免费文献传递   相关文献

南天竹的离体培养研究



全 文 :第40卷/第1期/
2016年1月
河北师范大学学报/自然科学版/
JOURNAL OF HEBEI NORMAL UNIVERSITY/Natural Science Edition/
Vol.40 No.1
Jan.2016
文章编号:1000-5854(2016)01-0066-07
收稿日期:2015-09-07;修回日期:2015-10-09
基金项目:国家自然科学基金(31160071)
作者简介:蔡 鹏(1991-),男,江西南昌人,学士,研究方向为植物细胞生物学.
通信作者:刘华英(1971-),女,副教授,研究方向为植物细胞生物学.E-mail:hyliuchsh@aliyun.com
南天竹的离体培养研究
蔡 鹏1, 苏华桃2, 李丽炎2, 刘华英2, 姚惠文2
(1.广西师范大学 漓江学院,广西 桂林 541004;2.广西师范大学 生命科学学院,广西 桂林 541004)
摘 要:以南天竹茎段为材料,对不同消毒剂、消毒时间和内生菌抑制剂的消毒效果及诱导、增殖和生根培养
基进行研究.结果表明:不同消毒剂消毒效果最佳时间为10min;消毒效果排序1g/L HgCl2>50mL/L NaClO2>
20mL/L NaClO2 >80mL/L NaClO2;适宜的诱导培养基为 MS(murashige skoog培养基)+1mg/L 6-BA+0.1
mg/L IBA+90mg/L青霉素+1 600mg/L Vc,诱导率达66.67%;MS+0.5mg/L 6-BA+0.05mg/L NAA是最
适增殖配方,株高1.67cm,增殖系数2.63;最佳壮苗培养基为 MS+0.01mg/L NAA+0.3mg/L 6-BA,株高2.17
cm,增殖系数6.27;在微量元素减半的1/2MS+0.2mg/L NAA+0.2mg/L IBA+4g/L活性碳+30g/L蔗糖的
液体培养基上生根率可达76.67%.
关键词:南天竹;离体培养;无菌体系
中图分类号:Q 813   文献标志码:A   doi:10.13763/j.cnki.jhebnu.nse.2016.01.012
Study of in Vitro Culture of Nandina domestica Thunb
CAI Peng1, SU Huatao2, LI Liyan2, LIU Huaying2, YAO Huiwen2
(1.Colege of Lijiang,Guangxi Normal University,Guangxi Guilin 541004,China;
2.Colege of Life Science,Guangxi Normal University,Guangxi Guilin 541004,China)
Abstract:Effects of different disinfectants,disinfection time and endophyte inhibitor,as wel as various
media for induction,proliferation and rooting were examined using stem segments of Nandina domestica as
material.The results showed that 10min was the best for al disinfectants,with declining disinfection
effect in the order of 1g/L HgCl2,50mL/L NaClO2,20mL/L NaClO2and 80mL/L NaClO2.The optimum
medium for induction was MS+1mg/L 6-BA+0.1mg/L IBA+90mg/L penicilin+1 600mg/L Vc,with
induction rate reaching 66.67%.The optimum multiplication formula was MS+0.5mg/L 6-BA+0.05
mg/L NAA,on which the plant height averaged at 1.67cm and proliferation coefficient was as high as
2.63.The best shoot growth was observed on the medium of MS+0.01mg/L NAA+0.3mg/L 6-BA,with
mean height of 2.17cm and proliferation coefficient of 6.27.Meanwhile,the highest rooting percentage of
76.67% was observed on the liquid medium of 1/2MS(macroelements and microelements reduced by
half)+0.2mg/L NAA+0.2mg/L IBA+4g/L activated charcoal+30g/L sucrose.
