全 文 ：砷超富集植物蜈蚣草的离体培养及植株再生
周向军
(天水师范学院生命科学与化学学院 ,甘肃天水 741001)
　　摘要:探讨了蜈蚣草组织培养的最佳孢子萌发培养基 、初代培养基 、最佳继代培养基 、生根培养基。结果表明 , 蜈蚣草孢子在
1/ 2MS 孢子萌发培养基上萌发效果最好 , 经初代培养后最佳继代培养基为 1/2 MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.2mg/ L, 经生根培养后
炼苗移栽成活 ,因此通过孢子组织培养成为蜈蚣草幼苗快速繁殖的最佳途径。
关键词:蜈蚣草;孢子;组织培养;培养基
中图分类号:Q943.1　　文献标志码:A　　文章编号:1005-8141(2010)08-0676-02
Culture and Plantlet Regeneration of Arsenic Hyper-accumulator Pteris vittata in vitro
ZHOU Xiang-jun
(College of Life Science , Tianshui Normal University , Tianshui 741001 , China)
Abstract:In this paper , the optimum sporulation medium , initial medium , optimum subculture medium and rooting medium of Pteris vittata were
studied.The results showed that Pteris vittata had the best germination rate with 1/ 2MS sporulation medium , and after initial medium , the best sub-
culture medium were determined , namely 1/2MS +6-BA 0.5mg/ L+NAA 0.2mg/L.Finally , after rooting medium and hardening-seeding ,
seedling could be obtained.So , spore culture could be considered to be a best way for the rapid propagation of Pteris vittata.
Key words:Pteris vittata;spore;tissue culture;culture medium
　　收稿日期:2010-06-15;修订日期:2010-07-23
基金项目:天水师范学院中青年教师科研项目(编号:TSA0820)。
第一作者简介:周向军(1980-),男 ,甘肃省庆阳人 ,助教 ,硕士 ,研
究方向为生物化学与分子生物学。
　　蜈蚣草(Pteris vittata)别名蜈蚣蕨 、长叶甘草蕨 、舒
筋草 、牛肋巴 ,生于山坡 、路边的钙质土或石灰岩壁缝
中 ,广布于长江以南地区 ,北到陕西 、甘肃和河南南部。
蜈蚣草植株高 30—200cm ,根状茎短 ,密被线状披针形
黄棕色鳞片;叶簇生 ,叶柄长 10 —30cm ,直立 ,叶柄 、叶
轴及羽轴均被线形鳞片;叶矩圆形至披针形 ,长 10—
100cm ,宽 5—30cm ,羽状复叶;叶片无柄 ,线形 ,长 4—
20cm ,宽 0.5—1cm ,中部羽叶最长 ,先端渐尖 ,先端边
缘有锐锯齿 ,基部截形 ,心形 ,稍呈耳状 ,下部各羽叶渐
缩短 ,叶亚革质 ,两面无毛 ,脉单一或一次叉分;孢子囊
群线形 ,囊群盖狭线形 ,膜质 ,黄褐色[ 1] 。凤尾蕨属蜈
蚣草含有众多化学成分 ,按照化学结构的类型 ,主要有
二萜及其苷 、黄酮及其苷 、倍半萜 、挥发油等类型的化
合物 ,其粗提物具有抗肿瘤 、抗菌等药理活性 ,特别是
对一些单体成分的体外抗肿瘤 、抑制血小板聚集 、抗炎
等作用目前的研究已较清楚[ 2] 。
凤尾蕨植物蜈蚣草全草入药 ,具有清热利湿 、凉血
解毒 、强筋活络等功效 ,民间多用于治疗痢疾 、止泻和
防止流行性感冒 。王慧娟[ 3]等 2009年研究了凤尾蕨
体外抑菌活性实验 ,结果表明凤尾蕨 50%的乙醇提取
物和乙酸乙酯萃取物对金黄色葡萄球菌 、绿脓杆菌 、痢
疾杆菌都具有一定的抑菌活性和强烈的抑制作用 ,氯
仿层对痢疾杆菌具有较强的抑制作用。对蜈蚣草孢子
极面观三角形 、三裂缝 ,赤道面观半圆形 ,孢子褐色 ,距
周壁 ,有网状突起[ 4] 。蜈蚣草作为凤尾蕨植物 ,繁殖方
法主要有分株法 、孢子繁殖法 、孢子体组织培养法 。其
中 ,利用孢子繁殖具有操作简便 、成本低 、繁殖容易 、幼
苗成活率高等优点 ,因此在进行蕨类植物孢子体幼苗
的规模化生产时 ,常选用用孢子进行无菌繁殖 。
蕨类植物的孢子繁殖技术已成为蕨类植物幼苗培
育的有效方法之一。徐艳[ 5]等研究了白玉凤尾蕨孢子
繁殖技术 ,结果表明孢子在 1/2MS培养基中萌发率最
