全 文 ：文章编号:　0490-6756(2005)06-1238-05
收稿日期:2005-04-09
基金项目:四川大学-香港大学联合科研项目和四川省应用基础项目(03JY029-090-2)
＊通讯作者
西红花柱头状物再生条件的优化
赵婷婷 ,唐 琳 ,肖海波 ,严 琛 , 陈 放＊
(四川大学生命科学学院 ,成都 610064)
摘要:以西红花(Crocus sativus L .)的花被和花柱为外植体诱导培养花柱柱头状物 ,以 MS +
NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 4%+琼脂 0.8%和 B5+KT 5mg·L-1 +IAA 4mg·
L-1+2 ,4-D 1mg·L -1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖6%+琼脂 0.8%为诱导培养基 ,选取不同长度
的顶芽 ,在不同的温度 、光照条件 ,以及蔗糖梯度浓度条件下 ,对柱头状物再生的条件进行优
化.结果表明 ,在培羊基 MS+NAA 5mg·L-1 +6-BA 5mg·L-1+蔗糖 6%+琼脂 0.8%上 ,
18℃,黑暗条件下培养 ,花被柱头状物再生的诱导率达 75.0%.
关键词:西红花;柱头状物;顶芽长度;光照;温度;蔗糖浓度
中图分类号:Q943　　　文献标识码:A
　　西红花(Crocus sativus L.)系鸢尾科番红花属多年生草本植物 ,原主产于西班牙 、希腊 、伊朗及欧洲南
部各国 ,印度 、日本也有栽培 ,我国栽培较少.在我国古医籍中因其出自西域 ,所以西红花又名番红花;近代
以来 ,西红花从地中海沿岸取道印度经西藏传入我国内地 ,故又称藏红花.西红花因其重要的经济价值 ,素
有“植物黄金”之称.在国外 ,西红花最初仅是作为染料栽培 ,公元前 23世纪即有使用记载 , 19世纪以来 ,
用西红花来调色已经非常普遍.由于其独特的香味 ,更被许多国家作为香料使用 ,广泛应用于食品工业 、美
容化妆品工业中.而西红花的药用价值 ,则受到了越来越多的关注.其药用部位为干燥柱头 ,有活血化瘀 、
散郁开结 、凉血解毒等功效 ,在亚洲和欧洲都有很长的药用历史.柱头中的有效化学成分 ,如西红花甙 、西
红花苦甙 、西红花酸和西红花醛具有明显的抗癌作用 ,能破坏 DNA 合成酶系 ,抑制癌细胞 DNA和 RNA
的生成[ 1] ,以及抑制细胞蛋白激酶的活性和原癌基因的表达[ 2] ,近年来成为新型抗癌药物的研究热点.但
是用传统的栽培方式生产西红花 ,产量很低 ,每亩不足 1kg ,因此珍稀昂贵 ,价格居高不下 ,高达 2000美元
/ kg ,而且它对生长条件的要求严格 ,存在严重的退化现象 ,品质下降 ,造成种质资源短缺 ,这已成为西红
花开发利用中亟待解决的问题.西红花柱头状物的离体培养 ,是解决其种质资源短缺的重要途径之一.在
已有的报道中 ,柱头状物的诱导率低且数量少 ,最高诱导频率为 60%[ 3] .我们对西红花柱头状物再生的条
件进行优化 ,最高频率达到 75%,为工业化大规模生产奠定一定的基础.
1　材料和方法
1.1　材料
　　西红花球茎的幼嫩顶芽 ,长度分别为 20 ～ 30mm , 50 ～ 60mm.来自四川大学生命科学院栽培基地.
1.2　方法
1.2.1　外植体的获得　从西红花的球茎中取出顶芽 ,清水漂洗.在超净工作台上用 70%的酒精浸泡 30s
2005年 12月
第 42卷第 6期
四川大学学报(自然科学版)
Journal of Sichuan University (Natural Science Edi tion)
Dec.2005
Vol.42　No.6
后 ,再用 0.1%升汞消毒 8min ,然后剥去最外层芽鞘 ,再用 0.05%升汞消毒 5min ,用无菌水洗 3 ～ 4次 ,每
次浸泡约 2min ,并轻微振荡.将消毒好的顶芽用滤纸吸去多余水分后 ,取出花被 、花柱 ,将长的花柱切成
0.5cm左右的小段 ,分别接种于培养基上.
