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菲油果离体快繁再生无菌植株研究



全 文 :Vol. 30 No.4
Dec. 2012
第 30卷 第 4期
2012年 12月
经 济 林 研 究
Nonwood Forest Research
收稿日期:2012-05-06
基金项目:国家 948引进项目“菲油果品种及栽培新技术引进”(08-4-6)。
作者简介:曾艳玲(1980—),女,湖南常德人。讲师,博士研究生,主要从事林业生物技术方面的研究。E-mail:zengyanling110@126.com。
通讯作者:袁德义(1967—),男,湖北随州人。教授,博士,主要从事经济林栽培育种的研究。E-mail:yuan-deyi@163.com。
菲油果 Feijoa sellowiana又名肥吉果、费约
果、凤榴,系桃金娘科菲油果属常绿灌木或小乔木,
起源于巴西,是食用与观赏兼用的果树新种类 [1]。
菲油果枝叶四季常绿,会释放出使人神清气爽、
愉悦快乐的芳香气体 [2],有益于人体健康;其花、
叶均具有极高的观赏价值;其叶的吸尘能力很强,
可净化空气;花瓣可食用,营养丰富,味道鲜美;
果肉甘甜,有菠萝香味,入口醇香绵长,可用以
制作果酱、果冻等食品 [3]。
1890年法国著名植物学及园艺学家 Edouard
菲油果离体快繁再生无菌植株研究
曾艳玲 a,b,袁德义 a,b,范晓明 a,b,任元萍 a
(中南林业科技大学 a.林学院;b.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,湖南 长沙 410004)
摘 要:为给菲油果离体快繁工厂化生产提供科学依据,分别以当年生菲油果嫩枝和无菌种子发芽的带芽茎段
为外植体,在启动、增殖、生根等培养阶段以MS或 1/2 MS为基本培养基,采用不同浓度的 6-BA和 IBA进行
试验,筛选了适用于离体快繁的培养基组合。结果表明:无菌种子发芽的带芽茎段较容易离体快繁,且其增殖
指数高达 2.3;最适的启动培养基组合为MS+ 6-BA 0.5 mg/L,增殖壮苗培养基组合为MS+ 6-BA 0.2 m g/L+
IBA 0.2 mg/L,生根培养基组合为 1/2MS+ IBA 0.5 mg/L。
关键词:菲油果;启动培养;增殖培养;生根培养
中图分类号:S604+.3;727.34 文献标志码:A 文章编号:1003—8981(2012)04—0097—04
Rapid propagation in vitro of Feijoa sellowiana
ZENG Yan-linga,b, YUAN De-yia,b, FAN Xiao-minga,b, REN Yuan-pinga
(a. College of Forestry; b. The Key Lab of Non-wood Forest Products of Forestry Ministry, Central South University of
Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)
Abstract: In order to provide scientifi c basis for factory production of Feijoa sellowiana propagation in vitro, taking
the stems with buds from young shoots and sterile seed germination in F. sellowiana as explants, and using MS and
1/2MS as basic medium, the optimal in vitro rapid propagation medium combination were screened for initiation culture,
multiplication culture, and rooting culture, with different concentrations of 6-BA and IBA. The results show that the
stems with buds from sterile seed germination more easily forme adventitious buds, and the proliferation index is up to
2.3. The optimum initiation medium is MS supplemented with 6-BA 0.5 mg/L, the optimum multiplication medium is
MS supplemented with 6-BA 0.2 mg/L and IBA 0.2 mg/L, and the optimum rooting medium is 1/2MS supplemented with
IBA 0.5 mg/L.