Key words:Nandina domestica Thunb;in vitro culture;asepsis system
南天竹(Nandina domestica Thunb.)为小檗科南天竹属丛生灌木,是观叶、观果的优良地被和色块植
物.南天竹不仅可以净化空气、涵养水源、防风固沙、保持水土,而且根、茎、叶、果都可以入药;种子含油率约
为120mg/g,可以榨油;叶含鞣质,可以作为鞣料植物;也可作为贫困地区的材用树种[1-3].因此,南天竹是集
观赏、生态、药用多种经济和社会价值于一体的植物资源.目前,南天竹主要通过播种、扦插和分株繁殖,但繁
殖周期长,繁殖率低,其组培繁殖的研究较少[4-5].本文中,笔者对南天竹不定芽的诱导、增殖和生根条件进行
筛选,以建立其高效的离体再生体系,为南天竹大规模种苗生产和推广利用提供技术支持和参考依据.
1 材料与方法
1.1 材 料
选取生长健壮、无病虫害的红果南天竹当年生嫩枝.
1.2 方 法
1.2.1 外植体消毒
将材料用自来水洗净后在超净工作台上浸入700mL/L酒精30s,然后分别置于HgCl2 和NaClO2 溶液
中消毒5,10,15min,无菌水冲洗5次,用无菌吸水纸吸干水分,将材料切成0.5~1.0cm带芽茎段,接入1.5
mg/L 6-BA+0.2mg/L IBA的培养基中,培养30d后统计污染率、存活率、死亡率.污染率=污染外植体
数/接种外植体数×100%,存活率=存活外植体数/接种外植体数×100%,死亡率=死亡外植体数/接种外
植体数×100%.
1.2.2 南天竹不定芽的诱导
1)IBA和6-BA不同配比对南天竹不定芽诱导的影响.将外植体接种到IBA和6-BA不同配比的培养
基上诱导不定芽,培养30d后统计诱导率.诱导率=长不定芽外植体数/接种外植体数×100%.
2)内生菌抑制剂对南天竹不定芽诱导的影响.在含1.0mg/L 6-BA和0.1mg/L IBA的诱导培养基中
添加不同质量浓度的青霉素和Vc,培养30d后统计诱导率.
1.2.3 南天竹不定芽的增殖
将试管苗切成约0.5cm的带节茎段接种于不同质量浓度KT,NAA与0.5mg/L 6-BA组合的培养基、
添加青霉素和Vc或GA3的含0.5mg/L 6-BA+0.05mg/L NAA培养基中,培养30d后统计增殖系数和
株高.增殖系数=增殖后的芽数/接种外植体数.
1.2.4 南天竹壮苗培养基的筛选
将试管苗切成约0.5cm的带节茎段接种于不同质量浓度6-BA和NAA组合的培养基中,培养30d后
统计增殖系数和株高、长势.
1.2.5 南天竹的生根培养
将高约2cm的试管苗接种于含不同质量浓度NAA和IBA的1/2MS((1)MS培养基的大量元素减半)
+15g/L蔗糖的培养基中诱导生根,60d天后统计生根率、生根系数、根长.生根率=生根株数/接种株数×
100%,生根系数=生根总数/接种株数.
采用1/2MS((2)MS培养基的大量元素和微量元素减半)培养基和不同蔗糖含量、青霉素和Vc、液体培
养对试管苗进行生根培养,60d后统计生根率、生根系数、根长.
上述培养除特别说明外基本培养基都为 MS附加7g/L琼脂,诱导培养添加60g/L蔗糖,增殖壮苗培
养添加30g/L蔗糖,生根培养添加4g/L活性炭,pH 6.0~6.2.培养条件:光强1 500~2 000lx,光照时间
12h/d,温度(25±2)℃.每处理接种10瓶,每瓶接种1个材料,设3次重复.
2 结果与分析
2.1 消毒剂与消毒时间对外植体消毒的影响
由表1,2可知,1g/L HgCl2 和不同体积分数NaClO2 消毒时存活率都是消毒10min时最高,其次是消
毒5min,最低是消毒15min,3个处理时间的存活率有明显差异.结果表明,消毒15min时,污染率都为0,
但死亡率也为各处理的最大值,尤其是80mL/L NaClO2 处理的100%死亡,显示消毒时间超过10min对外
植体伤害严重,死亡增加.由表2可知,消毒5~10min时,其存活率50mL/L NaClO2 高于20,80mL/L
NaClO2处理.80mL/L NaClO2 消毒不同时间后,污染率都为0,但茎段存活率低,生长速度慢,芽黄绿色,说
明80mL/L NaClO2 不适用于南天竹茎段消毒.综合存活率和生长状况,1g/L HgCl2 和50mL/L NaClO2
消毒10min时污染率都为0,存活率都为100%,但前者处理的生长好于后者.因此,南天竹茎段消毒宜选用
·76·
1g/L HgCl2 消毒10min.
