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不同外植体类型诱导岩黄连愈伤组织和再分化的初步研究



全 文 :不同外植体类型诱导岩黄连愈伤组织
和再分化的初步研究
苏 江, 岑忠用, 邓晰朝, 覃勇荣
(河池学院化学与生命科学系,广西 宜州 546300)
摘 要:为探讨不同外植体对岩黄连在组织培养中愈伤组织诱导和植株再生的影响,从而筛选出较适合岩黄连组织培养的外
植体材料,为建立岩黄连无性繁殖体系提供参考。 以岩黄连的茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片为试验材料,采用不同方式进行消
毒,并接种于不同配方培养基上进行培养。结果表明:岩黄连不同类型外植体在诱导愈伤组织和植株再生上有较大的差异,叶柄和
叶片的愈伤组织诱导率明显高于茎节和茎尖,其中叶片诱导率最高、为 46.67%,而茎尖愈伤组织的再分化率最高、为 66.7%。 叶片
为岩黄连诱导愈伤组织较好的外植体材料,茎尖较适合于诱导岩黄连植株再生。
关键词:岩黄连; 愈伤组织; 诱导; 再分化
中图分类号:Q949.748.1 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2013)17-0013-03
Preliminary study on callus induced and redifferentiation
of Corydalis saxicola Bunting by different explants
SU Jiang, CEN Zhong-yong, DENG Xi-chao, QIN Yong-rong
(Department of Chemistry and Life Science, Hechi University, Yizhou 546300, China)
Abstract:In order to find out the influence of different explants on callus induced and redifferentiation in tissue culture of Corydalis
saxicola Bunting , then to screen suitable explants for tissue culture and provide reference for establishing asexual reproduction system of
C. saxicola Bunting, this experiment used different disinfection treatments and explants culturing on different medium, stem-tip,
internodes (with lateral buds), petioles and leaves of C.saxicola Bunting were used as materials. The results showed that there was
significant differences in callus induced and plant regeneration by different explants of C.saxicola Bunting. The callus induced rate of
petioles and leaves were higher than that of stem node and stem-tip. The callus induced rate of leaves was the highest with 46.67%, while
redifferentiation rate of stem-tip callus was the highest with 66.7%. The leaf was favorable explants for callus induction while stem-tip
was favorable explants for plant regeneration of C. saxicola Bunting in tissue culture.
Key words: Corydalis saxicola Bunting; callus; induction; redifferentiation
岩黄连(Corydalis saxicola Bunting)是黔桂高寒山区
珍贵的中草药材, 主要分布于贵州、云南、四川等省,在广
西多见于桂西及桂西北等地,以东兰、巴马、都安、靖西、
德保较多 [1]。 全草含脱氢卡维汀(岩黄连碱)等活性成分;