高 ,培养基中不添加或添加低浓度(低于 2%)的蔗糖
有利于孢子萌发 。张开梅[ 6]等研究了西南凤尾蕨发育
过程及其孢子的无菌繁殖 ,结果表明孢子萌发为书带
蕨型 ,配子体发育为水蕨型 , 1/2MS 培养基萌发率达
83%。李静[ 7]等研究了狭眼凤尾蕨的形态发生及组织
培养 ,结果表明狭眼凤尾蕨形态发生过程可分为 8个
具有显著形态特征阶段 ,即孢子萌发 、丝状体 、片状体 、
幼原叶体 、原叶体 、性器官形成期 、合子和胚形成期。
组织培养实验表明 , 1.0 mg/L 的 BA最适合原叶体生
长发育 ,30g/L的蔗糖适合配子体发育 ,15 g/L的蔗糖
最适合继代发育 。本研究主要对蜈蚣草孢子萌发培养
基 、初代 、继代培养基及生根培养基进行了探讨。
1　材料与方法
成熟的蜈蚣草孢子 ,由哈尔滨师范大学刘保东老
师惠赠。
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·实验与技术·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　资源开发与市场 Resource Development &Market 2010 26(8)
培养条件:①孢子萌发培养基。MS 、1/2MS 、1/
4MS 、1/8MS 。 ②初代培养基。1/2MS+6-BA 1.0 mg/
L+IBA 1.0 mg/L。 ③继代培养基 。1/2MS +6-BA
0.5mg/L +IBA 0.2mg/L 、1/2MS +6 -BA 0.5mg/L
+NAA0.2mg/L 、1/2MS+KT 0.05mg/L +IAA 0.05mg/
L。 ④生根培养基 。1/2MS+NAA 2.0mg/L + IAA 2.0
mg/L。在上述培养基中加入琼脂 5g/L、蔗糖 2.5%、
pH5.8—6.0;培养温度为 25 ±1℃, 日光灯作为光
源[ 5] ,光照强度 2000—2300 lx ,光照时间 12h/d。
2　生长与分化情况
无菌材料的获得:取成熟孢子 5mg 置于 1.5ml离
心管内 ,加入 5%NaOCl水溶液 1ml ,4000r/min离心[ 8] ,
灭菌 4min ,无菌水冲洗 4—5 遍 ,最后加入 0.5ml无菌
水得无菌孢子悬浊液;放置在 70%的酒精中消毒 10s ,
然后置入 0.1%的 HgCl2 溶液中消毒 2min ,用无菌水漂
洗3—4次 ,灭菌吸管吸取孢子悬浮液 ,分别接种在 4
种孢子萌发培养基上培养[ 9] , 7d后各培养基先后出现
绿色小点 ,孢子开始萌发 , 15d后出现绒毛状丝状体。
其中1/2MS 孢子萌发培养基萌发效果最好 ,达 95%以
上;其余 3种培养基萌发率较低 ,均在 60%—70%左
右 ,且萌发时间有所延缓 。继续培养至 30d后 ,孢子发
育成绿色 ,逐渐形成叶片状原叶体且体积不断增大 ,短
暂培养后转接至初代培养基[ 10] 。
初代培养:孢子完全萌发后将原叶体切成小块转
接到初代培养基上 ,50d 后绿块周边形成绿色紧密球
(GGB),球状体在培养基上迅速增殖并在较短时间内
形成疏松的群体块[ 11] ,见图 1(封四)。
继代培养:将小球状体接种到继代培养基上 ,随着
小球状体的继续增殖而不断变大 ,75d 后逐渐形成芽
并开始分化出小叶片 ,即孢子体[ 12] ,见图 2(封四)。其
中 ,1/2MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.2mg/L 继代培养
基上孢子体长势较好。实验发现 ,经过多次继代可诱
导出许多芽。
生根与移栽:将诱导出的芽丛转接到生根培养基
上 ,100d后芽丛基部形成 2—3个褐色的细根 ,叶片也
伸展长大[ 13] ,见图3(封四)。当组培苗长至2cm时 ,打
开封口在室温放置 6—7d 后 ,用镊子从三角瓶中取出
幼苗 ,清除培养基 ,用蒸馏水清洗干净[ 14] ,移栽至消毒
处理过的蛭石中 ,浇水保持一定湿度 ,每天喷 1/2MS
营养液 1—2次 ,两周后缓苗成功再移栽至营养土中 ,
成活率达 85%以上。
3　意义与进展
蜈蚣草是凤尾蕨科凤尾蕨属多年生草本植物 ,具
有较高的观赏价值和药用价值[ 15] 。蜈蚣草广泛分布
于我国热带亚热带地区 ,是钙质土和石灰岩的指示植
物[ 16] 。陈同斌等提出世界上存在砷超富集植物的可
能性 ,并进行了砷超富集植物的筛选研究;1999年在
中国境内找到砷超富集植物蜈蚣草 , 并于 2000 年在
“土壤修复国际会议”上介绍了这一发现[ 17 ,18] 。传统
的蕨类植物繁殖方法主要有分株繁殖和孢子繁殖 ,但
分株繁殖数量少 ,不能在短时间内获得大量的幼苗。
因此 ,采用组织培养法 ,以成熟孢子为繁殖材料 ,并通
过形成绿色球状体的离体增殖技术是解决上述问题的
有效途径
(致谢:真诚感谢哈尔滨师范大学生命科学与技术学院刘保东老师
惠赠蜈蚣草孢子。)
参考文献:
[ 1] 石晓云.蜈蚣草的繁殖及栽培管理技术[ J] .现代农村科技 , 2009 ,
(24)∶13.
