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白鹤芋花丝体细胞胚的诱导及快繁技术



全 文 :中国农学通报 第 ! 卷 第 # 期 !$$% 年 # 月
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白鹤芋是天南星科,白鹤芋属,多年生草本植物。
高25~40cm,叶片长椭圆状披针形,两端渐尖,具明显
中脉,深绿色,叶柄长,叶柄基部具鞘。春、夏开花,花
葶直立,肉穗花序白色,外被乳白的佛焰苞片。极耐
荫,忌阳光直射,叶色四季常青。开花时,佛焰苞片薄
似蜡,为优美的室内观叶、观花植物,观赏价值极高。
白鹤芋繁殖一般采用分株和播种方法。分株繁殖时,
生长健壮的植株两年可以分株1次,繁殖系数极低。
应用播种方法繁殖也比较困难,因为白鹤芋在自然状
态下很难自然结实,需经人工授粉才能得到种子,种
子采收后,应立即播种,在播种时如遇到低温,种子易
腐烂。组织培养是白鹤芋非常有效的繁殖方法[1]。
众所周知,对于植物组织培养外植体的形态发生
而言,体细胞胚发生途径较器官发生途径有明显的优
点[2]。在天南星科植物中,体细胞胚发生有过报道,火
鹤(!#$%&’%( )*+,&-,&’.%()[3]利用叶片、花烛(/!
#+%&’%( 01&0,0%()[4]利用花瓣、半夏属植物 2’,33’0
4,10#’),*#0[5]利用种子作外植体诱导出体细胞胚。花丝
含有敏感细胞可以诱导出体细胞胚,这在多种植物上
已有报道,如欧洲七叶树(/,)*%3%) +’445*0)#0%()[6]、
现代月季(65)0 +78&’1,)[7]、木槿(9’8’)*%) )7&’0*%))[8]
等。2004—2005年,笔者在杨凌职业技术学院与比利
时佛拉芒国外教育计划协会园艺合作项目——植物组
织培养实验室,就不同的激素组合和花序的不同发育
时期,以及雄蕊在花序上的位置等因素,对花丝体细胞
胚诱导的影响作以研究探讨。
! 材料和方法
. 材料 实验材料为比利时根特技术学院温室提供
的白鹤芋品种“stephanie”和“max”。取开花前不同发
育阶段的肉质花序为外植体。白鹤芋肉质的花轴上着
生无柄的两性花,每个雌蕊周围有三枚雄蕊和鳞片。
尚未开放的花序发育可分为三个阶段。阶段1:淡绿色
白鹤芋花丝体细胞胚的诱导及快繁技术
秦静远
(杨凌职业技术学院,陕西杨凌712100)
摘 要! 适合白鹤芋两种基因型的雄蕊花丝体细胞胚诱导的培养基是 89:;<=$.$%>?*@:ABB.%>?*@!
体细胞胚发生于花丝基部幼嫩的雄蕊!其花丝细胞较敏感!易于诱导体细胞胚的发生C!D后!将形成
的体细胞胚转接至培养基 89:EFGB!>?*@:ABB$.$%>?*@上诱导次生体细胞胚发生 再过 C!D!它们就
可以诱导成苗 最好的诱导体细胞胚成苗培养基是 89无激素培养基
关键词!白鹤芋#花丝#胚胎发生#快繁
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基金项目!杨凌职业技术学院——比利时佛拉芒国外教育计划协会(YLVTC—VVOB)园艺合作项目基金资助。作者简介!秦静远,男,1968年出生,在读硕士
研究生,讲师。主要从事植物组织培养教学和科研工作。先后发表论文10余篇。E-mail:qinjy2000@yahoo.com.cn.。通信地址:陕西省杨凌农业高新技术示范
区西农路10号,杨凌职业技术学院农学系。收稿日期!2005-04-12。修回日期:2005-05-10。
农业生物技术科学 !! !
