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南天竹离体初代培养条件优化



全 文 :北方园艺2015(05):93~96 ·生物技术·
第一作者简介:刘中兵(1978-),男,湖北枝江人,硕士,副教授,现
主要从事植物资源利用与繁殖等研究工作。E-mail:lzb_whsw@so-
hu.com. 
基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2009CDZ034);湖北省
高等学校青年教师深入企业行动计划资助项目(XD2012507)。
收稿日期:2014-12-16
DOI:10.11937/bfyy.201505029
南天竹离体初代培养条件优化
刘 中 兵,孟   媛
(武汉生物工程学院 园林系,湖北 武汉430415)
  摘 要:以南天竹茎段为试材,采用正交设计对初代培养中基本培养基类型、BA浓度、NAA
浓度、蔗糖浓度4个因素进行优化,旨在筛选最佳组合,以提高初代培养的诱导率。结果表明:
4个因子对南天竹愈伤组织或芽的诱导影响程度依次为基本培养基类型、蔗糖浓度、BA浓度、
NAA浓度;初代培养外植体的诱导最佳组合为MS+BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L+20g/L蔗
糖,诱导率达74.4%。
关键词:南天竹;离体;初代培养;正交设计;诱导率
中图分类号:S 795.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)05-0093-04
  南天竹(Nandina domestica Thunb)属小檗科南天
竹属常绿小灌木,是观花观果的佳品,适于窗前、阶下、
花台丛植或入口对植,也可盆栽观赏,亦可种植在植物
群落下层,丰富景观层次。同时,其根、茎、叶均可入药,
因此,集生态、观赏、药用等多种价值于一身的南天竹开发
利用前景较大[1-3]。开发利用需要大量的种苗,利用组织
培养技术可以高效快速的繁殖南天竹,黄一青等[4]、杜永
芹等[5]、蒋泽平等[6]、王春等[7]先后建立了南天竹的离体
培养体系,并获得了试管苗。从报道来看,南天竹在离
体初代培养时,其愈伤组织或芽的诱导率不高,对其深
入试验具有一定的限制。因此,该试验拟采用正交设计,
对初代培养的几个重要的影响因子,基本培养基类型、BA
浓度、NAA浓度以及蔗糖浓度进行优化,旨在筛选出最佳
组合,提高初代培养的诱导率,为后续试验奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2011年9月底采集位于武汉生物工程学院的南天
竹无病毒、生长健壮的当年生枝条,截取上部幼嫩茎段
作为外植体。
1.2 试验方法
1.2.1 材料灭菌 用自来水冲洗茎段20min,在无菌
室内先浸入75%酒精中20s,用无菌水冲洗3次后置于
1g/L HgCl2中消毒7min[8],为了克服内生菌污染,在
培养的过程中,培养基中添加了1.5g/L的50%多菌灵
可湿性粉剂[9]。
1.2.2 初代培养设计 为了探讨基本培养基类型,不同
浓度的BA、NAA和蔗糖对南天竹初代培养的影响,采
用L9(34)正交设计(表1),以筛选出最佳组合。将灭菌
处理的材料在超净工作台内无菌条件下,切成0.5cm长
的小段保持极性接入所制备的培养基,每种处理接种30
个,重复3次,培养30d后统计诱导率。培养基中添加
0.7%琼脂,pH 5.8。
表1 南天竹茎段诱导试验
L9(34)正交设计的因素和水平
  Table 1 L9(34)orthogonal design factors and levels of
Nandina domestica Thunb stem section induction test
水平
Level
因素Factor
基本培养基类型
The basic culture
medium type
(A)
BA浓度
BA concentration
/(mg·L-1)
(B)
NAA浓度
NAA