1.2.2　不同外植体长度实验　顶芽长度分别为 20 ～ 30mm ,50 ～ 60mm的花被 、花柱 ,诱导培养基为:(A)
MS+NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 4%+琼脂 0.8%;(B)B5mg·L -1+KT 5mg·L-1+IAA 4mg
·L-1+2 ,4-D 1 mg·L-1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖 6%+琼脂 0.8%.18℃,黑暗条件下培养.
1.2.3　黑暗/光照和温度实验　顶芽长度为 20 ～ 30 mm 的花被和花柱 ,诱导培养基分别为:(A)MS +
NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 4%+琼脂 0.8%;(B)B5 +KT 5mg·L-1+IAA 4mg·L-1 +2 ,4-
D1mg·L-1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖 6%+琼脂 0.8%;分别置于 18℃和 25℃下 ,光照条件下和黑暗条件
下培养.
1.2.4　蔗糖浓度　顶芽长度为 20 ～ 30 mm 的花被和花柱 ,诱导培养基分别为(A1)MS+NAA 5mg·L-1
+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 2%+琼脂 0.8%;(A)MS+NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 4%+琼脂 0.
8%;(A2)MS +NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+蔗糖 6%+琼脂 0.8%;(B1)B5+KT 5mg·L -1+IAA
4mg·L-1+2 ,4-D 1mg·L-1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖2%+琼脂0.8%;(B2)B5+KT 5mg·L-1+IAA 4mg
·L-1+2 ,4-D 1mg·L-1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖 4%+琼脂 0.8%;(B)B5+KT 5mg·L-1+IAA 4mg·L-1
+2 , 4-D 1mg·L-1+Pro 0.5mg·L-1+蔗糖 6%+琼脂 0.8%.分别置于 18℃黑暗条件下培养.
2　结果与分析
2.1　外植体长度对柱头状物再生的影响
　　不同外植体长度对柱头状物的诱导率见表 1.诱导率整体上来看花被高于花柱 ,培养基 A 高于 B ,顶
芽长度为 20 ～ 30mm 高于 50 ～ 60mm 的.顶芽长度为 20 ～ 30mm 的花被在培养基 A上诱导率最高 ,达
29.2%.顶芽长度 50 ～ 60mm 的花被呈淡紫色 ,而顶芽长度为 20 ～ 30mm 的花被成白色.在培养基 B中生
长比 A更快 ,且褐化严重 ,花被在培养基 A上培养一个月后 ,多成簇生长 ,两个月后 ,均可以直接分化出柱
头状物 ,多为丛生状或合生在一起(图版 1 , 2).在培养基 B上培养两个月后可以诱导出柱头状物 ,多为单
柱头.花柱的诱导物在A 中多为膨大的白色组织 ,并可形成苗 ,在 B 中 ,膨大组织的周围多形成松散型白
色或微黄色愈伤组织.在培养基 A上培养一个月后 ,逐渐膨大 ,可以分化出花被和叶 ,两个月后 ,从叶的基
部分化出类似针形叶的柱头状物(图版 3).在培养基 B中 ,两个月后出现细长状的柱头状物.
表 1　不同外植体长度对柱头状物的诱导率(%)
Table 1　Induction rate of stigma-like structure from different explants length
顶芽长度
(mm)
花被 花柱
A B A B
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
20～ 30 48 14 29.2 48 3 6.25 20 2 10.0 21 1 4.76
50～ 60 65 12 18.5 60 2 3.33 23 2 8.70 20 0 0
2.2　光照和温度对柱头状物再生的影响
不同光照和温度条件下柱头状物的诱导率见表 2.在黑暗 18℃的培养条件下 ,花被在培养基 A 上的
诱导率最高 ,达 29.2%.光照比黑暗生长迅速 ,褐化严重 , 25℃比 18℃生长迅速 ,褐化严重.光照 18℃条件
下 ,花被在培养基A 中有绿色愈伤组织的出现 ,在培养基 B中褐化;花柱在培养基 A也有绿色愈伤组织出
现 ,但不能形成柱头状物 ,在培养基 B中则形成白色的膨大组织.光照 25℃条件下 ,花被在两种培养基上
均褐化 ,但在A 中还是有少量的绿色愈伤组织形成 ,花柱则形成白色的膨大组织.黑暗 18℃条件下生长状
1239第 6期 赵婷婷等:西红花柱头状物再生条件的优化
况如 2.1所述.黑暗 25℃条件下 ,花被在培养基 A中形成绿色的愈伤组织并同时形成了柱头状物 ,在培养
基 B中在花被的基部直接形成了柱头状物.