表1 1g/L HgCl2 消毒时间对外植体消毒的影响
消毒时间/min 污染率/% 存活率/% 死亡率/% 生长状况
0  100.00±0.00  3.33±3.33  96.67±3.33 芽较粗壮,为黄绿色
5  23.33±3.33  76.67±3.33  22.33±3.33 芽较粗壮,多为绿色
10  0.00±0.00  100.00±0.00  0.00±0.00 芽较粗壮,多为绿色
15  0.00±0.00  23.33±3.33  76.67±3.33 芽较粗壮,多为黄白色
表2 不同体积分数NaClO2 对外植体消毒的影响
φ(NaClO2)/(mL·L
-1) 消毒时间/min 污染率/% 存活率/% 死亡率/% 生长状况
5  43.33±3.33  56.67±3.33  43.33±3.33 芽较粗壮,多为绿色
20  10  20.00±0.00  80.00±0.00  20.00±0.00 芽较粗壮,多为绿色
15  0.00±0.00  36.67±3.33  63.33±3.33 芽较粗壮,多为黄绿色
5  20.00±5.77  76.67±3.33  16.67±3.33 芽较粗壮,多为绿色
50  10  3.33±3.33  96.67±3.33  3.33±3.33 芽较粗壮,多为黄绿色
15  0.00±0.00  23.33±3.33  76.67±3.33 芽较粗壮,多为黄绿色
5  0.00±0.00  56.67±3.33  43.33±3.33 芽较粗壮,多为黄绿色
80  10  0.00±0.00  43.33±3.33  56.67±3.33 芽较粗壮,多为黄绿色
15  0.00±0.00  0.00±0.00 100.00±0.00 —
2.2 南天竹不定芽的诱导
2.2.1 IBA和6-BA对南天竹不定芽诱导的影响
采用不同质量浓度的IBA和6-BA进行南天竹不定芽诱导实验,发现接种7d左右茎段的腋芽开始萌
动并生长,30d后不定芽诱导的结果见表3.当6-BA质量浓度相同时,随IBA质量浓度的升高,诱导率降
低,处理1的南天竹不定芽的诱导率最高,不定芽较粗壮,生长较快(见图1);处理2的诱导率次之.
表3 激素对南天竹不定芽诱导的影响
处理 ρ(6-BA)/(mg·L
-1) ρ(IBA)/(mg·L
-1) 诱导率/% 生长状况
1  1.0  0.1  43.33±3.33 芽多为绿色,较粗壮
2  1.0  0.2  23.33±3.33 芽多为绿色,较纤细
3  1.0  1.0  13.33±3.33 芽多为绿色,较粗壮
4  1.5  0.1  16.67±3.33 芽粉红色,较粗壮
5  1.5  0.2  16.67±3.33 芽绿色,较纤细
6  1.5  1.0  6.67±3.33 有愈伤组织,芽黄绿色
7  2.0  0.2  16.67±3.33 芽多为绿色,较粗壮
8  2.0  1.0  13.33±3.33 芽绿色,较纤细
·86·
2.2.2 内生菌抑制剂对南天竹不定芽诱导的影响
在诱导培养基上加入不同质量浓度的青霉素和Vc,诱导过程无污染,不定芽的诱导率都有不同程度的
增加,芽生长健壮(见表4),显示一定质量浓度的青霉素和 Vc促进不定芽的诱导.处理9~11的诱导率相
近,处理12的诱导率明显高于其他处理.
