全 文 ：2,4-D对扁穗牛鞭草幼穗离体培养的影响
徐耀华， 刘 琳， 陈 菲， 刘晓波， 杨春华
（四川农业大学动物科技学院，四川 雅安 625014）
摘 要：以雅安扁穗牛鞭草的幼穗为外植体，研究了 2,4-D 浓度和不同取材部位对愈伤组织诱导的影响以及继代培养时不同
浓度的 2,4-D 对愈伤组织增殖、分化、生根的影响。结果表明：以幼穗下部为外植体接种在 MS+2,4-D 7.0 mg/L 培养基中，颗粒状愈
伤组织的诱导率高达 100.00%；MS+2,4-D 1.0 mg/L 是幼穗愈伤组织较为适宜的继代增殖培养基，在该培养基上颗粒状胚性愈伤组
织的出愈率为 89.44%，愈伤组织的绿苗分化率和生根率都可达 100%，平均绿芽点数和生根数等均极显著高于其他处理。
关键词：扁穗牛鞭草； 幼穗； 2,4-D； 愈伤组织； 继代； 分化
中图分类号：S812 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2013）06-0022-03
Effect of 2,4-D on plant regeneration from immature
inflorescence of Hemarthia compressa
XU Yao-hua, LIU Lin, CHEN Fei, LIU Xiao-bo, YANG Chun-hua
(College of Animal Science and Technology, Sichuan Agriculture University, Ya ’an 625014, China)
Abstract: In order to develop an efficient and reliable tissue culture system for warm-season forage grass Hemarthria compressa, an
efficient plant regeneration system via callus induction was established using immature inflorescence as the explants. The frequency of
callus induction reached 100.00% in the callus induction medium (MS) with 7 mg/L 2,4-D by taking the lower immature inflorescence.
The highest embryonic callus formation reached 89.44% in the subculture medium (MS) with 1 mg/L 2,4-D. The frequency of green plant
differentiation and rooting reached 100.00% of the callus after subculture on MS with 1 mg/L 2,4-D, the average number of green buds
and toots significantly more than other treatments. The results would be useful for development of transgenic H. compressa plants.
Key words: Hemarthia compressa; immature inflorescence; 2,4-D; callus; subculture; differentiation
扁穗牛鞭草〔Hemarthia compessa（L.F.）R. Br.〕是禾本
科黍亚科牛鞭草属多年生根状茎草本植物， 主要分布于
热带、亚热带地区及北半球的温带湿润地区，是一种高产
优质、适应性广、抗逆性强的暖季型青绿饲草[1]。 扁穗牛鞭
草自然结实率非常低 [2]，发芽率也几乎为零，主要以营养