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.21No.92005September
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的花序,无肿胀的雌蕊;阶段2:白色花序,轻微肿胀的
雌蕊;阶段3:白色花序,肿胀的雌蕊,苞片几乎开放。
5)6 方法
5)6)5 外植体消毒 将处于开花前不同发育阶段的幼
嫩花序切下,移至超净工作台中,剥去苞片,浸入70%
酒精溶液中10s,用2%NaClO溶液 (加0.005%洗涤
剂)灭菌20min,无菌水冲洗3次,再用无菌滤纸吸干
水分备用。在灭菌过程中将灭菌瓶置于电磁搅拌器上
进行搅拌,以赶走粘附在外植体上的气泡,提高灭菌
效果。
5)6)6 接种及诱导初代体细胞胚 诱导初代体细胞胚
所使用基本培养基为MS,同时附加不同浓度TDZ和
NAA,同时附加30g/L蔗糖,7g/L琼脂,pH5.8。经高压
灭菌后(121!,20min),于无菌情况下,将尚未凝固的
培养基分装至直径为6cm的培养皿(使用前经湿热灭
菌)中,培养基厚度为1.5~2mm。
在无菌状态下,将花序切成三段:顶部、中部、基
部。在解剖镜下,左手持镊子固定花序,右手持解剖刀
解剖肉质花穗,将花丝连同花药一起切下,用解剖刀
直接将其接种在上述培养基上。每个基因型在一种培
养基接种量为270枚(每个培养皿30枚3部位#3
发育阶段)。注意切割材料时不要使花药受伤。因为在
雄蕊中,花丝和花药壁是二倍体,而花粉粒则是单倍
体,若花粉粒发生脱分化则会在培养物中出现混倍现
象。接种后用胶带封口,以防止培养皿盖与底不慎打
开而造成污染。然后培养在温度为(20$2)%的黑暗
中,以诱导初代体细胞胚的发生。
1.2.3次生体细胞胚的诱导 初代培养接种后42d,将
形成的花丝初代体细胞胚转接入MS附加不同浓度
6-BA和NAA组合的培养基中,诱导次生体细胞胚胎
的发生。转接时,注意用手术刀将雄蕊上的花药切掉,
将花丝连同初代体细胞胚一起接种在培养基上。培养
容器同样使用6cm的培养皿。培养温度(23&2)’,每
天16h光照,8h黑暗,光照度2000~3500Lx。
5)6)7 诱导体细胞胚成苗 继代培养42d,将诱导形成
的次生体细胞胚团切成小块,转接至无细胞分裂素和
生长素的MS固体或液体培养基上,同时在培养基中
附加 0、0.5mg/L、1mg/L的 ABA。培养容器为 250ml
的三角瓶。培养温度(23(2)),16h光照,8h黑暗,光
照度2000~3500Lx。液体培养以8~10rpm进行振荡培
养,诱导体细胞胚长大成苗。
5)6)8 炼苗 在小苗长至株高为 7*9 时! 移至温室中
进行炼苗 首先打开瓶盖,注入约1cm高的自来水驯
化4d,然后用自来水冲洗掉培养基。冲洗时,可将纱布
绑在水龙头上,使水流减缓,防止水流过大伤及幼苗。
移栽至泥炭与珍珠岩1:1的混合基质中。泥炭使用前
要进行湿热灭菌,灭菌温度为60*,30min。基质中添
加CaCO3调剂pH为5.7~6.0,使用量为700g/m3。用塑
料薄膜保湿,置于温室中炼苗,7d后揭去薄膜。每隔
7d用1/8MS(不含有机物质)液体培养基浇灌一次。
! 结果与分析
6)5 不同激素组合对花丝体细胞胚胎诱导的影响 通
过系列试验,得出 MS附加 0.05~0.10mg/LTDZ和
1~2mg/LNAA适合于白鹤芋品种“stephanie”和“max”
表 不同激素组合对花丝体细胞胚胎诱导的影响
初代体细胞胚的诱导(表1)。在NAA2mg/L时形成的
愈伤组织较多,体细胞胚形成的几率有所下降。根据
各培养基上外植体的情况,筛选出 MS+TDZ0.