具有显著的抗菌、消炎、镇痛和强安定作用,并有抑制肿
瘤细胞作用,主治肝炎特别是乙型肝炎、肝硬化、肝癌等,
疗效显著 [2]。 由于岩黄连有巨大的经济价值,其产品供不
应求,由此引起人们大量采挖和收购,导致岩黄连资源日
益匮乏。 野生状态下的岩黄连对环境条件要求十分苛刻,
只生长在石灰岩地区阴湿的岩洞口 [3],气温在 15~25℃之
间。 目前,人工栽培主要是引种野生种,并通过种子育苗
繁殖。 而种子育苗繁殖周期长,种子萌发率低,只有 15%~
30%[4],长期以来,人工栽培还有很多问题没有得到很好的
解决。国内外关于岩黄连组织培养技术等方面的研究鲜有
报道,利用组织培养生产种苗可克服繁殖系数低、繁殖周
期长等缺点,对加速繁殖过程、提高经济效益具有重要意
义,本研究利用组织培养技术,试图建立起一套岩黄连优
良的无性繁殖体系,利用植物组织培养缩短岩黄连的繁殖
过程,为人工栽培提供充足的优质种苗。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 外植体材料 试验用岩黄连植株购于广西靖西县
中药材市场,并经河池学院覃勇荣教授鉴定。 取生长健壮
的植株,分别切取长 3~4 cm 的茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄
和完整的叶片作为组织培养的外植体材料。
1.1.2 试验试剂 琼脂粉 (BR)、6-BA(AR)、NAA(AR)、
2,4-D(AR)、肌醇(AR)、噻苯隆(BR),药品均购于国药集
团化学试剂公司。
1.1.3 试验仪器 LDZX-75KBS 立式压力蒸汽灭菌器(上
海申安医疗器械厂);SW-CJ-2FD超净工作台(苏州安泰空
气技术有限公司);AR2130电子精密天平(Ohaus Corp. Pine
Brook,NJ,USA);接种器械灭菌器(济南昊天科技发展有
收稿日期:2013-05-02
基金项目:广西教育厅科研项目(200911MS221);河池学院引进
人才科研启动费项目(2010QS-N008);广西高校重点实验室桂西北
特色资源研究与开发实验室项目(桂教科研[2006]6 号)
作者简介:苏江(1980-),女,壮族,硕士,讲师,E-mail:supersujiang
@sina.com
通讯作者:岑忠用(1977-),男,硕士,副教授,E-mail:zhongyong20@
163.com
广东农业科学 2013 年第 17 期 13
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.17.045
成活
率(%)
46.67
36.11
15.78
14.70
成活
数(个)
21
13
3
5
污染
率(%)
33.33
16.67
21.05
5.56
污染
数(个)
15
6
4
2
接种
数(个)
45
36
19
36
消毒处理
75%乙醇 20s+0.1%
HgCl2 2.0 min
75%乙醇 20s+0.1%
HgCl2 3.0 min
75%乙醇 10s+0.1%
HgCl2 0.5min
75%乙醇 10s+0.1%
HgCl2 1.0min
外植体
叶柄
叶片
表 2 不同消毒处理对叶柄、叶片消毒效果的影响
成活率
(%)
77.78
44.44
53.33
41.38
成活
数(个)
7
4
16
12
污染
率(%)
0
0
36.67
17.24
污染
数(个)
0
0
11
5
接种
数(个)
9
9
30
29
消毒处理
75%乙醇 30s+0.1%
HgCl2 4min
75%乙醇 30s+0.1%
HgCl2 5min
75%乙醇 30s+0.1%
HgCl2 4min
75%乙醇 30s+0.1%
HgCl2 5min
外植体
茎尖
茎节
表 1 不同消毒处理对茎尖、茎节消毒效果的影响
限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 不同消毒处理对不同外植体的消毒效果 以茎尖、
茎节(带侧芽)、叶柄、叶片 4种外植体为材料,以不同的消
毒时间分别消毒;接种后培养 15 d,观察记录污染率和成
活率。 其中污染率(%)=(污染数 /接种总数)×100,成活率
(%)=(成活数/接种总数-污染数)×100[5]。
1.2.2 不同培养基配方对岩黄连不同部位生长的影响
将茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片 4种外植体分别接种到
以下培养基 : (1)MS +TDZ0.2 mg/L +NAA0.1 mg/L +6 -
BA0.05 mg/L; (2)MS +TDZ0.2 mg/L +NAA0.1 mg/L +6 -
BA0.05 mg/L+2,4-D0.5 mg/L;(3)MS+2,4-D0.4 mg/L+6-
