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东方百合试管鳞茎形成条件优化



全 文 :中国农学通报 2011,27(6):90-94
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
长期以来,中国优质百合商品种球大量依赖进口,
百合生产的成本居高不下。试管鳞茎的培养是百合种
球培育的关键技术环节之一,目前百合脱毒种苗组培
生产往往只关注增大扩繁系数,对小鳞茎发育机理和
形成途径研究不够深入,导致试管苗生长势弱、叶根柔
软纤细、鳞茎发育慢、种球驯化周期长、移栽过程中成
活率低,已成为中国百合种球工厂化生产中遇到的突
出问题。通过试管内结鳞茎,不但可以促进壮苗、改善
试管苗质量、缩短组培苗在大田的生长周期,提高移栽
成活率,而且有利于种球的贮藏、运输和种质保存。试
管鳞茎形成条件研究已有一定基础,如庄志鸿等[1]利
用PP333处理东方百合的试管内获得鳞茎,但在百合试
管鳞茎诱导过程中鳞茎形成时间长、形成率低、所结鳞
茎直径较小;王爱勤等[2]对新铁炮 1号百合通过蔗糖、
PP333处理获得试管内鳞茎;傅玉兰[3]、付文奇[4]、朱旭东[5]
等分别对温度(低温)、光照、NAA、2,4-D、糖条件等影
响百合试管鳞茎增殖因素开展研究;陆美莲等[6]提出
了均匀正交设计在百合培养中的研究方法。本研究在
前人工作基础上,对东方百合试管鳞茎形成的培养基
配方进行了筛选和优化,结合百合鳞片扦插繁殖[7]方
法,以期为实现东方百合种球国产化提供参考。
基金项目:辽宁省重点实验室项目“百合种球产业化生产研究”(LS2010148)。
第一作者简介:郑一强,男,1980年出生,辽宁阜新人,讲师,在职在读硕士,主要从事植物组培及工厂化育苗研究。通信地址:123000辽宁阜新、阜新
高等专科学校,Tel:0418-2290994,E-mail:kevinjeng@163.com。
通讯作者:孙红梅,女,1972年出生,辽宁凌源人,教授,博士生导师,博士,研究方向:花卉栽培生理与生物技术。通信地址:110161辽宁沈阳、沈阳农
业大学园艺学院,Tel:024-88487143,E-mail:hmbh@sina.com。
收稿日期:2010-11-02,修回日期:2011-01-07。
东方百合试管鳞茎形成条件优化
郑一强,孙红梅
(沈阳农业大学园艺学院/辽宁省设施园艺重点实验室,沈阳 110161)
摘 要:试管鳞茎培养是百合种球培育的关键技术环节。为探讨不同种类植物生长调节剂和不同浓度蔗
糖对东方百合试管鳞茎形成的影响,试验采用正交设计,筛选出最优诱导培养基为MS+0.2 mg/L KT+
1 mg/L NAA+40 g/L蔗糖;最优膨大培养基为1/2 MS+0.2 mg/L KT+1 mg/L NAA+15 mg/L PP333,此条件
下膨大率可达到80%以上;最优生根培养基为1/2 MS+0.05 mg/L NAA。
关键词:东方百合;试管鳞茎;组织培养
中图分类号:S723.132 文献标志码:A 论文编号:2010-3120
Culture Condition Optimization of Test Tube-bulb Formation of Lily-Orientals
Zheng Yiqiang, Sun Hongmei
(College of Horticulture Shenyang Agricultural University/
Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province, Shenyang 110161)
Abstract: Test-tube bulblet culture is the key technology during the cultivation of lily bulb. To find out the
effects of plant growth regulators and sucrose in different concentration on the test-tube bulblet formation,
orthogonal test was designed. The result showed that the optimal medium treatment for bulblets induction was
MS+0.2 mg/L KT+ 1 mg/L NAA+40 g/L sugar, and the optimal medium for bulb enlargement was 1/2 MS+
0.2 mg/L KT+1 mg/L NAA+ 15 mg/L PP333, under which condition the swelling rate was more than 80%, and
the optimal medium for rooting was 1/2 MS+0.05 mg/L NAA.