05mg/L+NAA1.5mg/L最适合于两种基因型白鹤芋花
丝初代体细胞胚的诱导。在接种7d即可看到有些外
植体在花丝基部切口处形成肿胀的愈伤组织,17~21d
即可形成体细胞胚,在不同激素的培养基上形成的时
间并不相同。体细胞胚发生于肿胀的花丝基部,两种
基因型的诱导情况稍有不同。
6)6 不同发育阶段对花丝体细胞胚胎诱导的影响 以
培养基 MS+TDZ0.05mg/L+NAA1.5mg/L上的情况统
计比较得出,基因型“Stephanie”发育阶段1较阶段2
形成较多的体细胞胚,而阶段2较阶段3形成较多的
体细胞胚(表2)。由此可以得出,不同发育阶段花序的
花丝对激素的应答明显的不同,发育早期阶段的花
序,其花丝较发育期较晚的花序,敏感性较强,易于诱
导出体细胞胚胎。
6): 不同位置对花丝体细胞胚胎诱导的影响 以培养
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基 MS+TDZ0.05mg/L+NAA1.5mg/L上的情况统计比
较得出,基因型“Stephanie”花丝在肉穗花序上的位置
对体细胞胚的诱导也有影响。在同一肉穗花序上,不
同部位的雄蕊发育程度也不同,愈往上,其发育程度
愈幼嫩。上部幼嫩雄蕊的花丝较下部的敏感,易于诱
导出的体细胞胚,且诱导出的数目也较多(表3)。
!.8 不同激素组合对次生体细胞胚胎诱导的影响 以
MS附加不同浓度6-BA与NAA的组合对于次生体
细胞胚的诱导是有效的,尤其是在培养基
MS+6-BA2mg/L+NAA0.05mg/L上次生体细胞胚形成
的较多(表4),说明该激素浓度组合适合于两种基因
型白鹤芋次生体细胞胚的诱导,同时可以用于白鹤芋
的快速繁殖。
在花序的发育阶段和雄蕊位置之间,对体细胞胚
诱导未发现明显的相互影响。
!.% 体细胞胚成苗 尽管ABA已应用于数种植物诱
导体细胞胚长大成苗[9],在笔者的实验中得出相反的
结论。经过10周的培养,在附加0.5mg/LABA的培养
基上,无生长迹象,附加1mg/LABA会引起外植体的
死亡,这与前人的实验结果一致[10]。由实验笔者得出
无激素的MS培养基适合于白鹤芋体细胞胚胎的生
长,能顺利的长大成苗。液体振荡培养对体细胞胚胎
的分离无明显提高。
幼苗移栽后,在温室中进行遮荫培养,苗能正常生
长长大,成活率为84.5%。
! 小结
体细胞胚的诱导已应用于各种目的,其突出的特
点在于体细胞胚的单细胞起源性,是良好的基因转化
受体和突变体筛选材料,可以有效地避免其他形态发
生途径容易产生的嵌合现象,同时体细胞胚胎发生途
径形成的植株在遗传上是相对稳定的,这一点对于无
性系的建立是非常重要的。TDZ的细胞分裂素活性源
于对细胞分裂素氧化酶的抑制作用,后者通过氧化作
用减少内源性细胞分裂素[11]。TDZ用于多种植物体细
胞胚的诱导[12]。白鹤芋的幼嫩花丝在含有TDZ的培养
基上可诱导体细胞胚的发生,不同发育时期和不同位
置的花丝,对激素的应答表现也不同,发育早期及同
一花序上部的花丝易于诱导出体细胞胚。在无激素的
MS固体培养基上,可长成小植株,植株在温室中可正
常的发育。同时由于体细胞胚的发生途径比器官发生
途径有较高的再分化率,该方法适用于白鹤芋的组织
培养快速繁殖。存在问题是所形成的次生体细胞胚在
增殖过程中的分离现象不是非常理想,如何提高其分
离程度有待进一步探讨。
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