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火焰南天竹叶片不定芽再生研究



全 文 :贾思振,王媛花,颜志明,等. 火焰南天竹叶片不定芽再生研究[J]. 江苏农业科学,2016,44(2):73 - 75.
doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2016. 02. 020
火焰南天竹叶片不定芽再生研究
贾思振1,2,王媛花1,2,颜志明1,2,刘 丹1
(1.江苏农林职业技术学院,江苏句容 212400;2.江苏现代园艺工程技术中心,江苏句容 212400)
摘要:以火焰南天竹组培苗叶片为外植体,研究不同植物生长调节剂、不同营养物质、暗培养时间、接种方式对其
不定芽再生的影响。结果表明:继代 30 ~ 35 d 的火焰南天竹组培苗叶片适用于叶片不定芽再生;外植体在添加
1. 5 mg /L TDZ、0. 2 mg /L 2,4 - D的 MS培养基上暗培养 14 d,再生率可达 80. 6%,平均每张叶片的再生芽数达到 3. 1
个,且玻璃化现象较少,为最佳组合;生根试验表明,再生芽在 1 /2MS + 0. 4 mg /L NAA的生根培养基上生根效果最好,
生根率可达 76. 3%。
关键词:火焰南天竹;叶片再生;不定芽;生根
中图分类号:S687. 904 + . 3 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2016)02 - 0073 - 03
收稿日期:2015 - 07 - 24
基金项目:江苏农林职业技术学院科研项目(编号:110751038)。
作者简介:贾思振(1982—),男,山东济南人,硕士,讲师,从事花卉栽
培生理方面的研究。E - mail:93327862@ qq. com。
火焰南天竹(Nandina domestica‘Fire power’)是一种新
兴的园艺品种,从国外引入我国栽培,现在大量用于园林景观
中。火焰南天竹耐寒常绿,叶片椭圆或卵圆形,与原种披针形
叶有明显区别,这是优于原种的重要性状[1]。火焰南天竹到
每年秋天遇到冷空气,叶色便由绿色转为鲜红色,叶片颜色能
够持续到第二年初春,因此在南方地区具有极佳的观赏效果。
在园林绿化中,火焰南天竹可与山茶同时培植于树坛中,也适
宜种植在植物群落下层,丰富景观层次。同时,火焰南天竹又
是一种具有良好发展前途的盆栽植物,并有较高的药用
价值[2]。
目前关于火焰南天竹组织培养快繁的研究比较多,但是
关于再生植株方面的报道很少。黄一青等虽通过诱导不定芽
获得再生植株,但继代培养时间需 45 d,芽的增殖系数仅 2. 5
倍[3],同时也未见有关生根率的报道,这样在一定程度上限
制了火焰南天竹试管苗的大面积推广[1]。为了使火焰南天
竹进行大面积推广,增加繁殖速度,就需要对火焰南天竹进一
步研究。随着目前分子生物学的发展,基因改良是一个重要
方向,因此研究火焰南天竹的基因改良也是今后的重要研究
方向[4]。火焰南天竹抗寒性弱,是抑制其在北方推广的重要
因素,亟待利用转基因技术对其进行遗传改良,而稳定的基因
转化有赖于良好的再生体系[5]。目前有关火焰南天竹叶盘
再生不定芽的研究很少,可借鉴的方法也非常少,本研究建立
了火焰南天竹稳定高效的再生体系,再生率高达97. 6%,为火
焰南天竹的遗传改良奠定了基础。
1 材料与方法
1. 1 植物材料准备
以火焰南天竹生长健壮的枝条上饱满的顶芽为外植体,
用流水冲洗 3 h,氯化汞杀菌 8 min后用无菌水冲洗 6 ~ 8 次,
接取种到 MS +1. 5 mg /L 6 - BA + 0. 4 mg /L IBA 的分化培养
基上,暗培养 5 d以后光下培养。接种 15 d左右芽开始萌发,
40 d后分化成为 2 ~ 3 cm 高的植株。将分化的小苗接种于
MS +0. 5 mg /L 6 - BA + 0. 1 mg /L NAA 的继代培养基中,每
35 d继代 1 次。