concentration
/(mg·L-1)
(C)
蔗糖浓度
Sucrose
concentration
/(g·L-1)
(D)
1  1/2MS  0.5  0.3  20.0
2 MS  1.0  0.2  40.0
3 B5 1.5  0.1  60.0
1.2.3 培养条件 培养室温度(25±2)℃、每天光照10~
12h,光照强度2 000~3 000lx。
1.2.4 不同处理对外植体初代培养诱导情况 将外植
体接入处理编号为1~9号的培养基中(表2),培养30d
时,记录外植体的诱导数(包括愈伤化、萌发数)、计算其
诱导率。
1.2.5 不同因素对外植体诱导情况的影响 对基本
培养基类型、BA浓度、NAA浓度和蔗糖浓度不同水
平进行SSR检验,比较4个因素对外植体诱导情况
的影响。
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·生物技术· 北方园艺2015(05):93~96
表2 外植体诱导结果
  Table 2 Results of the explant induction
处理
Treatment
因素Factor 诱导率Inducted frequency/%
A  B  C  D
重复1
Repeat 1
重复2
Repeat 2
重复3
Repeat 3
均值
Average
1  1  1  1  1  13.3  13.3  16.7  14.4
2  1  2  2  2  33.3  30.0  36.7  33.3
3  1  3  3  3  13.3  10.0  6.7  10.0
4  2  1  2  3  33.3  33.3  36.7  34.4
5  2  2  3  1  73.3  80.0  70.0  74.4
6  2  3  1  2  20.0  23.3  23.3  22.2
7  3  1  3  2  3.3  6.7  3.3  4.4
8  3  2  1  3  10.0  6.7  6.7  7.8
9  3  3  2  1  26.6  30.0  30.0  28.9
2 结果与分析
2.1 不同处理对外植体初代培养诱导情况
所有处理均使外植体出现了启动现象,接种在5号
培养基的诱导率最高,平均值达到74.4%,且大部分诱
导的愈伤组织出现在茎节部分(图1);部分茎段萌发出
芽,生长旺盛(图2);随着培养的深入,培养物不断地增
殖(图3、图4)。由表3方差分析可知,不同的基本培养
  
图1 处理5培养30d时愈伤组织状态
Fig.1 Calus status after 30days(treatment 5)
图2 处理5培养30d时芽萌发状态
Fig.2 Bud germination status after 30days(treatment 5)
图3 处理5培养60d时愈伤组织增殖
Fig.3 Calus growth after 60days(treatment 5)
图4 处理5培养60d时芽增殖
Fig.4 Bud growth after 60days(treatment 5)
表3 外植体诱导试验的方差分析
  Table 3 Variance analysis of the explant induction
变异来源
Source of variation
df  ss  S2  F  F0.05 F0.01
A  2  4 581.6  2 290.8 290.0** 3.55  6.01
B  2  2 302.6  1 151.3 145.7** 3.55  6.01
C  2  1 586.4  793.2  100.4** 3.55  6.01
D  2  2 562.4  1 281.2 162.2** 3.55  6.01
误差Error  18  141.5  7.9
总变异Total variation  26  11 174.5
  注:**表示在0.01水平上差异极显著。
Note:**shows significant diference at 0.01level.