繁殖为主。 目前扁穗牛鞭草的育种方式单一，仅局限于无
性系重复选择、栽培驯化等方式。 而通过组织培养产生无
性系变异或导入优良基因可以加速新品种的选育。
国内外学者普遍认为在禾本科植物组织培养中，幼
穗、成熟胚为最适外植体，其胚性愈伤组织诱导率和植株
再生率高于叶片、茎段、胚轴、花药等其他外植体材料。
Vander 等 [3]报道了草地早熟禾成熟种子及幼穗组织培养
的结果，在相同的试验条件下，采用幼穗作为外植体其再
生率高达 79%，而成熟种子的分化率只有 3%。 赵智燕等[4]
以高羊茅的幼穗、叶尖、幼茎和幼节为外植体在相同条件
下进行愈伤组织的诱导， 结果只有幼穗可以诱导出愈伤
组织且诱导率高达 94%。Yadav 等[5]以蒺藜草的种子、茎尖
和幼穗为外植体在相同条件下进行组织培养， 发现只有
以幼穗可以诱导出高频率的胚性愈伤组织。 以黑麦草和
海滨雀稗的幼穗为外植体都获得了较高的愈伤组织诱导
率和植株再生率[6-7]。
迄今为止，国内关于扁穗牛鞭草组织培养技术的报道
较少，刘金平等 [8]以广益扁穗牛鞭草幼茎为外植体建立了
扁穗牛鞭草的再生体系， 但主要通过 6-BA 和 NAA 使外
植体直接分化不定芽形成再生植株，而不是由愈伤组织分
化而成的再生苗。本试验以雅安扁穗牛鞭草的幼穗为外植
体，探讨不同浓度 2,4-D、不同取材部位对幼穗愈伤组织
诱导的影响，继代培养时不同 2,4-D 浓度对愈伤组织增殖
及植株再生的影响，以期建立以雅安扁穗牛鞭草幼穗为外
植体经愈伤组织诱导、愈伤组织继代、愈伤组织分化、再生
苗生根的组织培养体系，为利用生物技术选育新品种奠定
基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为雅安扁穗牛鞭草（H. compressa cv. Yaan）
幼穗，来自四川农业大学草学系科研基地。
以 MS 培养基为基本培养基， 每升添加蔗糖 30 g、琼
脂 5.8 g，调整 pH值为 5.8。
1.2 试验方法
1.2.1 愈伤组织的诱导培养 （1）不同浓度 2,4-D。 晴天
上午 10：00 左右， 采集雅安扁穗牛鞭草的幼穗带回实验
室，流水冲洗 1 h 后用 75%酒精表面消毒 10 s，再用加有
几滴吐温的 0.1%HgCl2溶液消毒 8 min、 无菌水漂洗 4~5
次，最后用无菌滤纸吸去材料表面的水分，用消毒灭菌的
手术刀和镊子剥出幼穗，切取小穗下部约 5 mm 的小段接
收稿日期：2013-01-27
基金项目：国家科技支撑计划项目（2011BAD17800）
作者简介：徐耀华（1986-），女，在读硕士生，E-mail：xuyh24@126.
com
通讯作者：杨春华（1969-），女，博士，教授，E-mail：ychh@sicau.
edu.cn
广东农业科学 2013 年第 6 期22
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.06.044
愈伤组织
生长质量
+++
++
++
+
+
愈伤组织生长状态
乳白色或黄色，颗粒状
乳白色或黄色，颗粒状
淡黄色，颗粒状，少许瘤状突起
红褐色或褐色，块状
褐色，块状
出愈率
（%）
89.44aA
69.76bB
50.73cC
26.59dD
10.70eE
2,4-D 浓度
（mg/L）
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
表 1 不同浓度 2,4-D 对愈伤组织继代培养的影响
注：（1）“+”表示长势差，生长速度缓慢；“++”表示长势中等，生
长速度较快；“+++”表示长势良好，且生长速度快。 （2）同列数据后
小写英文字母不同者表示差异显著， 大写英文字母不同者表示差
异极显著，表 2、表 3 同。
100
80
60
40
20
0
1 3 5 7 9
2,4－D 浓度（mg/L）
图 1 不同浓度 2,4-D 对幼穗愈伤组织诱导的影响
诱
导
率
（ %
）
100
80
60
40
20
0
下部 中部 顶部
幼穗取材部位
图 3 不同取材部位对幼穗愈伤组织诱导的影响