培养基中附加 30 g /L蔗糖、6. 0 g /L琼脂,pH 值为 5. 8。
培养基在 121 ℃ 条件下灭菌 20 min。培养温度为(25 ±
2)℃,光照度为 25 μmol /(m2·s),光周期为 16 h光照 + 8 h
暗培养。MS1 培养基用 6. 5 g /L 硫酸铵代替 MS 培养基中的
硝酸铵配成。
1. 2 火焰南天竹叶片不定芽分化
取 30 ~ 35 d 叶龄的组培苗上嫩绿、平展的叶片,剪去叶
尖、叶缘,剪成大小为 3 mm2 均匀的叶块,分别作以下处理:
(1)将剪好的叶块接种于附加不同浓度 TDZ、6 - BA、NAA、
2,4 - D、IAA的培养基上,培养 35 d以后,观察叶片的生长状
态,分析不同的植物生长调节剂,以及植物生长调节剂的浓度
比例对火焰南天竹叶片不定芽再生的影响;(2)将剪好的叶
块分别接种于附加 2. 5 mg /L TDZ、0. 2 mg /L 2,4 - D 的 MS
培养基和硫酸铵代替硝酸铵的 MS1 培养基上暗培养 14 d,研
究不同营养源对不定芽再生的影响;(3)将外植体分别接种
于附加 2. 5 mg /L TDZ、0. 2 mg /L 2,4 - D 的 MS培养基上,分
别进行不暗培养、暗培养 7 d、暗培养 14 d、暗培养 21 d 的处
理,分析暗培养时间长短对火焰南天竹叶片不定芽再生造成
的影响;(4)将叶片以近轴面贴近培养基(正放)、远轴面贴近
培养基(反放)2 种放置方式接种于附加 2. 5 mg /L TDZ、
0. 2 mg /L 2,4 - D的 MS再生培养基上,分析研究不同的叶片
放置方式对火焰南天竹不定芽再生的影响。
将外植体均接种于 250 mL 广口玻璃瓶中,每个处理 5
瓶,重复 3 次。
1. 3 火焰南天竹再生不定芽的新梢伸长
再生 45 d 以后,火焰南天竹的不定芽一般长至 1 cm 左
右,将这种不定芽接种到 MS + 0. 5 mg /L 6 - BA + 0. 1 mg /L
NAA的芽伸长培养基中,不定芽进行大约 30 d 的伸长生长,
长成株高约 3 cm的植株。
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1. 4 火焰南天竹再生不定芽生根培养
经过伸长生长的植株,把新梢剪成 1. 0 ~ 1. 5 cm 长的茎
段进行生根培养,基本培养基选用 MS、1 /2MS,培养基中分别
添加不同浓度比例的 IBA、NAA,每个处理 5 瓶,每瓶 5 个植
株,培养 45 d后统计生根率。
1. 5 评价指标与数据调查
调查获得的数据用 SPSS软件进行统计分析,平均值进行
Duncan’s测验,得出显著性差异。基本数据按照以下公式
计算:
火焰南天竹不定芽再生率 =(再生不定芽叶片总数 /接
种叶片总数)× 100%;
火焰南天竹平均每外植体再生芽数 =叶片再生不定芽总
数 /再生不定芽叶片数;
火焰南天竹再生不定芽生根率 =(所有生根再生不定芽
数 /所有接种的再生不定芽数)× 100%。
2 结果与分析
2. 1 不同植物生长调节剂以及浓度配比对火焰南天竹不定
芽再生的影响
由表 1、图 1 可见,不同植物生长调节剂种类以及浓度配
比对火焰南天竹叶片不定芽分化有重要影响。结果表明,
TDZ比 6 - BA更适于不定芽再生;TDZ 与 2,4 - D 组合对火
焰南天竹不定芽的诱导效果要好于 TDZ 与 NAA、IAA 的组
合。用 2. 5 mg /L TDZ、0. 2 mg /L 2,4 - D的组合最适于火焰
南天竹叶片不定芽分化,再生率可达 97. 6%,平均每块叶片
外植体再生芽数也较多(图 1 - a、图 1 - c)。但是试验中发
现,这个激素的浓度会造成部分芽玻璃化,玻璃化芽不能够生
根,因此不能够用于后续试验。
表 1 植物生长调节剂对火焰南天竹叶片不定芽再生的影响
植物生长调节剂浓度(mg /L)
6 - BA TDZ 2,4 - D NAA IAA
不定芽再
生率(%)
叶片再生
芽数(个 /块)
2. 0 0. 2 68. 6 2. 2