Key words: Lilium Oriental hybrid; test-tube bulblet; tissue culture
郑一强等:东方百合试管鳞茎形成条件优化
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
研究田间试验于 2009年在阜新高等专科学校实
验田进行,室内试验在阜新高等专科学校组培室进行。
1.2 供试材料
东方百合‘Siberia’、‘Casa Blanca’和‘Yellow
Jacket’种球,平均周径16~18 cm。
1.3 试验方法
1.3.1 种球处理 剥去最外层鳞片,将种球用多菌灵浸
泡30 min,捞出淋干水分,放入盛有河沙(经开水消毒)
的方盘中,将种球 2/3埋入沙中。将方盘放入培养箱
中,以昼温38℃、夜温28℃变温处理3天,然后38℃恒
温处理 3周,期间适当喷水保湿。此过程旨在促进芽
的生长。
1.3.2 外植体灭菌
(1)茎尖及茎段。将经上述处理后的种球上剥去
鳞片,取茎尖以及茎段,先用自来水冲洗,然后用70%
的酒精浸泡30 s,0.1% HgCl灭菌1 min,再用无菌水冲
洗4~5遍。
(2)鳞片。选取上述处理中剥去的健壮中层鳞片,
用洗衣粉加水浸泡1 h,流水冲洗1 h,70%的酒精浸泡
1 min,0.1% HgCl2灭菌8 min,再用无菌水冲洗4~5遍。
1.3.3 外植体处理
(1)茎尖。先剥掉外部叶片,然后用解剖针在解剖
镜下剥取0.5 mm大小的茎尖,直接接种到培养基上。
(2)茎段。将去除茎尖的茎段切成 2 mm厚的薄
片,平放在培养基上。
(3)鳞片。取用鳞片的中下部,切成1 cm2的小块,
凹面向上插入培养基中。
1.3.4 初代培养诱导小鳞茎 设计以下 4种诱导培养
基:①MS+0.2 mg/L KT+1 mg/L NAA+50 g/L蔗糖;
② MS + 0.2 mg/L KT + 1 mg/L NAA + 40 g/L 蔗糖;
③MS+0.5 mg/L 6-BA+0.7 mg/L NAA+50 g/L蔗糖;
④MS+0.5 mg/L 6-BA+0.7 mg/L NAA+40 g/L蔗糖。
以上培养基中琼脂浓度均为 6.5 g/L,pH为 5.8~6.0。
培养温度(26±2)℃,以上处理分别进行光培养和暗培
养比较,其中光培养光照度为 1500~2000 lx,12 h/天,
暗培养的放入培养箱培养。观察 45天后小鳞茎再分
化的效果。
1.3.5 继代培养培育壮球 选取长势相近的小鳞茎,在无
菌条件下剪去上部叶片及下部根系,接种在添加不同激
素处理的培养基中(表1),培养基琼脂浓度为6.5 g/L,蔗
糖浓度为 40 g/L,pH为 5.8~6.0。每瓶接 3个小鳞茎,
插放在培养瓶培养基边沿处,长轴与瓶壁平行,方便测
量。观察统计接种后0天、10天、20天、30天鳞茎的形
成和膨大情况,测定鳞茎直径。
小鳞茎的平均直径增加百分比=[(培养后小鳞茎
的平均直径-培养前平均直径)/接种时小鳞茎的平均直
径]×100%。
1.3.6 生根培养 供试生根培养基:①MS+0.5 mg/L
IBA[8];②1/2 MS+0.1 mg/L IBA[9];③1/2 MS+0.05 mg/L
NAA[10];以上培养基中琼脂为 6.5 g/L,蔗糖 40 g/L,pH
为5.8~6.0。以上处理全部分别进行光暗培养及活性炭
培养,其中光培养的光照度为 1500~2000 lx,12 h/天,
暗培养的放入培养箱培养。活性炭对照组添加 2 g/L
活性炭。培养温度(26±2)℃,30天后比较生根效果。
2 结果与分析
2.1 不同培养基对初代培养诱导小鳞茎的影响
结果表明,外源激素对分化有明显影响,不同外植
体在4种培养基上都诱导出了小鳞茎;茎尖培养,外植
体外侧边缘都产生了明显的愈伤组织(表2)。在高糖