诱
导
率
（ %
）
100 98.71
70.39
种于添加有不同浓度 （0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 mg/L）2,4-D
的 MS培养基中进行愈伤组织诱导。 每个处理接种 10瓶，
每瓶 3 段，3 次重复，在 25（±2）℃暗培养 30 d 后统计出愈
率， 每 3 d 观察 1 次愈伤组织的出愈和生长状况， 下同。
（2）不同取材部位。 将消毒灭菌后的小穗按不同部位（下
部小穗：离穗轴约 10 mm；中部小穗：离穗轴 10~20 mm；
上部小穗：离穗轴 20 mm 以上部分）切成约 5 mm 的小段，
接种于（1）中筛选出的最适诱导培养基中。
1.2.2 愈伤组织的继代培养 将同一处理且生长状况一
致的愈伤组织转接入含有不同浓度（1.0、3.0、5.0、7.0、9.0
mg/L）2,4-D 的继代培养基中，每个处理接种 10 瓶，每瓶
接种 4个愈伤组织，3次重复，25 （±2）℃暗培养 20 d 后统
计出愈率，每 3 d观察 1次愈伤组织的出愈和生长状况。
1.2.3 愈伤组织的分化培养 将 1.2.2各处理的愈伤组织转
入 MS+6-BA1.0 mg/L+NAA0.2 mg/L培养基中进行分化培养，
每 20 d更换 1次培养基，在 25（±2）℃、2 000~3 000 lx、光照
16 h/d条件下培养 30 d后，统计愈伤组织的绿苗分化率。
1.2.4 再生苗的生根培养 将 1.2.3 各处理分化出的幼苗
转接入 1/2MS 培养基中，培养条件为 28（±2）℃、2 000~
3 000 lx、16 h/d。 30 d后统计各处理再生苗的生根情况。
2 结果与分析
2.1 愈伤组织的诱导
2.1.1 不同浓度 2,4-D 对愈伤组织诱导的影响 接种 7
d 后，添加有 2,4-D 处理的幼穗开始膨大并有少许颗粒状
愈伤组织长出。 继续培养，外植体表面陆续产生淡黄色、
表面湿润的颗粒状愈伤组织。 在不含 2,4-D 的培养基中，
幼穗不能形成愈伤组织；在不同浓度 2,4-D 处理下，各处
理间差异达到极显著水平。 随着 2,4-D浓度升高，愈伤组
织出愈率逐渐上升，当 2,4-D 浓度达到 7.0 mg/L 时，愈伤
组织出愈率最高、可达 99.28%，5.0 mg/L 和 7.0 mg/L 处理
的愈伤组织质量最好，呈乳黄色的颗粒状且生长迅速。 当
2,4-D 浓度大于 7.0 mg/L 后，愈伤组织出愈率又开始极显
著下降，愈伤组织多为浅白色水渍状、生长缓慢（图 1和图
2，封二）。 综合愈伤组织的出愈率和质量可知，MS+2,4-D
7.0 mg/L 为最适诱导培养基。 此外， 在试验中还发现，在
2,4-D 为 3.0 mg/L 时，部分外植体的一端上翘，另一端依
附在培养基上，并不产生愈伤组织。 将此外植体转入分化
培养基中光照培养 15 d 后， 外植体周围开始有不定芽长
出，继续培养可形成完整的再生苗。
2.1.2 不同取材部位对愈伤组织诱导的影响 接种 7 d
后，取自幼穗中部和下部的外植体开始膨大，并逐渐有颗
粒状的愈伤组织长出，继续培养可获得淡黄色致密的颗粒
状愈伤组织。 但取自幼穗顶部的外植体无膨大现象，仅在
端口处有白色颗粒状的愈伤组织长出，靠近穗顶处则有毛
状根长出， 继续培养也只有少数可以长出胚性愈伤组织。
结果表明：下部小穗和中部小穗出愈率差异显著，顶部小
穗和中部、下部小穗出愈率都呈极显著差异，出愈率表现
为下部＞中部＞顶部（图 3）；小穗下部和中部是扁穗牛鞭草
幼穗较理想的外植体。
2.2 愈伤组织的增殖
从表 1可以看出，不同浓度 2,4-D 对愈伤组织的继代
培养具有极显著的影响；在含不同浓度 2,4-D 的继代培养
基中， 愈伤组织表现出和启动培养阶段相反的发展趋势
（表 1 和图 4，封二），愈伤组织出愈率随着 2,4-D 浓度的
升高而逐渐降低， 在愈伤组织启动培养阶段愈伤组织出
愈率最高的 MS+2,4-D7.0 mg/L 的培养基在继代培养中愈
伤组织的出愈率仅 26.59%， 而在初代培养中出愈率最低