2. 0 0. 2 22. 1 1. 6
2. 0 0. 2 30. 9 1. 4
4. 0 0. 2 23. 6 1. 2
4. 0 0. 2 11. 6 1. 0
4. 0 0. 2 5. 7 1. 0
6. 0 0. 2 9. 3 1. 0
6. 0 0. 2 7. 3 1. 0
6. 0 0. 2 5. 0 1. 0
1. 5 0. 2 80. 6 3. 1
1. 5 0. 2 42. 1 1. 9
1. 5 0. 2 56. 5 2. 2
2. 5 0. 2 97. 6 3. 4
2. 5 0. 2 71. 2 2. 5
2. 5 0. 2 52. 1 1. 4
4. 0 0. 2 17. 9 2. 5
4. 0 0. 2 11. 6 1. 8
4. 0 0. 2 64. 7 2. 0
当 TDZ浓度达到 1. 5 mg /L时,与 0. 2 mg /L 2,4 - D配合
使用不定芽再生率可以达到 80. 6%,而且在这个激素浓度的
培养基中玻璃化芽明显减少。因此在试验过程中,实际选择
这个培养基浓度来进行火焰南天竹的不定芽再生,虽然再生
率有一定程度的降低,但是再生芽不发生玻璃化现象,而且平
均每块叶片再生芽数也能达到 3. 1 个(图 1 - b、图 1 - d)。
TDZ浓度达到 4. 0 mg /L时,不定芽再生率显著降低,而且玻
璃化芽明显增多。试验结果表明,6 - BA 不适于火焰南天竹
再生,添加 6 - BA 的培养基中火焰南天竹叶片不定芽再生
率、平均每块叶片再生芽数都显著低于添加 TDZ的培养基。
2. 2 不同营养源对火焰南天竹不定芽再生的影响
用 6. 5 g /L的硫酸铵代替 MS培养基中的硝酸铵,不定芽
再生率显著降低,说明培养基中的营养物质对不定芽再生影
响极大(表 2)。有研究报道用硫酸铵代替硝酸铵继代火焰南
天竹,继代苗生长正常,而本研究的再生试验表明,此培养基
不适于火焰南天竹再生。硝酸铵是培养基中氮元素的主要来
源,用硫酸铵代替硝酸铵后,氮元素含量减少,再生率显著降
低,因此可见,氮元素在火焰南天竹不定芽再生中起重要
作用。
表 2 不同营养元素对火焰南天竹叶片不定芽再生的影响
培养基
不定芽再生率
(%)
平均每外植体再生芽数
(个)
MS 91. 5 3. 2
MS1 19. 6 1. 0
2. 3 暗培养时间对火焰南天竹不定芽再生的影响
暗培养时间的长短对火焰南天竹不定芽的再生有显著影
响。不暗培养时不定芽再生率为 0,暗培养时间短,不定芽再
生率低,暗培养时间过长,不定芽再生率也会降低,最适的不
定芽再生的暗培养时间为 14 d,不定芽再生率可达 82. 1%
(表 3)。
2. 4 叶片放置方式对火焰南天竹不定芽再生的影响
叶片以正放、反放2种不同接种方式下的不定芽再生率
—47— 江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 2 期
表 3 暗培养时间对火焰南天竹叶片不定芽再生的影响
暗培养时间
(d)
不定芽再生率
(%)
平均每外植体再生芽数
(个)
0 0. 0d 0. 0c
7 16. 5c 1. 0b
14 82. 1a 3. 3a
21 76. 0b 3. 2a
注:同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P < 0. 05)。表
4、表 5 同。
没有显著差异,说明叶片不同的放置方式对火焰南天竹不定
芽的再生没有影响(表 4)。
2. 5 不同生长调节剂对火焰南天竹离体新梢生根的影响
离体新梢生根试验表明,生长调节剂能明显促进茎段不
表 4 叶片不同放置方式对火焰南天竹不定芽再生的影响
叶片放置方式
不定芽再生率
(%)
平均每外植体再生芽数
(个)
正放 85. 4a 3. 2a
反放 86. 8a 3. 3a
定根的形成。火焰南天竹在添加 0. 4 mg /L NAA的培养基中
生根最早,接种后 20 d基部开始形成不定根;在添加 IBA 的
培养基中根部形成大量愈伤,不易生根,说明 NAA 比 IBA 更
适合火焰南天竹诱导不定根;基本培养基对生根也有明显的