Key words: Feijoa sellowiana; initiation culture; multiplication culture; rooting culture
Andre从巴西引进了空中压条小苗 1株并种植于位
于里维埃拉 (Riviera) 的自家花园里,该植株直至
1897年才开花,而几乎现代所有的费约果栽培品
种均直接或间接来源于此植株的通过空中压条或
实生繁殖的小群体 [4]。但是,要大量繁殖整齐划一
的优良苗木,最佳的方法应是植物组织培养技术。
关于菲油果组织培养的研究报道在国内外已有不
少,但这些研究大多停留在胚胎培养、愈伤组织
诱导等阶段 [5-11]。为给菲油果离体快繁工厂化生产
提供参考依据,为快速提供大量优良种苗而奠定
DOI:10.14067/j.cnki.1003-8981.2012.04.020
98 第 4期曾艳玲,等:菲油果离体快繁再生无菌植株研究
基础,分别采用当年生嫩枝上的带芽茎段和无菌
种子发芽后的带芽茎段进行了组织培养试验研究,
现将试验结果分析报道如下。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验用的组织培养外植体取自 2008年从澳大
利亚引进的 3年生优良菲油果品种“Mammoth”
实生树的当年生枝条和种子无菌苗。
1.2 方 法
1.2.1 材料处理和培养方法
外植体 1:取新生顶芽下第 1~ 2个侧芽,流
水冲洗 30 min,蒸馏水冲洗 2~ 3次,75%酒精
浸泡 30 s,清洗 2~ 3次,75%酒精再浸泡 30 s,
清洗 2~ 3次,0.1%升汞处理 6 min,清洗 2~ 3次,
0.1%升汞再处理 4 min,无菌水冲洗 4~ 5次后,
接种到配方如表1的启动培养基上。每个处理10瓶,
每瓶 2~ 3个外植体。
外植体 2:首先取成熟果实清洗干净后,取出
种子,清洗干净,在 1%次氯酸钠无菌水溶液中浸
泡 12 h左右,再将浸泡过的种子在超净工作台上
用无菌水清洗 4~ 5次,在干燥的灭菌滤纸上吸
水后接种到灭菌过的培养基上。种子培养基为不
添加任何激素的 MS基本培养基。待无菌苗长高
1~ 2 cm、有 2~ 3个侧芽时,取带芽茎段进行
离体快繁试验(配方亦如表 1)。每个处理 10瓶,
每瓶 2~ 3个外植体。
生根培养方式有如下两种:采用①、②号生根
培养基组合(配方见表 1)的培养方式均为试管内
无菌生根培养;采用③号生根培养基组合的培养方
式为,将无根试管苗置于 0.5 mg/L的 IBA溶液中浸
泡 5 s后直接移栽至灭菌基质上进行生根培养。
选取生根 3~ 4条后的无菌苗,先将其在温
室中半开瓶盖驯化 2~ 3 d,取出并洗净根部培养
基,移栽至已灭菌的田园土∶珍珠岩为 2∶ 1的
基质中,先用一次性开顶口的塑料杯保湿 7 d,然
后揭去塑料杯培养至长出 2~ 3片新叶,再移栽
至大田培养。
表 1 不同培养基的配方
Table 1 Formulation of different media
配方编号
No.
启动培养基
Initiation medium
配方编号
No.
增殖培养基
Proliferation medium
配方编号
No.
生根培养基
Rooting medium
Ⅰ MS+ 6-BA 0.5 mg/L A MS+ 6-BA 0.5 mg/L ① MS+ IBA 0.5 mg/L
Ⅱ MS+ 6-BA 1.0 mg/L B MS+ 6-BA 0.2 mg/L+ IBA 0.2 mg/L ② 1/2MS+ IBA 0.5 mg/L
Ⅲ MS+ 6-BA 2.0 mg/L C MS+ IBA 0.5 mg/L ③ 灭菌基质+ IBA 0.5 mg/L
Ⅳ MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ IBA 1.0 mg/L
Ⅴ MS+ 6-BA 1.0 mg/L+ IBA 1.0 mg/L
Ⅵ MS+ 6-BA 2.0 mg/L+ IBA 1.0 mg/L
1.2.2 培养条件
培养温度为(25±2)℃,光照时间 12 h,黑
夜 12 h,光照强度为 2 000 Lx。
2 结果与分析
2.1 不同来源的带芽茎段在不同启动培养基上的
生长差异
外植体 1为当年生嫩枝上的带芽茎段,经过
二步法消毒处理之后将其接种到启动培养基上,