基类型、BA浓度、NAA浓度和蔗糖浓度对外植体的诱
导有极显著的影响。
2.2 不同因素对外植体诱导情况的影响
由表4可知,基本培养基类型、BA浓度、NAA浓度
和蔗糖对南天竹外植体诱导都有影响。通过极差法分
析得出RA=30.0、RB=20.7、RC=17.4、RD=21.8,故影
响外植体诱导率最大的因素为基本培养基类型,其次是
蔗糖浓度,然后是BA浓度、NAA浓度。
49
北方园艺2015(05):93~96 ·生物技术·
  表4 基本培养基3个水平对诱导影响的SSR检验
  Table 4  SSRtest of 3basic culture medium efect on inducedl
水平
Level
基本培养基诱导率均值
Average of the basic culture medium inducted
frequency/%
BA诱导率均值
Average of BA inducted
frequency/%
NAA诱导率均值
Average of NAA inducted
frequency/%
蔗糖诱导率均值
Average of sucrose inducted
frequency/%
1  19.3aA  17.8aA  14.8aA  39.2aA
2  43.7bB  38.5bB  32.2bB  20.0bB
3  13.7cC  20.4aA  29.6bB  17.4bB
2.2.1 基本培养基类型对外植体诱导的影响 基本培
养基是植物组织培养的物质基础,也是植物组织培养能
否获得成功的重要因素之一[10]。由表4可知,1/2MS、
MS、B5对外植体诱导的影响差异极显著。根据各水平
的平均值大小进行比较,MS诱导率最高,达43.7%,所
以,外植体诱导基本培养基首选MS。
2.2.2 BA浓度对外植体诱导的影响 细胞分裂素在
组织培养中的主要作用是促进细胞的分裂和分化,诱导
胚状体和不定芽的形成[10]。由表4可知,水平1、3对外
植体的诱导影响差异不明显;水平2对外植体的诱导有
极显著的影响。根据各水平的平均值大小进行比较,
1.0mg/L BA诱导率最高,达38.5%,所以,BA浓度首
选水平2。
2.2.3 NAA浓度对外植体诱导的影响 在组织培养
中,生长素主要是用于诱导愈伤组织的形成,根的分化
以及细胞的分裂和伸长[10]。由表4可知,水平2、3对外
植体的诱导影响差异不显著,其平均诱导率均比水平1
高,且差异达极显著水平。所以,NAA浓度水平可选2
或3。
2.2.4 蔗糖浓度对外植体诱导的影响 糖类物质是培
养物重要的碳源,在培养基中提供培养物所需的碳骨架
和能源外,还可在一定程度调节培养基的渗透压,影响
细胞的增殖和分化,一般来说,蔗糖是最好的糖源[10]。
由表4可知,水平2、3对外植体的诱导影响差异不显著;
水平1对外植体诱导的影响比水平2、3有极显著的差
异,且平均诱导率是最高,因此,蔗糖浓度首选水平1。
综上所述,在植物组织培养中,基本培养基和蔗糖
是组织培养的物质基础,对外植体的启动有重要影响;
植物生长调节物质则影响植物细胞的分裂、分化、发育,
细胞分裂素和生长素配合使用,对外植体的诱导具有重要
作用。选取各因素的最优水平,即MS+BA 1.0mg/L+
NAA 0.2mg/L+20.0g/L或 MS+BA 1.0mg/L+
NAA 0.1mg/L+20.0g/L蔗糖为最佳组合。结合表1
正交实验方案和表2的外植体诱导率结果可以看出,5
号处理的诱导率均值为74.4%,为9个处理中的最高
值,因此该试验中5号处理为外植体诱导的最佳配方。
3 结论
该试验以南天竹幼嫩茎段作为外植体,基本培养基
类型、BA浓度、NAA浓度以及蔗糖浓度对外植体的启
动具有不同程度的影响,效应最大的是基本培养基类型,
其次是蔗糖浓度、BA浓度、NAA浓度;诱导效果最佳的组
合是MS+BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L+20.0g/L蔗
糖,诱导率达74.4%。
通过该试验优化了南天竹初代培养的条件,建立了
南天竹的离体培养体系,为其快繁和遗传改良奠定了基
础。但其增殖、生根培养、练苗、移栽等相关技术,都有
待进一步的研究。
参考文献
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Optimization of Primary Culture Conditions in vitro of Nandina domestica Thunb
LIU Zhong-bing,MENG Yuan
(Department of Landscape Architecture,Wuhan Bioengineering Institute,Wuhan,Hubei 430415)
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·生物技术· 北方园艺2015(05):96~99
第一作者简介:刘青(1989-),女,河北石家庄人,硕士研究生,研究
方向为生物工程。E-mail:906459401@qq.com.
责任作者:魏景芳(1957-),男,河北沧州人,博士,教授,现主要从事
植物细胞工程等教学与科研工作。E-mail:wjfang@126.com.