影响,表 5 结果表明,1 /2MS 培养基有利于火焰南天竹生根。
因此,适合火焰南天竹离体新梢生根的培养基为 1 /2MS +
0. 4 mg /L NAA。
表 5 不同生长调剂对火焰南天竹离体新梢生根的影响
植物生长调节剂组合
生根率(%) 平均根数(条)
MS培养基 1 /2MS培养基 MS培养基 1 /2MS培养基
0. 4 mg /L IBA 16. 7 ± 0. 4f 33. 7 ± 1. 2f 5. 0 ± 0. 3g 6. 0 ± 0. 1f
0. 6 mg /L IBA 11. 4 ± 0. 5g 13. 3 ± 1. 1g 3. 2 ± 0. 1h 5. 5 ± 0. 2f
0. 4 mg /L NAA 50. 0 ± 0. 6b 100. 0 ± 0. 0a 20. 5 ± 0. 4a 41. 3 ± 0. 1a
0. 6 mg /L NAA 33. 3 ± 0. 7d 86. 4 ± 0. 8b 12. 3 ± 0. 2d 26. 3 ± 0. 2b
0. 2 mg /L IBA + 0. 2 mg /L NAA 27. 3 ± 1. 3e 68. 7 ± 0. 5d 8. 0 ± 0. 2f 17. 4 ± 0. 2de
0. 2 mg /L IBA + 0. 4 mg /L NAA 66. 7 ± 0. 8a 56. 5 ± 0. 5e 13. 5 ± 0. 2c 16. 5 ± 0. 2e
0. 4 mg /L IBA + 0. 2 mg /L NAA 18. 2 ± 0. 7f 76. 3 ± 0. 8c 17. 2 ± 0. 3b 18. 3 ± 0. 6d
0. 4 mg /L INA + 0. 4 mg /L NAA 45. 5 ± 0. 6c 85. 6 ± 1. 4b 10. 5 ± 0. 6e 19. 5 ± 0. 9c
3 结论与讨论
目前关于火焰南天竹离体叶片再生的研究很少,由于火焰
南天竹的再生受基因型、环境条件的限制,因此其再生率很难
达到很高的水平[6]。在现有的报道中,大多数仍然集中于研究
火焰南天竹的快繁,很少有再生研究的相关内容。本研究表
明,影响火焰南天竹叶片再生的因素很多,包括植物生长调节
剂、暗培养时间、培养基的营养物质等,这些条件对火焰南天竹
离体器官的再生都起着决定性的作用,任何一个条件发生变
化,都可能造成火焰南天竹再生率的下降或者完全不再生。
在添加 1. 5 mg /L TDZ、0. 2 mg /L 2,4 - D 的 MS 培养基
上,火焰南天竹再生率可达到 80. 6%,每块叶片外植体再生
芽数达到 3. 1 个,而且玻璃化现象较少。植物再生过程中,不
但要选择合适的植物生长调节剂,而且浓度比例也非常重要,
一般植物再生中的细胞分裂素、生长素的浓度比例需要控制
在一个合理范围[7]。本研究也选取了多种细胞分裂素、生长
素,对其浓度比例进行了多次尝试,最终确定 TDZ 与 2,4 - D
的浓度比例为 12. 5 ∶ 1 时再生率最高。
暗培养是影响不定芽分化的一个重要因素。一些研究表
明暗培养可能促进不定芽的再生[7]。本试验结果表明,火焰
南天竹必须暗培养 14 d才能获得较高的再生率。
营养元素对火焰南天竹不定芽再生有显著影响,以硫酸
铵代替硝酸铵的培养基可以用来继代草莓、葡萄,在这个条件
下的组培苗均能正常生长[8]。而在本试验中,硫酸铵代替硝
酸铵对火焰南天竹的再生有极大影响,原因有待于进一步研
究。叶片接种方式对再生不定芽的影响因植物种类和品种的
不同而异,有些植物的再生不受叶片放置方式的影响,而有些
则影响较大[9]。本试验发现火焰南天竹叶片接种方式对叶
片再生无显著影响。
本试验获得的火焰南天竹再生率高达 97. 6%,在目前能
够查到的火焰南天竹再生的报道中最高。这说明,尽管火焰
南天竹叶片不定芽分化再生困难,但只要有合适的培养条件,
可以进一步提高叶片不定芽的再生率,克服火焰南天竹离体
再生困难的问题。
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