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紫茉莉愈伤组织诱导的激素优化研究



全 文 :园艺与种苗,Horticulture & Seed 2012(7):52-54
基金项目:国家自然科学基金项目(31070448)。
作者简介:白玉,女,辽宁沈阳人,硕士研究生在读。*通讯作者。
收稿日期:2012-04-25
紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为紫茉莉科紫茉莉
属多年生草本植物。原产热带美洲等地,我国各地
均有栽培[1,7]。近年来,研究发现紫茉莉对石油污染
土壤具有较好的修复作用,且对污染耐受能力较强[2-3]。
又因其生物量大、生长繁殖快、健壮,且花卉色彩鲜
艳,可作为观赏花卉,因此,是一种良好的污染土壤
修复植物。但目前对紫茉莉降解污染代谢物的分子
机制尚不清楚。建立细胞悬浮培养体系,比较其在
污染和非污染环境下分泌蛋白的表达差异,更易揭
示分泌蛋白在其耐受或降解污染物的分子机制。目
前,在紫茉莉愈伤组织诱导和细胞悬浮培养体系建
立方面未见报道。该实验通过 4种激素(植物生长
素 2,4-D,NAA,细胞分裂素 6-BA,KT)对紫茉莉叶
片进行愈伤组织的诱导的观察研究,以期找出最佳
的激素组合比例,为后续的细胞悬浮培养和分泌蛋
白的提取奠定基础。
白 玉,高 月,赵 倩,马 慧,陈丽静,钟 鸣 *
(沈阳农业大学辽宁省农业生物技术重点实验室,辽宁沈阳 110161)
摘 要:[目的]该研究以紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为供试植物,建立愈伤组织诱导及继代培
养体系,为后期的细胞悬浮培养奠定基础。[方法]以 MS为基础培养基,加入不同浓度的 6-BA、
2,4-D、NAA、KT,设计 L16(44)正交试验。[结果]得出最佳愈伤组织诱导组合为:6-BA 0 mg/L +
2,4-D 1 mg/L + NAA 1 mg/L + KT 1.5 mg/L,以附加 2,4-D 1 mg/L + KT 0.5 mg/L的继代
培养基上生长的愈伤组织适合细胞悬浮培养。[结论]筛选出适合紫茉莉愈伤组织培养的激素
条件,可为紫茉莉组培相关研究奠定基础。
关键词:紫茉莉;愈伤组织诱导;继代培养
中图分类号:S685.16 文献标识码:A 文章编号:2095-0896(2012)07-052-03
BAI Yu et al. (Shenyang Agricultural University, Key Laboratory of Agricultural Biotechnology of
Liaoning Province,Shenyang, Liaoning 110161)
Abstract [Objective] Mirabilis jalapa L. was used as the test plant to establish the system of callus
induction and subculture for cell suspension culture. [Method] The experiment was designed L16(44)
orthogonal test by adding different type and concentration of plant growth regulating substances,6-BA,
2,4-D,NAA,KT based on MS culture medium. [Result] The results showed that the appropriate medium
for callus induction is: 6-BA 0 mg/L +2,4-D 1 mg/L + NAA 1 mg/L + KT 1.5 mg/L.Based on the
conclusion,the callus growing on the subculture medium with 2,4 -D 1 mg/L + KT 0.5 mg/L was
better for cell suspension culture. [Conclusion] The suitable hormone level for Mirabilis jalapa L callus
induction was screened out.These could provide basis for related researches.
Key words Mirabilis jalapa L.; Callus induction; Subculture
7期
1 材料与方法
1.1 材料
供试紫茉莉种子取自沈阳农业大学植物园。
1.2 方法
1.2.1 材料消毒与接种。取呈黑色、饱满的紫茉莉
种子若干,流水冲洗 2 h,剥掉外层种皮,超净工作
台紫外灭菌,在超净工作台中将种子放到灭菌的三
角瓶中,75%酒精消毒 8 min,0.1%升汞消毒 10
min,无菌水冲洗 4遍,再用无菌水浸泡 1 h,用镊子
小心将其内层种皮剥掉,如此处理后的种子可用于
接种。将处理后的种子接种于 MS+NAA 0.1 mg/L
培养基中。将培养瓶放在 25 ℃左右,光强 1 000~2 000
lx的培养室中,等待其萌发。
1.2.2 愈伤组织的诱导激素水平处理。取无菌苗叶
片切成约 0.5 cm×0.5 cm的小块接种于培养基上,
以 MS为基本培养基,蔗糖浓度为 3%,以 6-BA、
2,4-D、NAA、KT 4种激素分别设为 A、B、C、D因素,
pH 调至 5.8。设计 4因素 4水平正交实验[4,6](表 1)。
每个处理接种 10瓶,每瓶接种 3个外植体,培养周
期为 30 d,30 d后统计愈伤诱导率。