表4 不同质量浓度青霉素和Vc配比对南天竹不定芽诱导的影响
处理 ρ(青霉素)/(mg·L
-1) ρ(Vc)/(mg·L
-1) 诱导率/%
9  30  700  53.33±3.33
10  50  1 000  53.33±3.33
11  70  1 300  50.00±0.00
12  90  1 600  66.67±3.33
2.3 南天竹不定芽的增殖
2.3.1 不同质量浓度KT,NAA与6-BA配比对南天竹不定芽增殖的影响
在含0.5mg/L 6-BA的培养基上,添加不同质量浓度KT,NAA增殖的不定芽较粗壮,叶片多为绿色,
较小,但株高和增殖系数表现不同(见表5).当NAA为0.05mg/L时,不定芽平均增殖2.63个,30d时株高
1.67cm(见图1),为各处理中最高,同时添加0.5mg/L的KT,增殖系数明显增加,为各处理中最大值,而株
高降低.当 NAA 为0.5mg/L时,添加0.5mg/L KT,增殖系数大幅减少,为各处理中最小值,添加
2.0mg/L KT,增殖系数也明显降低,植株生长最慢.可见,较高质量浓度(0.5mg/L)NAA不利于不定芽的
增殖.仅添加2.0mg/L KT时,增殖系数和株高比仅添加0.05mg/L NAA时略低.综合生长和增殖情况,
0.5mg/L 6-BA与0.05mg/L NAA的激素配比适合不定芽的增殖.
表5 不同激素配比对南天竹不定芽增殖的影响
处理 ρ(KT+NAA+6-BA)/(mg·L
-1) 株高/cm 增殖系数
13  0.0+0.05+0.5  1.67±0.01  2.63±0.09
14  0.5+0.05+0.5  1.15±0.07  3.83±0.12
15  0.5+0.5+0.5  1.13±0.06  1.67±0.12
16  2.0+0.5+0.5  0.85±0.04  1.77±0.09
17  2.0+0.0+0.5  1.48±0.02  2.03±0.15
2.3.2 内生菌抑制剂与GA3 对南天竹不定芽增殖的影响
如表6所示,在含0.5mg/L 6-BA+0.05mg/L NAA的增殖培养基上,添加90mg/L青霉素+1 600
mg/L Vc,株高0.95cm,明显降低,增殖系数为2.13,表明其芽的伸长和增殖均受到抑制;添加0.2mg/L
GA3 时,株高明显受到抑制,但增殖系数却大幅增加,是其1.48倍.
表6 内生菌抑制剂与GA3 对南天竹不定芽增殖的影响
处理 ρ(青霉素+Vc+GA3)/(mg·L
-1) 株高/cm 增殖系数
18  90+1 600+0.0  0.95±0.02  2.13±0.20
19  0.0+0.0+0.2  0.66±0.07  3.90±1.04
·96·
1.芽的诱导;2.芽的增殖;3.壮苗;4.生根.
图1 南天竹的离体培养
2.4 壮苗培养基的筛选
由表7可知,随激素质量浓度的降低,株高和增殖系数增加,芽由黄绿色到绿色.处理22较处理20,21
和增殖培养基的株高和增殖系数都有明显增加,尤其是增殖系数,其不定芽粗壮,叶绿色,展开,叶大(见图
1),表明较低质量浓度的6-BA+NAA有利于不定芽的生长和增殖,可用于南天竹的壮苗培养.
表7 壮苗培养基对南天竹生长的影响
处理 ρ(NAA+6-BA)/(mg·L
-1) 株高/cm 增殖系数
20  0.10+1.0  1.15±0.03  3.13±0.15
21  0.05+1.0  1.33±0.02  4.10±0.17
22  0.01+0.3  2.17±0.15  6.27±0.09
2.5 试管苗的生根
由表8可知,当IBA质量浓度相同而NAA质量浓度不同时对株高的影响较小,0.1mg/L IBA处理的
株高都略高于0.2mg/L IBA处理.处理25的生根率最高,但生根系数最小,根纤细;而处理26有最高生根
系数和根长且根较粗壮.总体上,生根率较低.