[ 2] 龚先玲 ,陈志红 ,梁念慈.凤尾蕨属植物化学成分及药理活性研究进
展[ J] .2007 , 32(14)∶1382-1387.
[ 3] 王慧娟 ,郭东贵 ,汪祖华 ,等.凤尾蕨体外抑菌活性研究[ J] .2009 , 26
(4)∶41-43.
[ 4] 戴永英 ,张凌献 ,刘保东.蜈蚣草配子体形态发育的研究[ A] .中国蕨
类植物学术研讨会论文摘要集[ C] .2008∶69.
[ 5] 徐艳 ,石雷 ,刘燕.白玉凤尾蕨孢子繁殖技术的研究[ J] .园艺学报 ,
2005, 32(4)∶658-662.
[ 6] 张开梅 ,石雷 ,李东.西南凤尾蕨(Pteris wallichiana Agardh.)发育过程
及其孢子的无菌繁殖[ J] .园艺学报 , 2008 , 35(1)∶94-98.
[ 7] 李静.夏桂春 ,龚慧.狭眼凤尾蕨的形态发生及组织培养[ J] .热带作
物学报 , 2008 , 29(5)∶626-631.
[ 8] 徐艳 ,石雷 ,刘燕.砷超富集植物———蜈蚣草孢子的无菌培养[ J] .植
物生理学通讯 ,2004 , 40(6)∶713.
[ 9] 及华 ,赵玉芬.大叶凤尾蕨的离体培养及植株再生[ J] .植物生理学通
讯 , 2001, 37(4)∶308.
[ 10]曾宋君 ,陈之林 , 段俊.楔叶铁线蕨的离体繁殖[ J] .植物生理学通
讯 , 2005 , 41(4)∶499.
[ 11] 黄芳 ,程治英 ,龙春林.荷叶铁线蕨的组织培养与快速繁殖[ J] .植物
生理学通讯 , 2008 , 44(2)∶307-308.
[ 12] 曾道光 ,李春华.凤尾蕨组培快繁技术研究[ J] .云南农业科技 ,
2009,(4)∶16-17.
[ 13] 石晓云,唐伟斌 ,石霄凌.蜈蚣草孢子组织培养与快速繁殖研究[ J] .
安徽农业科学 , 2008 ,36(25)∶10775 , 10786.
[ 14]王峰祥 ,孙明华.凤尾蕨无菌繁殖法[ J] .生物学通报 , 2007 , 42(8)∶
51.
[ 15]何振艳 ,徐文忠 ,杨学习.提取蕨类植物蜈蚣草总 RNA 的一种有效
方法[ J] .植物学通报 , 2005, 22(2)∶198-202.
[ 16] 廖晓勇 ,肖细元 ,陈同斌.沙培条件下施加钙 、砷对蜈蚣草吸收砷 、
磷和钙的影响[ J] .生态学报 , 2003, 23(10)∶2057-2065.
[ 17]陈同斌 ,韦朝阳 ,黄泽春.砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特
征[ J] .科学通报 , 2002, 47(3)∶207-210.
[ 18]Ma L Q , Kenneth M K , Tu C , et al.A Fern That Hyperaccumulates Arsenic
[ J] .Nature , 2001, 409(6820)∶579.
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资源开发与市场 Resource Development &Market 2010 26(8)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·实验与技术·