表 2　不同光照和温度条件下柱头状物的诱导率(%)
Table 2　Induction rate o f stigma-like structure in different illumination and temperature
培养条件 花被 花柱
A B A B
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
接种数
分化数
诱导率
光照 18℃ 56 2 3.5 44 0 0 18 0 0 20 0 0
光照 25℃ 50 0 0 43 0 0 24 0 0 21 0 0
黑暗 18℃ 48 14 29.2 48 3 6.25 20 2 10.0 21 0 0
黑暗 25℃ 49 3 6.1 46 7 15.2 21 0 0 19 0 0
2.3　蔗糖浓度对柱头状物再生的影响
　　不同蔗糖浓度条件下柱头状物的诱导率见表 3.花被在 A2培养基上诱导率最高 ,达 75%.在培养基
A1中 ,花被卷曲 ,形成白色的愈伤组织 ,从基部分化出柱头状物.在 A2 中 ,至接种两个月出现明显的成花
逆转现象 ,几乎都形成了绿色愈伤组织或芽丛(图版4),之后 ,从中分化形成了柱头状物 ,一般 5 ～ 8mm ,多
为丛生状 ,还有花被 —柱头状物(图版 5),以及许多细小柱头合生在一起的柱头状物(图版 6),至接种五个
月 ,形成了两朵花 ,单柱头 ,花被片白色 6 ～ 7枚(图版 7).花柱则生成了许多白色的叶状结构 ,中间有许多
丛生的柱头状物.在培养基 B1中 ,花被膨大 ,出现白色的愈伤组织 ,从基部分化出独立的柱头状物或者花
被状柱头状物(图版 8).在培养基 B2中 ,褐化较 B1明显 ,从花被膨大的基部有独立的柱头状物 ,花柱则形
成了筒状结构 ,从中间分化出柱头状物.
表 3　不同蔗糖浓度条件下柱头状物的诱导率(%)
Table 3　Induction rate o f stigma-like structure in different sucrose concentration
培养条件 花被 花柱接种数 分化数 诱导率 接种数 分化数 诱导率
A1 36 2 5.5 20 0 0
A 48 14 29.2 20 2 10.0
A2 32 24 75.0 21 4 19.0
B1 35 4 11.4 22 0 0
B2 34 2 5.9 19 1 5.3
B 48 3 9.1 21 0 0
3　讨论
　　外植体的长度反映了外植体的发育年龄 ,对西红花柱头状物的诱导有影响.陆文等[ 4]研究认为花芽
长度在 24mm 时花被诱导频率最高 ,达 37.5%,贾勇炯[ 5]等报道 ,花芽长度为 22mm 时花被诱导频率最
高 ,可达 34.4%.王莉[ 3]等研究认为 7 ～ 8cm花芽的花被诱导-柱头状物达到 60.0%.在本实验中 ,分别选
取了 20 ～ 30mm , 50 ～ 60mm 的外植体 ,结果表明 ,顶芽长度 20 ～ 30mm 的诱导频率高于 50 ～ 60mm ,这可
能与外植体内在的生理生化条件有关.
　　一般认为光照不利于柱头状物的诱导和其中药用成分的积累.杨继祥[ 6] 用幼嫩叶片做外植体时 ,愈
伤组织的诱导率在有光条件下比黑暗条件下高.而黄守印[ 7]在黑暗条件下培养子球茎时 ,经 30d的诱导率
为 91.7%.本实验中 ,黑暗条件下柱头状物的诱导率明显高于光照条件.关于培养温度有不同的报道 ,郭
志刚[ 8]等发现叶鞘的短期培养适温为 25℃,20d以上的长期培养适温为 20℃.黄守印[ 9]报道外植体在 26
1240 四川大学学报(自然科学版) 第 42卷
±1℃下培养不易产生愈伤组织 ,温度过渡到 16±1℃时才有愈伤组织产生 ,且很快分化 ,而在 26±1℃并
不分化出芽.在本实验中 ,18℃柱头状物的诱导率明显高于 25℃.在栽培条件下 ,西红花生长的适宜温度
为 15℃左右 ,组培中的温度效应似乎与此有关.