BA1.5 mg/L+KT1.5 mg/L。接种后培养 15 d,观察记录不同
外植体的生长状况。
1.2.3 不同类型的外植体诱导愈伤组织试验 将茎尖、茎
节(带侧芽)、叶柄、叶片 4 种外植体分别接种到诱导愈伤
组织的培养基 1中,观察和记录出现愈伤组织的时间。 愈
伤组织诱导率(%)=(产生愈伤组织的外植体数 /接种的外
植体数)×100[6]。
1.2.4 不同类型的外植体愈伤组织再分化效果 将由茎
尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片 4种外植体诱导得到的愈伤
组织切成小块并接种到相同的培养基中培养,观察和记录
愈伤组织的再分化效果及苗的生长情况。 愈伤组织再分
化率(%)=(再分化的愈伤组织块数/总愈伤组织块数)×
100[6]。
2 结果与分析
2.1 不同消毒处理对不同外植体消毒效果的影响
对茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片进行不同消毒处
理,结果如表 1、表 2。
表 1表明,采用 75%乙醇消毒 30 s+0.1%HgCl2溶液消
毒茎尖 4~5 min,几乎无污染,但是不同的 HgCl2溶液消毒
时间对茎尖成活率有明显的影响,HgCl2 溶液灭菌 4 min
时,成活率较高、达 77.78%;HgCl2 溶液灭菌 5 min 时,成
活率较低、仅 44.44%。 对于茎节,用 0.1% HgCl2消毒 4~5
min 均出现不同程度的污染, 其中 0.1%HgCl2溶液 5 min
消毒处理后的污染率为 17.24%,0.1%HgCl2 溶液消毒 4
min 的处理污染率则达到了 36.67%;从成活率来看,0.1%
HgCl2 溶液消毒 4 min 成活率为 53.33%,0.1%HgCl2 溶液
消毒 5 min成活率为 41.38%。 综合考虑以上结果,认为茎
节用 0.1%HgCl2溶液消毒 5 min较合适。
由表 2 可知,用 0.1%HgCl2溶液消毒叶柄 3 min 的处
理,其污染率低于 20%,但成活率仅为 36.11%,而用 2 min
消毒叶柄的处理其污染率达 33.33%,但成活率比较高、为
46.67%。 在培养过程中发现,随着培养时间的延长,成活的
叶柄逐渐变白,诱导愈伤组织的能力也逐步降低。 对于叶
片,本试验所选择的消毒处理污染率都比较低,但成活率
也比较低,两个处理的成活率均低于 20%。
2.2 不同培养基配方对岩黄连不同部位生长的影响
由表 3可知,不同的激素组合对于 4种外植体的诱导
效果有明显差别,适合岩黄连 4种外植体的初代培养基是
1 号培养基 MS+TDZ0.2 mg/L+NAA0.1 mg/L+6-BA0.05
mg/L。 从试验的 3种培养基成分来看,TDZ 对岩黄连诱导
愈伤组织起着重要作用;NAA 与 6-BA 组合也能促进愈
伤组织的形成和腋芽的萌发; 而 KT与 6-BA组合效果不
佳,4种外植体的生长情况不理想。
2.3 不同类型的外植体诱导愈伤组织的效果
由表 4 可知,在同一种培养基中,叶片诱导愈伤组织
的能力最高,在 20 d 就可达到 46.67%,颜色淡黄,质地松
散(图 1,封二);其次是叶柄(图 2,封二),在 40 d 可达到
19.23%; 茎尖和茎节在培养过程中仅有少量的愈伤组织
出现,而且诱导时间很长,均在培养 2 个月后才出现愈伤
组织,但是萌发新芽的时间较快,其中茎尖萌发新芽的速
度最快,在培养 5 d 后即可萌发出新芽,茎节在培养 10 d
后才开始出现新芽,可能是茎尖部位的细胞生命力和分化
能力均比茎节较强(图 3、图 4,封二)。
2.4 不同类型的外植体愈伤组织再分化的效果
由表 5可知,不同外植体得到的愈伤组织再分化能力
叶片
嫩绿 ,部分叶
片 边 缘产 生
愈伤组织
暗绿 ,部分叶
片 边 缘产 生
愈伤组织
无明显变化 ,
极 少 数叶 片
边 缘 产生 愈
伤组织
叶柄
嫩绿 ,部分叶
柄两端产 生
愈伤组织
暗绿 ,部分叶
柄两端产 生
愈伤组织
无明显变化 ,
极少数叶 柄
两端产生 愈
伤组织
茎节
腋芽抽新
半数抽新
无明显变化
茎尖
有明显长势
长势不明显
无明显变化
培养基
1
2
3
表 3 不同培养基对岩黄连不同部位生长的影响
生长情况
14
C M Y K
最高苗
高度(cm)
5
3
0
0
再分化
率(%)
66.7
25.0
0
0
再分化的愈伤
组织数(块)
4
2
0
0
接种愈伤
组织数(块)
6
8
11
14
愈伤组织
来源
茎尖
茎节
叶柄
叶片
表 5 岩黄连不同外植体愈伤组织再分化能力比较
愈伤组织
诱导率(%)
16.70
5.56
46.67
19.23
愈伤组织
数(个)
1
1
7
5
出现新芽
时间(d)
5
10
出现愈伤组织
时间(d)
60
60
20
40
接种总数