(50 g/L)条件下,茎段7天即可见愈伤组织,18天可见
小鳞茎,低糖(40 g/L)条件下则为 15天、30天。但在
高糖条件下污染率明显高于低糖(表 3)。鳞片培养
(表 4)与茎段培养结果相似。光培养与暗培养对比,
在诱导初期(15天),光培养中茎尖培养生长速度较快
且愈伤较少,但后期(45天)暗培养所形成小鳞茎较多
且健壮。在添加KT培养基与6-BA对照中,发现两者
产生的小鳞茎数量相差不大,但KT培养基上的小鳞
茎相对较壮、叶片较短、叶色浓绿;6-BA上产生的小鳞
茎较小、叶子细长、较淡、数量相对较多,与相关报道结
处理
1
2
3
4
5
6
7
8
9
CK1
CK2
CK3
MS
0.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
0.5
1.0
1.5
KT/(mg/L)
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
-
-
-
NAA/(mg/L)
0.5
1.0
1.5
1.0
1.5
0.5
1.5
0.5
1.0
-
-
-
PP333/(mg/L)
10
15
20
20
10
15
15
20
10
-
-
-
表1 L9(34)正交试验
·· 91
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
果相似 [11]。品种差异造成的诱导效果强弱规律为
‘Yellow Jacket’>‘Siberia’>‘Casa Blanca’。
2.2 不同激素及处理对‘Yellow Jacket’小鳞茎膨大的
影响
经过 30天的培养鳞茎膨大,观察鳞茎膨大现象,
发现鳞茎的膨大主要表现为鳞茎中鳞茎片个体数量的
增多,其次为鳞茎片个体膨大,通过测量统计鳞茎直
径,计算30天的鳞茎膨大率(表5)。
2.2.1 直观分析 通过对百合鳞茎膨大率的直观分析,
发现影响膨大的因素主次顺序为:MS>KT>NAA>
PP333,各因素的最优水平分别为MS 0.5,KT 0.2 mg/L,
NAA 1.0 mg/L,PP333 15 mg/L。
2.2.2 方差分析和多重比较方差分析 通过方差分析
(表6),由F值可知:影响百合鳞茎膨大的因素由大到
小依次是MS、KT、NAA、PP333。因素MS、KT不同水平
间对鳞茎膨大率有影响,因素NAA、PP333影响不显著。
2.2.3 最优培养基的筛选 最优的组合就是把各因素的
最佳水平组合起来,经直观分析、方差分析和多重比较
(图1),得出鳞茎膨大的最优激素组合为1/2 MS+0.2 mg/L
KT+1 mg/L NAA+15 mg/L PP333。用筛选得到的最优
培养基进行验证,得到了较好的较果,30天膨大率都
达到80%以上,且生出部分根系,有利于缩短后期生根
培养时间。
2.3 不同处理对鳞茎生根的影响
经过试验比较,30天后处理 3(1/2 MS+0.05 mg/L
NAA)根系平均达到 8根,较粗壮,明显多于处理 1
(MS+0.5 mg/L IBA)的 5根及处理 2(1/2MS+0.1 mg/L
表2 不同培养基对东方百合茎尖培养的影响
培养基
1
2
3
4
接种茎尖数
5
5
5
5
污染死亡数
3
1
3
0
形成小鳞茎的茎尖数
2
4
2
5
小鳞茎个数
4
6
5
8

表3 不同培养基对东方百合茎段培养的影响
培养基
1
2
3
4
接种茎段数/片
30
30
30
30
污染死亡数/片
11
2
15
1
形成小鳞茎的茎段/片
19
28
15
29
小鳞茎的平均数/个
6
6.4
8
5.6
表4 不同培养基对东方百合鳞片培养的影响
培养基
1
2
3
4
接种鳞片数/片
30
30
30
30
污染死亡数/片
9
0
11
0
形成小鳞茎的鳞片/片
21
30
19
30
小鳞茎的平均数/个
8.2
7
7.3
9
处理