图版说明
I ntroduction for the pictures
1.花被来源的丛生状柱头状物 Stigma-like st ructures inducted f rom perianth grow into bunches;2.花被来源的合生状柱头状物
Stigma-like st ructures inducted f rom perianth grow together;3.花柱来源的类似针形叶的柱头状物 S tigma-like structures induct-
ed f rom perianth grow like needles;4.花被来源的绿色芽丛和柱头状物 St igma-like st ructures and green bud clump inducted f rom
perianth;5.花被-柱头状物 Perianth-st igma-like st ructu re;6.呈喇叭状的柱头状物 S tigma-like st ructu re looks like bugle;7.花
被来源的离体成花 In vit ro flow er inducted f rom perianth;8.花被状柱头状物 Stigma-like st ructure looks like perianth
1241第 6期 赵婷婷等:西红花柱头状物再生条件的优化
在植物组织培养中 ,糖的种类和用量不仅影响着培养物的生长速度和生长量 ,还影响其代谢水平 、次
生代谢物的合成 、以及细胞的形态和发生 ,是影响植物组织培养成功与否的关键之一[ 10] .蔗糖作为一种标
准碳源和渗透压稳压剂 ,能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长.在已有的报道中 ,未见有对蔗糖浓
度进行优化的报道 ,一般采用的浓度在 3%～ 4%.在本实验当中 ,6%的蔗糖浓度能大大提高西红花柱头
状物的诱导率 ,达到 75.0%.随着培养基 A1 、A 、A2 中蔗糖浓度的增加 ,花被 、花柱柱头状物的诱导率增
加 ,结果表明在 MS +NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1的激素浓度下 ,增加的蔗糖浓度提供了更好的碳
源和渗透环境 ,促进了柱头状物的诱导.
参考文献:
[ 1] 　Nair S C , Kurumboor S K , Hasegaw a J H.Cancer Biotherapy , 1995 , 10(4):257.
[ 2] 　Wang C J , Cheng T C.Mol Carcinogen , 1996 , 17(4):235.
[ 3] 　王莉.生物工程学报 , 2002 , 18(5):638-641.
[ 4] 　陆文　.植物学报 , 1992 , 34(4):251-256.
[ 5] 　贾勇炯.四川大学学报(自然科学版), 1996 , 33(6):747-750.
[ 6] 　杨继祥.中药材科技 , 1984 , 6:1-2.
[ 7] 　黄守印.中药材 , 1990 , 13(7):5-8.
[ 8] 　郭志刚 , 刘瑞芝.清华大学学报(自然科学版), 1999 , 39(12):4-7.
[ 9] 　黄守印.植物生理学通讯 , 1987 , 6:17-19.
[ 10] 　丁世萍.植物学通报 , 1998 , 15(6):42-46.
Optimization on Regeneration Conditions of Style-stigma-like
Structure in Crocus sativus L.
ZHAO Ting-ting , TANG Lin , XIAO Hai-bo , Y AN Chen , CHEN Fang
(College of Life Sciences , Sichuan University ,Chendu 610064 ,China)
Abstract:In the induction of style-stigma-like structure by using saf fron s perianth and style as explants , me-
dia of MS +NAA 5 mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+sucrose 4%+agar 0.8% and B5+K T 5 mg·L-1+ IAA
4 mg·L-1+2 , 4-D 1 mg·L-1+ Pro 0.5 mg·L-1+ sucrose 6%+agar 0.8%were used , chose different
leng th of top bud , different conditions of illumination and temperature , and low er to higher sucrose concentra-
tion , in o rder to opt imize regeneration conditions of style-stigma-like structure.The results showed that in the
medium of M S +NAA 5mg·L-1+6-BA 5mg·L-1+sucrose 6%+agar 0.8%, 18℃ and all darkness , the
highest rate of style-stigma-like st ructure by perianth is 75.0%.
Key words:saf f ron(Crocus sativus L.);style-stigma-like structure;length of top bud;illumination;temper-
ature;sucrose concentration
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