS+6-BA
1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L。19天后所有鳞片转绿,开始
生长出小鳞茎。28天后,1号、3号、5号、6号培养基分
别有 5瓶、8瓶、10瓶、7瓶仅诱导出丛生芽,还未形成
小鳞茎。2号和 4号培养基接种的鳞片全部有小鳞茎
形成,诱导率 100%,并且每个鳞片平均形成 3个以上
小鳞茎。
2.3 最佳继代培养基的筛选
将朝鲜百合鳞茎诱导出的小鳞茎分别接种到表3
的6种培养基上,各接30瓶,28天后观察结果。从表3
的结果可以看出,朝鲜百合最适继代培养基为 5号:
MS+6-BA 1.0 mg/L +NAA 0.1 mg/L,其中6-BA为分裂
素类,其主要生理作用是促进植物细胞的分裂和扩大,
使细胞数目增多,诱导芽的分化,促进侧芽的萌发生
长,抑制衰老[8];NAA为生长素类,它促进细胞的伸长
与增长,是植物产生愈伤组织,促进生根。二者比例不
同,细胞的分化结果不同,6-BA/NAA大于1,有利于芽
的增殖,小于1时,有利于根的生长和植株的增高。
2.4最佳增殖培养基的筛选
将朝鲜百合分别接种到表4的6种培养基上,各接
30瓶,28天后观察结果。为了使朝鲜百合组培苗得到
更多的群体,以最佳的继代培养基为基础,继续筛选能
使朝鲜百合大量增殖的培养基。从表4的结果可以看
·· 122
陈丽静等:朝鲜百合鳞茎诱导及再生体系建立
出,朝鲜百合在6种培养基中增殖倍数高,且生长状况
良好,都是良好的增殖培养基,而最佳增殖培养基为4
号:MS+6-BA 1.0 mg/L +NAA 0.15 mg/L,其各项指标
都比其他5种略强,生长状况也最好。
3 结论与讨论
由于野生资源日益减少,生产上人工栽培野生百
合依靠小鳞茎和鳞片扦插繁殖作种,但繁殖系数低、速
度慢,种植面积难以扩大,不能满足市场需求[9]。而利
用组织培养的方法进行植物的快繁,其优点是利用较
少的外植体材料在短时间内获得大量品质优良的脱毒
再生植株,整个过程操作方便、快捷、节省人力物力,且
不受外界环境条件的影响,具有极大的推广应用价值。
本试验对朝鲜百合的组织培养进行了研究,得到
的结论是:最佳氯化汞灭菌时间为10 min;百合鳞茎诱
导时整片培养不切割最佳;在培养时,最佳培养基的筛
选,内源激素选用的分裂素类为 6-BA,生长素类为
NAA,2者比例不同,细胞的分化结果不同。朝鲜百合
的最佳鳞茎诱导培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L +NAA
0.2 mg/L;最佳继代培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L +
NAA 0.1 mg/L;最佳增殖培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L +
NAA 0.15 mg/L;目前最佳生根培养基数据正在统计。
本次试验以鳞片为外植体,配以适当的激素及浓
度,直接诱导不定芽的产生并得到再生植株。此方法
不仅外植体来源丰富,而且繁殖系数高,不但可以丰富
野生百合数量,人为保护野生百合种质资源,还可以为
杂交育种提供大量母本[10]。百合主要靠鳞茎进行营养
繁殖,繁殖数量少、时间长[11],鳞片扦插研究表明,成球
速度慢,品种易退化[12]。组织培养不但能解决百合的
表2 最佳鳞茎诱导效果调查表
序号
1
2
3
4
5
6
生长调节剂的组成/(mg/L)
6-BA
0.5
0.5
1.0
1.0
2.0
2.0
NAA
0.1
0.2
0.1
0.2
0.1
0.2
接种数/个
30
30
30
30
30
30
污染数/个
3
3
2
1
4
7
形成小鳞茎的外植体数/个
22
27
20
29
16
16
诱导率/%
81.5
100
71.4
100
61.5
69.6
平均每个外植体分化小鳞茎数/个
2.23
3.73
3.11
3.885
1.72
1.89
表3 最佳继代培养效果调查表
序号
1
2
3
4
5
6
生长调节剂的组成/(mg/L)
6-BA
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
2.0
NAA
0
0.5
0
0.05
0.1
0.1
增殖倍数
1.24
1,15
1.67
2.2
3.37
1.99
叶数/(片/从)
3.79
318
3.44
4.27
5.85
3.85
株高/cm
3.085
3.24
3.93
4.235
5..57
3.43
根数/条




3.13

生长势
最弱
较弱
较弱
较强
最强
中等
序号
1
2
3
4
5
6
生长调节剂的组成/(mg/L)
6-BA
0.8
0.8
1.0
1.0
1.0
1.2
NAA
0.1
0.2
0.1
0.15
0.2
0.1
增殖倍数
3.17
3.80
3.77
4.50
3.79
2.97
叶数/(片/从)
8.79
8.38
8.29
12..5
9.75
7.58
株高/cm
5.05
6.27
6.93
7.35
6.37
5.43
根数/条
2.33
2.73
3.18
3.885
2.01
1.57
生长势
中等
中等
较强
最强
较强
中等
表4 最佳增殖培养效果调查表
·· 123
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退化现象,而且能解决脱毒和扩繁问题[13]。快速获得
大批量遗传稳定的种球,提高百合生产水平,使百合种
球的工厂化生产成为可能。因此,野生百合的组培具
有重要的意义,为下一步野生百合的纵向研究提供材
料基础,更为野生百合的横向研究提供技术支持。
莫昭展[14]以野生百合的鳞茎为外植体,认为鳞茎
诱导较佳培养基为MS+6-BA 1.5 mg/L + NAA 0.5 mg/L,
增殖较佳培养基为 MS + 6-BA 0.8 mg/L + NAA
0.05 mg/L。李海云[4]在松叶百合的组织培养中最佳鳞
茎诱导培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L +NAA 0.2 mg/L,
与朝鲜百合的诱导结果一致,而松叶百合的最佳继代
培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L +NAA 0.2 mg/L则与朝
鲜百合的结果相差很大。孙旭才[5]的松叶百合继代培
养在MS+6-BA 2.0 mg/L +NAA 0.1 mg/L培养基上鳞
茎的增殖系数为 6.95,与李海云的试验结果有一定的
差异性,可能原因为培养条件的不同,孙旭才的试验中
添加了肌醇。段祖安[6]诱导卷丹百合鳞片不定芽的培养
基为MS+6-BA 2.0 mg/L +NAA 0.1 mg/L,诱导不定芽
的增殖培养基为MS+6-BA 0.8 mg/L +NAA 0.1 mg/L;
王丽娟[15]在卷丹百合鳞茎诱导与继代中添加了与段祖
安不同的激素,各种激素互补或拮抗,可能是导致其结
果不同的因素。而影响植物组培成功的因素很多。灭
菌时间掌握的好坏却是组培成功与否的第一步。不同
材料以及同一种材料的不同部位对灭菌时间的要求均
不同,所用灭菌试剂也不同。百合的鳞茎是营养物质
的储藏器官和进行无性繁殖的器官,从植物的整体结
构来看,它位于植株的下部,即在鳞片的基部,无性繁
殖的能力应最强,也就是分化小鳞茎的能力最强,而上
部鳞片则相对较弱。
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