1
2
3
4
5
6
7
8
9
MS
0.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
KT/(mg/L)
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
NAA/(mg/L)
0.5
1.0
1.5
1.0
1.5
0.5
1.5
0.5
1.0
PP333/(mg/L)
10
15
20
20
10
15
15
20
10
膨大率/%
69.50±7.53
71.10±5.64
65.53±0.31
64.73±5.46
62.83±7.29
50.67±15.20
48.77±0.05
31.43±21.95
19.53±29.45
表5 膨大试验结果
·· 92
郑一强等:东方百合试管鳞茎形成条件优化
IBA)的 4根,且NAA较 IBA灭菌容易,可直接高压灭
菌。
3 结论与讨论
3.1 蔗糖对鳞茎形成的影响
蔗糖是百合试管内鳞茎形成的决定性因素[12],此
时期对可溶性糖需要量大[13],试验表明高浓度的蔗糖
提供了鳞茎膨大所需的营养物质,但较高蔗糖浓度下,
组培污染的机率增大,这对组培工厂化生产十分不利,
蔗糖浓度 40 g/L较为适宜,且有报道高于 10%浓度时
鳞茎直径增加不明显,甚至不增加[2]。
3.2 营养元素对鳞茎生长的影响
应用正交试验设计,经直观分析、方差分析与多重
比较,确定了除了蔗糖外,影响鳞茎膨大主要影响因素
为MS,且1/2 MS优于MS,原因判断为1/2 MS促进了
百合根系在瓶内的生长,增大了与培养基中养分的接
触面积,进而促进百合鳞茎在瓶内的增大。此结论在
ab ABab AB
b B
a ABa ABa AB
ab AB
a A
b AB
010
2030
4050
6070
8090
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
处理



/%
图1 各个处理间差异显著性SSR检验(Duncan多重比较)
表6 膨大率的方差分析及多重比较
因素
MS
KT
NAA
PP333
F值
2.56065
2.39633
1.45182
0.20965
水平
2
1
3
2
3
1
2
1
3
2
3
1
均值/%
84
70
63
81
75
61
82
69
67
76
72
70
Duncan
P=0.05
a
ab
b
a
ab
b
a
a
a
a
a
a
P=0.01
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
相关报道中得到佐证[9],但与张延龙等[12]所报道的鲜重
的增加上2 MS优于1/2 MS的结果相异。
3.3 激素对鳞茎生长的影响
对试验的效应做比较评价,发现在试验中细胞分
裂素KT影响大于生长素NAA及多效唑 PP333,考虑
KT、NAA、PP333在植物生理上调节作用,这与试验中观
察到百合鳞茎膨大主要表现为鳞茎中鳞茎片个数增
多,其次为鳞茎片个体膨大的现象相吻合。
3.4 黑暗培养与活性炭的影响
在试验中黑暗培养条件下,百合鳞茎通常较多且健
壮,应为黑暗条件减少了养分的消耗,与Dennis P等[14]相
似,在试验中发现在培养基中加一定量(2~4 g/L)的活
性炭(AC)可以达到与黑暗相似的作用。这与胡凤荣
等[15]报道得到佐证。
通过试验选出了最优诱导培养基为MS+0.2 mg/L
KT+1 mg/L NAA+40 g/L蔗糖;最优膨大培养基为 1/2
MS+0.2 mg/L KT+1 mg/L NAA+15 mg/L PP333,此条件
下膨大率达到 80%以上;最优生根培养基为 1/2
MS+0.05 mg/L NAA。
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