1.2.3 愈伤组织的继代培养。根据愈伤诱导实验得
出的结论,略做调整,以 pH 5.8的 MS为基本培养
基,设计 4种继代培养基(表 2)。
配制 4种愈伤继代培养基各 10瓶,挑选颜色、
质地均一、疏松而无定型的愈伤组织进行继代增殖,
接种于不同激素的培养基中,每瓶接种 5块,每 21~
28 d继代 1次[4]。
2 结果与分析
2.1 不同激素及水平对愈伤组织形态的影响
由表 3可知,紫茉莉叶片在 16组不同的激素组
合培养基上,除第 1组和第 5组外,均能诱导出愈伤
组织,但激素组合不同,愈伤组织诱导率和状态存在
较大差异。其中第 2组激素组合的愈伤组织诱导率
最高,达到 100%,且愈伤组织状态较好,呈浅黄色。
其他 4、6、8组激素组合的愈伤组织诱导率也较高,
但愈伤组织呈白色致密状,不利于后续实验的开展
(图 1)。
对正交研究进行极差分析(表 3),各因素对愈
伤组织诱导率的影响作用为 2,4-D浓度>6-BA浓
度>NAA浓度>KT浓度。最佳愈伤组织诱导组合是:
6-BA 0 mg/L+2,4-D 1 mg/L+NAA 1 mg/L+
KT 1.5 mg/L
2.2 不同激素对愈伤组织继代的影响
2~3次继代后,观察愈伤组织疏松度、愈伤颜色
及生根情况(表 4)。
试验结果表明愈伤组织在附加 2,4-D 1 mg/L
和 KT 0.5 mg/L 的继代培养基上愈伤组织生长良
表2 4种继代培养基的设计
试验号 2,4-D//mg/L NAA//mg/L KT//mg/L
A 1.0 1.0 0.5
B 2.0 1.0 1.0
C 1.0 0 0.5
D 2.0 0 1.0
表3 愈伤组织诱导正交实验设计L16(44)及结果统计
编号 A B C D 愈伤块数 诱导率//%愈伤状态
1 1 1 1 1 0 0 无愈伤发生
2 1 2 2 2 30 100 浅黄色、较软
3 1 3 3 3 23 76.7 浅黄色、较软
4 1 4 4 4 28 93.3 浅黄色,偏硬
5 2 1 2 3 0 0 无愈伤发生
6 2 2 1 4 27 90.0 黄白色、硬、紧密
7 2 3 4 1 21 70.0 白色、硬、紧密
8 2 4 3 2 22 73.3 白色、硬、紧密
9 3 1 3 4 7 23.3 褐化严重
10 3 2 4 3 6 20.0 浅黄色、量少
11 3 3 1 2 14 46.7 白色、硬、紧密
12 3 4 2 1 13 43.3 白色、量少
13 4 1 4 2 2 6.7 褐化严重
14 4 2 3 1 22 73.3 白色、较软、量少
15 4 3 2 4 12 40.0 白色、硬、紧密
16 4 4 1 3 17 56.7 白色、紧密
T1 81 9 58 56
T2 70 85 55 68
T3 40 70 84 46
T4 53 80 57 74
X1 20.25 2.25 14.5 14
X2 17.5 21.25 13.7517
X3 10 17.5 21 11.5
X4 13.25 20 14.2518.5
R 10.25 19 7.25 7
表1 愈伤组织的诱导激素L16(44)正交实验因子水平设计
1(mg/L) 2(mg/L) 3(mg/L) 4(mg/L)
A 0 1.0 2.0 3.0
B 0 1.0 1.5 2.0
C 0 0.5 1.0 1.5
D 0 0.5 1.0 1.5
白 玉等 紫茉莉愈伤组织诱导的激素优化研究 53
2012年园艺与种苗
图 2 继代 3次后愈伤组织生长情况
好,呈黄白色,质地均匀、松散,适合细胞悬浮培养
(图 2)。
3 结论与讨论
有研究表明,紫茉莉是一种对较高浓度石油污
染土壤具有较好的修复效果,且耐受污染能力很强
的花卉植物[2],但其耐受分子机制尚不清楚。通过比
较紫茉莉在污染物暴露的环境条件和非暴露环境下
分泌蛋白的差异表达,更易分离到参与解毒或信号
传递的污染诱导功能蛋白,探究其生物功能可揭示
植物耐受石油污染胁迫的分子机制。利用愈伤组织
培养及细胞悬浮培养等手段,是获得植物细胞分泌
蛋白的一种有效的途径[9-10]。
紫茉莉因其自身容易生长,可直接利用 MS基
础培养基培养出健康的无菌苗,为诱导愈伤组织提
供无菌的外植体。袁媛等人在 2010年用鸳鸯茉莉
的嫩叶作为外植体诱导愈伤组织,得出 2,4-D是影
响愈伤组织启动的关键因素这一结论[6]。
在诱导紫茉莉愈伤组织时,培养 30 d 后,在
A1B1C1B1和 A2B1C2D3激素浓度配比条件下没有
诱导出愈伤组织。在 A3B1C3D4和 A4B1C4D2激素
浓度配比条件下,愈伤组织褐化严重。说明在不添
加 2,4-D的情况下不能得到愈伤组织或愈伤组织生
长情况差。随着 2,4-D浓度升高,愈伤组织变得硬而
紧密,且褐化严重[8]。2,4-D浓度在 1~2 mg/L之间
时愈伤生长量较大。6-BA浓度越低愈伤组织生长
率越高,NAA和 KT均在浓度相对较高时诱导出的
愈伤组织数多。
在愈伤组织继代培养中,试验 A、试验 B 和试
验 C愈伤组织存活率均超过 50%,分别达到 78%、
74%和 92%,但试验 A愈伤组织状态硬而紧密,进
行细胞悬浮培养时,不利于细胞的分散。试验 B和
试验 C继代后的愈伤状态均比较疏松,试验 B生根
率达 50%,试验 C生根率仅为 14%,说明试验 B继
代后脱分化及再分化程度高,不利于细胞悬浮培养[5]。
参考文献
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(责任编辑 张淼)
图 1 紫茉莉叶片愈伤组织
b白色致密愈伤组织a浅黄色柔软愈伤组织
表4 继代培养愈伤组织生长情况
试验号 存活愈伤数 生根数 愈伤状态
A 39 13 白色、硬、紧密
B 37 25 淡黄色、疏松
C 46 7 淡黄色、疏松
D 14 6 褐化严重
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