培养 30 d,培养结果如表 2。表 2表明:6个培养
基组合的出芽数均为零,染菌率为 20%~ 40%,
愈伤率为 20%~ 40%,褐化率为 20%~ 80%,其
中Ⅳ号组合的褐化率最高,达 80%。
外植体 2为无菌幼苗上的带芽茎段,将其直
接接种到启动培养基上,培养 30 d,培养结果亦
如表 2。表 2表明:6个培养基组合的出芽率均为
100%,且均未产生愈伤组织,无污染,无褐化。
对比分析外植体 1和外植体 2在 6个培养基
组合上的不同生长情况后可知,虽然有关资料显
示,二步法消毒处理菲油果外植体的抑菌效果较
好 [11],但是,外植体 1的染菌率仍然高达 20%以上,
且出芽率为 0%,这说明上述 6个培养基组合不能
适用于当年生嫩枝上的带芽茎段离体快繁的启动
培养,还需进一步优化。对于外植体 2而言,6个
培养基组合均能达到 100%的出芽率,究其原因,
一方面是零污染零褐化保证了其高出芽率,另一
方面是无菌种子发芽的带芽茎段比外植体 1更幼
嫩,其再生能力更强。试验结果表明,采用无菌
幼苗的带芽茎段进行离体快繁,其繁育效果较好。
2.2 不同增殖培养基对菲油果无菌苗生长的影响
因外植体 1在启动培养阶段均未出芽,所以
在增殖阶段以外植体 2出芽幼苗进行继代培养。
继代培养 30 d后进行观察,结果如表 3。表 3表明,
3个培养基组合上的幼苗均有一定程度的增殖:增
99第 30卷 经 济 林 研 究
殖指数最高的培养基组合为 A号,其次为 B号,
但是 A号培养基组合上的幼苗生长较纤细,新生
叶偏黄,没有 B号组合上的幼苗(如图 1所示)
健壮;而C号培养基组合上的幼苗增殖指数最低,
且有部分植株生根。这说明采用B组增殖培养基,
可将增殖壮苗合二为一,但如果采用 A组增殖培
养基,则需要增殖之后再设计壮苗培养基,以促
进无菌苗的健康生长。
表 3 不同生根培养基和培养方式对菲油果无菌苗生根的
影响
Table 3 Effect of various rooting media and culture
method on rooting of sterile seedlings in
Feijoa sellowiana
生根培养基
配方编号
Rooting
medium No.
培养株数
Number of
plantlets
生根株数
Number of
seedlings with
roots
生根率
Rooting
rate
移栽成活率
Survival rate of
transplanting
① 40 38 95% 80%
② 40 40 100% 95%
③ 40 26 65% 65%
† ③号培养基组合上的生根株数根据成活率判断。
Numbers of seedlings with roots in ③ medium are determined according
to the survival rate of transplanting.
2.3 不同生根培养基和生根方式对菲油果无菌苗
生根的影响
取 B号增殖培养基上的高为 1.5~ 2.5 cm的
菲油果无菌幼苗进行生根培养,生根培养 6 d左右
就有小苗长出根原基,10 d左右就能明显观察到
根系的发育情况,一般为 4条新根同时发育(如
图 2与图 3所示)。生根培养 30 d后观察并统计
无菌苗的生根情况。不同生根培养基对菲油果无
菌苗生根移栽的影响情况如表 3所示。表 3表明:
②号生根培养基相对最优,其上无菌苗的生根率
为 100%,且新生根根尖乳白(如图 3所示),根
系健壮,移栽成活率为 95%(如图 4 所示);
③号瓶外生根的移栽成活率仅为 65%,但还是具
有优化应用的潜力。
3 小结与讨论
桉树是目前我国组织培养工厂化生产较为成
熟的树种之一 [12-13]。虽然菲油果与桉树同属桃金
娘科植物,但是试验中发现,适用于菲油果组培
的培养基与桉树最适培养基有较大的区别,而且
因为外植体性质的差异,菲油果接种前的外植体
消毒步骤已成为组培成功的关键。大多数组织培
表 2 不同外植体在不同启动培养基上的培养结果
Table 2 Culture results of different explants in the various initiation media 个
启动培养基
配方编号
Initiation
medium No.