表8 不同激素配比对南天竹生根的影响
处理 ρ(NAA+IBA)/(mg·L
-1) 株高/cm 生根率/% 生根系数 根长/mm
23  0.1+0.1  3.14±0.05  13.33±3.33  0.50±0.06  5.33±0.88
24  0.2+0.1  3.20±0.03  0.00±0.00 - -
25  0.1+0.2  2.95±0.03  16.67±3.33  0.30±0.06  6.00±0.58
26  0.2+0.2  2.90±0.06  13.33±3.33  1.83±0.09  9.67±0.88
在含0.2mg/L NAA+0.2mg/L IBA的1/2MS(1)培养基上,蔗糖质量浓度、微量元素减半、青霉素和
Vc、液体培养对试管苗生根的影响见表9.结果表明,处理27的生根率、生根系数大幅升高,分别增加了
1.50,1.95倍;在此基础上,添加青霉素和Vc或微量元素减半的生根率为0,株高略有降低,显示青霉素和
Vc对南天竹生根有抑制作用.当微量元素减半时,生根率明显增加,生根系数和根长有不同程度减少;蔗糖
质量浓度由15g/L升至30g/L时生根率为0,株高也为各处理中最低;同样条件下,液体培养的株高、生根
·07·
系数和根长都明显好于固体培养,尤其处理31的株高、生根率和生根系数为各处理中最大值,生根率高达
76.67%,根较粗壮(见图1).由上可知,在1/2MS(1)固体培养基和1/2MS(2)液体培养基上,添加30g/L
蔗糖比添加15g/L蔗糖的生根效果好,1/2MS(2)液体培养基+30g/L蔗糖+4g/L活性炭+0.2mg/L
NAA+0.2mg/L IBA是最适宜的生根培养基.
表9 南天竹生根培养基的筛选
处理 生根培养基 株高/cm 生根率/% 生根系数 根长/mm
27  1/2MS(1)+30g/L蔗糖 3.33±0.15  33.33±3.33  5.40±0.26  5.50±0.33
28
1/2MS(1)+30g/L蔗糖+90mg/L
青霉素+1 600mg/L Vc
3.09±0.10  0.00±0.00 - -
29  1/2MS(2)+30g/L蔗糖 2.37±0.15  0.00±0.00 - -
30  1/2MS(2)+15g/L蔗糖 3.23±0.15  33.33±3.33  1.67±0.12  7.45±0.24
31  1/2MS(2)(液体培养基)+30g/L蔗糖 4.33±0.18  76.67±3.33  6.73±0.23  6.17±0.20
32  1/2MS(2)(液体培养基)+15g/L蔗糖 4.09±0.10  23.33±3.33  2.23±0.20  10.87±0.82
3 讨 论
在植物组织培养中表面消毒最为重要,这决定着实验的失败与否,消毒剂的杀菌能力、使用质量、消毒时
间等因素对植株的消毒效果均不同[6].实验中,不同消毒剂都以消毒10min效果最好;50mL/L NaClO2 的
消毒效果好于20mL/L NaClO2,最差的是80mL/L NaClO2.1g/L HgCl2 的消毒效果好于50mL/L Na-
ClO2,是适宜的南天竹表面消毒方式,这与多数植物的表现相似[7].
植物体内的内生细菌潜伏较深,仅用表面消毒无法将其杀除干净.这种污染在外植体初期培养中不易被
肉眼察觉,随着继代次数的增加,植株体内细菌逐渐积累,在培养基上呈现出来[8].由于南天竹茎节非常短、
叶鞘抱茎等原因,消毒难以彻底,易将内生菌带入.笔者实验观察到南天竹组培过程中诱导培养时无污染,继
代增殖时大体出现2种形式的内生菌:继代25d左右出现红白色菌斑,然后逐渐干缩,与常见的细菌污染和
真菌污染表现状况不同,并且不影响植株生长,仍能分割继代培养;另一种在接种茎段基部呈白色丝状或片
状,随时间延长蔓延至培养基表面,基本不影响植株生长,但不能用于分割继代培养,这一结果与王春等[9]的
研究结果相一致.在诱导培养基上加入不同质量浓度的青霉素和Vc后不仅诱导时无污染出现,其后的继代
培养过程中污染也减少,且芽的诱导率和增殖系数都有不同程度的增加,芽生长健壮,这与文献[10-11]的研
究结果相符.但在增殖培养基和生根培养基上加入青霉素和Vc则降低了增殖系数,强烈抑制生根,这可能
是增殖、生根培养时试管苗带菌量极大减少甚至完全无菌,内生菌抑制剂浓度过高、积累过多对植株造成一
定伤害[12].