(个)
6
18
36
36
外植体
茎尖
茎节
叶片
叶柄
表 4 岩黄连不同部位愈伤组织诱导情况比较
有较大差别。 其中,茎尖愈伤组织的再分化能力最强、再
分化率达到 66.7%,而且在 20 d 内苗高最高可达 5 cm(图
5,封二);其次为茎节愈伤组织,再分化率为 25%,在 20 d
内苗高最高为 3 cm;在培养期间,未见到叶片、叶柄诱导
的愈伤组织出现再分化现象。
3 结论与讨论
外植体消毒是植物组织培养的关键环节之一。 本试验
以不同处理对茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片进行消毒,结
果表明,采用 75%乙醇 30 s+0.1%HgCl2 4~5 min消毒茎尖,
其污染率均为 0,因此认为 0.1% HgCl2消毒 4~5 min足以达
到消毒效果;但 0.1%HgCl2灭菌 4 min的处理成活率较高,
比 0.1% HgCl2灭菌 5 min 的处理高出 33.34 个百分点,这
可能是由于茎尖较幼嫩,5 min 0.1% HgCl2消毒时间已经
破坏其细胞和组织,给茎尖造成一定的毒害,所以成活率
较低。 岩黄连是一种珍稀的中草药,因此从保护和节约资
源的角度考虑, 本试验认为 0.1%HgCl2溶液对岩黄连茎尖
消毒 4 min比较合适。 对于茎节,用 0.1%HgCl2消毒 4~5 min
均出现不同程度的污染,这可能是茎节相对于茎尖来说属
于较老的外植体,同时内生菌比较多所致;从试验结果可
以看出,5 min 处理后的污染率远远低于 4 min 的消毒处
理,而 4 min消毒处理的成活率稍高于 5 min处理,从节约
资源、 污染率控制和成活率综合考虑, 本试验认为 0.1%
HgCl2溶液对岩黄连茎节消毒 5 min比较适合。 对于叶柄,
0.1%HgCl2溶液消毒 3 min 的处理,其污染率较低,但成活
率也较低,而用 2 min消毒叶柄的处理,超过 1/3的叶柄受到
污染,但成活率比较高。 因此,本试验认为 0.1%HgCl2溶液
对岩黄连叶柄消毒 2 min比较适合。 在培养过程中发现随
着培养时间的延长,成活的叶柄逐渐变白,诱导愈伤组织
的能力也逐步降低, 这可能是残留在其内部的 HgCl2对其
产生毒害所致。 对于叶片,本试验所选择的消毒处理污染
率都比较低,但成活率也比较低,这可能是由于岩黄连叶
片较薄而嫩,HgCl2易进入并破坏其细胞结构,从而导致中
毒。 因此,建议选用其他消毒剂进行消毒。
植物生长调节剂是培养基的关键物质, 在植物组织
培养中起着重要的调节作用 [7-8]。 TDZ 是一种具有很强的
细胞分裂素活性的植物生长调节剂,它可以促进植物芽的
再生和繁殖,打破芽的休眼,促进种子萌发,促进愈伤组织
生长,延缓植物衰老等;NAA 是植物生长素调节剂,能促
进细胞分裂与扩大, 诱导形成不定根;6-BA 是细胞分裂
素,主要作用是促进芽的形成,也可以诱导愈伤组织发生;
KT是一种非天然的细胞分裂素, 除具有促进细胞分裂的
作用外,还具有延缓离体叶片衰老、诱导芽分化和增加气
孔开度的作用;2,4-D 有抑制芽的生长的作用,但是 2,4-
D 诱导叶柄和叶片长愈伤组织起一定的作用。 本试验以
TDZ、NAA、6-BA、KT 和 2,4-D 为生长调节物质, 旨在诱
导岩黄连腋芽的萌发和愈伤组织的形成,结果表明,添加
TDZ 的培养基能较好地诱导岩黄连叶柄和叶片产生愈伤
组织, 在添加 TDZ的基础上添加 NAA与 6-BA 有利于岩
黄连茎尖生长和腋芽的萌发, 而添加 2,4-D 的培养基对
岩黄连尖生长和腋芽萌发的诱导均不明显,但能诱导岩黄
连叶柄和叶片产生一定的愈伤组织,这与程华等 [9]在岩黄
连细胞培养研究中的结果基本一致。 因此,从试验结果来
看, 本研究筛选培养基 MS+TDZ0.2 mg/L+NAA0.1 mg/L+
BA0.05 mg/L为诱导岩黄连愈伤组织的生长调节剂组合。
外植体的选择也是植物组织培养中的关键环节。本试
验以岩黄连茎尖、茎节(带侧芽)、叶柄、叶片为外植体并分
别接种到诱导愈伤组织的培养基中,结果表明,叶片出现
愈伤组织的时间最早,且其诱导率也最高,茎尖和茎节在
培养 60 d 后才出现少量愈伤组织, 但是不同外植体得到
的愈伤组织再分化能力有较大差别,其中茎尖的再分化能
力最强、再分化率达到 66.7%,其次为茎、其再分化率为
25%,在培养期间叶片、叶柄诱导的愈伤组织均未出现再
分化现象,这可能是叶片、叶柄诱导的愈伤组织在后期培
养中容易出现褐化现象,从而影响到全能性的表达。因此,
本试验认为,叶片是岩黄连诱导愈伤组织较好的外植体材
料,而如何预防和缓解其愈伤组织的褐化现象、提高其再
分化率将是下一步研究的重点内容之一。
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