的 MS+2,4-D1.0 mg/L 培养基在继代培养中愈伤组织出愈
率却最高，达 89.44%。 因此 MS+2,4-D 1.0 mg/L 是幼穗愈
伤组织较为适宜的继代增殖培养基。
2.3 愈伤组织的分化
接种 5 d 后，1.0、3.0 mg/L 2,4-D 处理的愈伤组织开始
陆续出现绿色芽点，继续培养 15 d后开始长出绿苗。 而 5
mg/L 2,4-D处理则在接种 10 d后才开始长出少量不定芽。
23
C M Y K
生长状况
不定芽萌发迅速数量多呈簇状
不定芽萌发较快但数量较少
不定芽萌发缓慢且数量很少
绿苗分化
率（%）
100.00aA
56.43bB
37.29cC
0dD
0dD
平均绿芽
点（个）
16.75
5.34
1.32
0
0
接种的愈伤
组织数（块）
38
42
37
31
35
2,4-D
浓度
（mg/L）
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
表 2 不同浓度 2,4-D 对愈伤组织分化的影响
根的质量
细而长，利于营养和水分的吸收
多细而长，利于营养和水分的吸收
多肥而粗，不利于营养和水分的吸收
根出现
时间（d）
5
16
17
生根数量
（条）
4.9aA
3.7bB
2.5cC
生根率
（%）
100.00aA
82.35bB
25.71cC
2,4-D
浓度
（mg/L）
1.0
3.0
5.0
表 3 不同浓度 2,4-D 对再生苗生根的影响
7.0、9.0 mg/L 2,4-D处理则一直无不定芽出现（封二）。 试验
结果表明， 愈伤组织继代培养过程中 2,4-D浓度对愈伤组
织的绿苗分化具有极显著的影响。 绿苗分化率和平均绿芽
点数随继代时 2,4-D浓度的升高而逐渐降低（表 2）。
2.4 再生苗的生根
本试验结果（表 3）表明，2,4-D 浓度对再生苗的生根
率、生根数和生根所需天数有极显著影响，经低浓度 2,4-
D处理所得再生苗在生根率、生根数量和生根所需时间极
显著高于高浓度 2,4-D处理所得再生苗，根的质量也比较
好，更利于移栽成活。
3 讨论
3.1 大多数禾本科植物必须在含有 2,4-D的条件下，通过
对内源生长素水平的调控和平衡来启动细胞分裂和胚性
潜力的诱导，并促进体细胞胚的早期发育[9]。 高羊茅[4]、黑麦
草[6]、星星草[10]、小麦[11]、玉米[12]等禾本科植物都在 2,4-D的单
独作用下获得了较高的愈伤组织诱导率。在本试验中，2,4-
D浓度对幼穗的诱导率有极显著的影响。在一定范围内，幼
穗的诱导率随 2,4-D 浓度的升高而升高，最高（99.28%）且
质量最好的愈伤组织出现在 7.0 mg/L 2,4-D处理中。 赵智
燕等 [4]在高羊茅幼穗的愈伤组织诱导中发现，在一定范围
内幼穗的诱导率随 2,4-D浓度的升高而升高。
继代过程中，2,4-D 浓度对愈伤组织的出愈率、 质量
及后续的分化和生根也有极显著影响， 只有较低浓度的
2,4-D（≤3.0 mg/L）才能保持愈伤组织胚胎的发生能力和
生根能力。 高浓度 2,4-D（≥7.0 mg/L）则直接导致愈伤组
织褐变死亡进而丧失分化能力。 5 mg/L 处理的愈伤组织
虽然在继代培养时能长出淡黄色颗粒状愈伤组织， 但绿
苗分化率和生根率都比较低。 出现这种情况主要是由于
诱导培养时愈伤组织中已经积累了较高浓度的 2,4-D。 在
继代培养时， 过高的激素浓度反而阻碍了愈伤组织细胞
的分裂增殖，使诱导率降低，愈伤组织质量下降。 继代时
低浓度的 2,4-D 可以使高羊茅幼穗愈伤组织获得较高的
胚性愈伤组织出愈率和绿苗分化率 [4]，与本结果结果一
致。 李静等[13]发现，随着愈伤组织培养阶段 2,4-D 浓度的
增加，荠菜愈伤组织的绿苗分化率降低。
3.2 幼穗的不同取材部位对愈伤组织诱导率的影响也极显
著，其中以幼穗下部的诱导率最高、达 100%，幼穗中部的诱
导率也高达 98.71%，上部小穗的诱导率却低得多，愈伤组织
的质量也差，不利于后继培养。 这与高振宇等[14]的结论一致，