基金项目:河北省科技厅资助项目(14230910D)。
收稿日期:2014-11-10
DOI:10.11937/bfyy.201505030
黑果腺肋花楸组织培养和快繁体系的优化研究
刘   青,刘   颖,李 冬 杰,闫 素 红,张 冠 华,魏 景 芳
(河北科技大学 生物科学与工程学院,河北 石家庄050000)
  摘 要:以黑果腺肋花楸带芽茎段为试验材料,采用组织培养的方法,研究不同激素含量和
配比对其组织培养和快速繁殖的影响。结果表明:茎段在MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.2mg/L
培养基上诱导芽最快最好,KT能诱导愈伤组织,但对试管苗的芽诱导无明显影响;在 MS+6-BA
0.5mg/L+IBA 0.2mg/L培养基上继代1次,增殖系数就能达6倍以上;生根培养基1/2MS+
IBA 0.5mg/L效果最好,生根率近100%;移栽基质以草炭土∶营养土∶蛭石=1∶2∶1的基质
中最好,成活率达100%。
关键词:黑果腺肋花楸;组织培养;优化;快速繁殖
中图分类号:S 687.603.6 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)05-0096-04
  黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa)属蔷薇科腺肋
花楸属落叶灌木。树高1.5~3.0m。羽状单叶,复伞状
花序,入秋叶色变红,抗旱抗病耐寒。浆果,果实为紫黑
色球形,直径1.5cm左右。根系属浅根性,水平根发
达[1]。该树种在欧美和东亚地区园林绿化方面应用广
泛。黑果腺肋花楸果实中的花青素和黄酮能够维持人
的心脏和机体的健康,多酚类物质能够抑制人体内低密
度蛋白和脂质体的氧化,对于预防心脏疾病和癌症、保
持人体健康具有显著效果[2-3]。由其果实加工的药品、
保健饮料和食品在市场上非常普及和流行[4]。因此,为
满足庞大的市场需求,需要对其进行大规模的栽培。目
前,有关其组织培养的研究已有报道,但仍有不少问题
需深入研究[5-8]。该试验主要对黑果腺肋花楸组织培养
和快速繁殖体系的进行了一系列的优化研究,以期整体
提高组培的效率,实现其长期工厂化快速繁育的目的。
    
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料采集于河北科技大学生物科学与工程学
院植物组织培养实验室苗圃基地,以含有1~2个芽眼
的黑果腺肋花楸2cm幼嫩茎段为外植体。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体处理 取2cm带顶芽或腋芽的幼嫩茎段
用流水冲洗60min,75%酒精浸泡消毒40s,0.1%升汞
溶液消毒4min,无菌水冲洗4~5次,用滤纸吸去水分,
将消毒后的外植体接种于不同的培养基上。每瓶接种4
个茎段,每个编号接种20瓶,培养基中蔗糖浓度为3%,
琼脂浓度为0.8%,pH 5.8。培养温度(25±2)℃,光照
时间10h/d,光照强度1 700lx左右。
1.2.2 培养基配方 试验所用培养基的具体配方见表1。
1.2.3 练苗 当生根苗长至5cm时,置于温室中逐渐
揭去瓶盖练苗4d。然后用镊子将苗取出用流水洗去根
部培养基。再用稀释800倍的多菌灵溶液浸过后,然后
栽入苗床上,苗床基质分4个处理:营养土、草炭土、草炭
土+营养土+蛭石(1∶2∶1)以及营养土+蛭石(2∶1),
定期浇以营养液,观察黑果腺肋花楸的生长状况,统计
其成活率,并进行比较


Abstract:The regenerations of Nandina domestica was investigated by using in vitro stem sections by the orthogonal
experimental design.Stem sections were cultured on diferent basic medium supplemented diferent concentrations of
benzyladenine(BA)in combination with diferent concentrations ofα?naphthaleneacetic acid (NAA)and sugar,the
experiment was to select the optimum combiration,to improve calus formation.The results showed significant diferences in
the percentage of calus formation were observed among the basic medium,sugar,BA and NAA.The highest percentage of
calus formation(74.4%)was obtained on MS medium with 1.0mg/L BA,0.2mg/L NAA and 20g/L sugar.
Keywords:Nandina domestica Thunb;in vitro;primary culture;the orthogonal experimental design;the percentage of in-
duction
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