本文中,笔者实验筛选出的南天竹最佳诱导激素组合为1mg/L 6-BA+0.1mg/L IBA,这与文献[9]研
究结果相一致,但是在诱导时间上比其所用时间少,可能与本实验使用60g/L蔗糖(文献[9]用30g/L蔗
糖)有关,李慧[5]对火焰南天竹的研究也发现60g/L蔗糖更适合芽的诱导.
GA3 通常用于促进茎的伸长,张小红等[13]研究发现添加GA3 对香椿芽的伸长效果明显.南天竹茎节非
常短,产生的不定芽也矮小,但在增殖培养基中添加GA3 后株高未增反降,增殖系数则明显增加,何瑞岳
等[14]也出现类似结果(使用不宜质量浓度GA3 使情人草伸长).可能由于植物间差异性较大,所使用的GA3
质量浓度不同有关.
在15g/L蔗糖与微量元素减半的生根固体培养基中,南天竹的生根率仅为33.33%,与杜永芹等[15]研
究结果相差较大,可能是火焰南天竹与南天竹基因型差异较大.使用液体培养基生根效果好于固体培养基,
最高生根率达76.67%,这与袁小环等[16]在甜樱桃组培苗的生根研究结果一致.
·17·
参考文献:
[1] 刘锦春.南天竹资源与开发研究[J].中国野生植物资源,2004,23(6):22-23.
[2] 张佐玉.南天竹根茎总生物碱含量测定[J].贵州林业科技,1995,23(2):34-36.
[3] 陆宁海,吴利民,侯培琳,等.南天竹提取物对四种植物病原菌的抑制作用[J].河南科技学院学报,2011,39(6):32-38.
[4] 杜永芹,倪林娟,王玉勤,等.观赏林木新品种火焰南天竹的引进与繁育技术研究[J].上海农业科技,2007,23(3):38-41.
[5] 李慧.彩叶树种火焰南天竹的离体快繁研究[J].江苏农业科学,2010(1):74-76.
[6] 杜雪玲,张振霞,余如刚,等.植物组织培养中的污染成因及其预防[J].草业科学,2005,22(1):24-27.
[7] 杨淑慎.细胞工程[M].北京:科学出版社,2009.
[8] KRITZINGERR E M,VNNREN R J,WOODWARD B.Elimination of External and Internal Contaminants in Rhizomes of
Zantedechia Aethiopica with Commercial Fungicides and Antibioties[J].Plant Cel,Tissue and Organ Culture,1998,52:
61-65.doi:10.1079/IVP2002362
[9] 王春,张俊林,范文锋,等.南天竹组培快繁技术[J].林业科技开发,2011,25(2):85-88.doi:10.3969/j.issn.1000-8101.
2011.02.022
[10] 金洪,王俊杰,张众,等.手掌参的组织培养研究[J].内蒙古农牧学院学报,1995,16(2):74-77.
[11] 刘萍,丁义峰,齐付国,等.医用抗生素对高等植物的作用研究现状[J].河南师范大学学报(自然科学版),2004,32(2):
66-70.
[12] REED B M,MENTZER J,TANPRASERT P,et al.Internal Bacterial Contamination of Micropropagated Hazel-nut:
Identification and Antibiotic Treatment[J].Plant Cel,Tissue and Organ Culture,1998,52:67-70.
[13] 张小红,陈彦生,康冰,等.激素对香椿腋芽增殖生长的效应[J].西北植物学报,2001,21(4):756-760.
[14] 何瑞岳,范斌.不同浓度GA3 对不同情人草品种组培苗生长的影响[J].现代农业科技,2013,23:172-174.
[15] 杜永芹,倪林娟,王玉勤.耐寒彩叶树种火焰南天竹的快繁技术研究[J].上海农业学报,2004,20(4):1-4.
[16] 袁小环,彭向永,李青,等.甜樱桃组培苗的生根研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,32(4):71-78.
(责任编辑 柴 键)
·27·