可能是因为营养物质、 内源激素等在幼穗不同部位的分布
不同，也可能由于上部小穗纤维素含量较高导致的。
植物生长素 2,4-D 对扁穗牛鞭草幼穗的愈伤组织诱
导、继代和质量都有显著影响，进而影响到后续的愈伤组
织分化和再生苗生根。 以扁穗牛鞭草中部或下部小穗为
外植体， 接种于 MS+2,4-D 7.0 mg/L 中进行愈伤组织诱
导，在 MS+2,4-D 1.0 mg/L 培养基中进行愈伤组织的继代
增殖，再接种于分化和生根培养基，可以获得高频率的植
株再生体系。
参考文献：
[1] 王显.牧草栽培学[M]:北京,中国环境科技出版社,2001:287.
[2] 傅仙桃,杨春华,陈灵鸷,等.广益牛鞭草花粉特性及结实性研究[J].
草业学报,2008,17(2):61-67.
[3] Vander V P, Zeal M A C M, Creemers -Molenaar. Somatic
embryogenesis and plant regeneration in inflorescence and seed
derived callus culture of Kentucky bluegrass [J]. Plant Cell
Report, 1989(7): 644-647.
[4] 赵智燕,潘俊松,何丽亚.等.两个高羊茅无性系的营养器官组织
培养及再生体系的建立[J].草业学报,2009,18(5):168-175.
[5] Yadav C B, Jha P, Bhat C V. et al. Somatic embryogenesis
and regeneration of Cenchrus ciliaris genotypes from immature
inflorescence explants[J]. Biologia Plantarum, 2009, 53(4): 603-
609.
[6] 杨爱芳,何春梅,张举仁,等.黑麦草幼穗离体培养基植株再生[J].
草业学报,2004,13(5):84-90.
[7] Isaac N, Maria G, Fredy A. The effect of auxin type and
cytokinin concentration on callus induction and plant
regeneration frequency from immature inflorescence segments of
seashore paspalum(Paspalum vaginatum Swartz)[J]. In Vitro Cellular
and Developmental Biology. Plant, 2008, 44(6): 480-486.
[8] 刘金平,张新全 .扁穗牛鞭草组织培养体系建立 [J].中国草地学
报,2007,29(2):50-53.
[9] 朱至清.植物细胞工程[M].北京:化学工业出版社,2003:28.
[10] 李晓玲,李克秀 ,于晓明 .星星草和朝鲜碱茅组织培养体系的建
立[J].中国草地学报,2010,32(6):90-93.
[11] 林国梁,李佳春,王兴珍等.2,4-D 和干燥处理对小麦成熟胚愈伤
组织诱导与分化的影响[J].麦类作物学报,2012, 32(5):858-862.
[12] Huang X Q, Wei Z M. High -frequency plant regeneration
through callus initiation from mature embryos of maize
(Zea Mays L.)[J]. Plant Cell Reports, 2004, 22(11): 793-800.
[13] 李静 ,李学强,贾毛毛,等 .6-BA、NAA 和 2,4-D 不同配比对荠菜
愈伤组织诱导 、生长及植株再生的影响 [J].植物生理学报 ,
2012,48(2):141-146.
[14] 高振宇,黄大牛.影响籼稻幼胚愈伤组织形成与植株再生的若干
因素[J].植物生理学通讯,1999,35(2):113-115.
24
C M Y K