外植体 1(当年生嫩枝上的带芽茎段)
Explants 1 (Stems with a bud from annual twigs)
外植体 2(无菌幼苗的带芽茎段)
Explant 2 (Stems with a bud from aseptic seedlings)
接种数
Explants
number
愈伤数
Calli
number
出芽数
Bud number
染菌数
Number of
polluted
explants
褐化数
Number
of brown
explants
接种数
Explants
number
愈伤数
Calli number
出芽数
Bud number
染菌数
Number of
polluted
explants
褐化数
Number
of brown
explants
Ⅰ 20 4 0 8 8 30 0 30 0 0
Ⅱ 20 4 0 8 8 30 0 30 0 0
Ⅲ 20 8 0 8 4 30 0 30 0 0
Ⅳ 20 0 0 4 16 30 0 30 0 0
Ⅴ 20 8 0 4 8 30 0 30 0 0
Ⅵ 20 4 0 8 8 30 0 30 0 0
表 3 不同增殖培养基配方对菲油果不定芽生长的影响
Table 3 Effect of various proliferation media on the adventitious bud growth in Feijoa sellowiana
增殖培养基配方编号
Proliferation medium No.
继代培养株数
Number of buds for subculture
新生芽总株数
Number of new buds
增值指数
Proliferation index
无菌苗的生长状况
Growth status of aseptic seedlings
A 60 138 2.3 生长良好,但是茎段较为纤细,新生叶偏黄
B 60 127 2.1 生长良好,新生叶嫩绿健壮
C 60 72 1.2 生长良好,有部分植株生根
图 1 菲油果增殖苗
Fig. 1 Proliferation seedlings in Feijoa sellowiana
100 第 4期曾艳玲,等:菲油果离体快繁再生无菌植株研究
养过程中褐化现象的发生多为外植体所含多酚物
质氧化或代谢过程中分泌有毒物质所致 [14-16]。这
些原因导致的褐化现象,一般都是先从外植体基
部发生的,培养基也会逐渐被褐化 [17]。试验中还
发现,在菲油果栽培植株带芽茎段的组培过程中,
褐化是整株同时发生的,连挽回的余地都没有,
而培养基却没有被褐化。观察中发现,菲油果栽
培植株的嫩叶和茎段均披满银灰色细小绒毛,外
植体处理过程中无法去除,藏匿在绒毛中的细菌
也无法彻底清除干净,这可能是其污染率和褐化
率均高的原因之一。产生褐化现象的另一个原因
可能是其本身基因调控的问题。菲油果体内可能
存在某种致死基因,当嫩茎被切割后诱发致死基
因表达,自然生长的嫩茎愈伤组织其再生能力较
弱,因此,即使产生了愈伤组织最终还是褐化死亡。
而无菌种子发芽的幼苗生命力旺盛,能抵抗致死
基因表达,因此其再生率高。菲油果褐化严重、
出芽困难的具体原因还需要进一步研究。
在增殖培养阶段,虽然采用的外植体均为通
过种子无菌发芽而获得的无菌苗,但是因为启动
阶段所采用的培养基配方不同,在增殖阶段即使
采用相同培养基,生长状态也存在一定的差异。
譬如,Ⅰ号启动培养基上生长的无菌苗,在 B号
增殖培养基上生长状态最优,而Ⅲ号启动培养基
上生长的无菌苗则在 C号增殖培养基上生长状态
最好。以高浓度分裂素培养基启动的无菌苗在后
期继代培养时继续采用高浓度分裂素,则会产生
愈伤组织,影响植株生长。这些现象说明植物激
素有累加效应,上一阶段浓度过高会一直延续到
下一阶段,因此下一阶段需要适当降低该激素的
使用浓度甚至不使用该激素。
试验结果表明,最优启动培养基组合为MS+
6-BA 0.5 mg/L,而增殖壮苗培养基组合为MS+
6-BA 0.2 mg/L+ IBA 0.2 mg/L,生根培养基组合
为 1/2MS+ IBA 0.5 mg/L。而瓶外生根的虽然成
活率不及其他瓶内生根移栽的高,但就工厂化生
产组培苗而言,这是一种节省成本缩短成苗周期
的方法之一,因而可以在本研究的基础上对取苗
生根时间、生长调节剂种类、生长调节剂浸泡时
间的长短和光照时间、光照强度等因素进行优化,
从而提高成活率。
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图 2 菲油果无菌生根苗
Fig. 2 Aseptic seedlings with roots in Feijoa sellowiana
图 3 菲油果无菌苗根系
Fig. 3 Roots of aseptic seedlings in Feijoa sellowiana
图 4 菲油果移栽苗(已生新叶)
Fig. 4 Transplant seedlings in Feijoa sellowiana (with new
leaves)
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