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陆英愈伤组织诱导及植株再生



全 文 :收稿日期:2013-03-12
基金项目:国家自然科学基金(31100246);绵阳师范学院校级项目(2011A09,2012A08);四川省重点实验室开放基金(ZDS1004);四川省
科技厅应用基础计划(2013JY0078)
作者简介:吴庆贵(1979-),男,博士,讲师,研究方向:森林培育及植物生理学;Tel:0816-2270108,13890457432,E-mail:qgwu30@ 163. com。
* 通讯作者:罗明华,Tel:15883781434,E-mail:mhemei@ 126. com。
·药用植物栽培·
陆英愈伤组织诱导及植株再生
吴庆贵,邹利娟,罗明华*
(绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室 四川 绵阳 621000)
摘要 目的:探索陆英愈伤组织和丛生芽诱导及组培苗生根的适宜条件,为陆英种苗工厂化生产及种质资源
保存提供理论依据。方法:以叶片、叶柄、茎段和茎尖为外植体,比较不同外植体、不同植物激素对愈伤组织、丛生
芽的诱导及生根培养的影响。结果:叶片、叶柄愈伤组织诱导的适宜培养基分别为 MS + 2,4-D 1. 5 mg /L、MS +
NAA 0. 2 mg /L + KT 1. 0 mg /L和 MS + 2,4-D 0. 2 mg /L + KT 1. 0 mg /L;丛生芽诱导与增殖适宜培养基为 MS + NAA
0. 2 mg /L + KT 3. 0 mg /L + GA3 2. 0 mg /L;生根最佳培养基为 1 /2MS + NAA 0. 3 mg /L,在此条件下,根发育良好,植
株健壮。结论:叶片、叶柄在适宜的培养基中均可诱导出较好的愈伤组织;茎段、茎尖诱导丛生芽增殖系数高,完成
植株再生。
关键词 陆英;组织培养;愈伤组织;植株再生
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2013)12-1899-05
Callus Induction and Plant Regeneration of Sambucus chinensis
WU Qing-gui,ZOU Li-juan,LUO Ming-hua
(Ecological Security and Protection Key Laboratory of Sichuan Province,Mianyang Normal University,Mianyang 621000,China)
Abstract Objective:To optimize the medium for callus and multiple shoot induction and cultural plantlets rooting of Sambucus
chinensis,and to provide a basis for the development of the seedling of mass production and germplasm conservation. Methods:The pla-
ntlet leaves,petioles,stems and shoot tips were used as explants for the study of influences of different explants and different hormones
on callus and multiple shoot induction,and cultural plantlets rooting. Results:The optimal medium for callus induction of leaves was
MS + 2,4-D 1. 5 mg /L;and optimum mediums for petiole were MS + NAA 0. 2 mg /L + KT 1. 0 mg /L and MS + 2,4-D 0. 2 mg /L + KT
1. 0 mg /L,MS + NAA 0. 2 mg /L + KT 3. 0 mg /L + GA3 2. 0 mg /L medium was best for multiple shoot induction. And the best medi-
um for tissue culture rooting was 1 /2 MS + NAA 0. 3 mg /L. On the optimized medium,the roots were well-developed and the plants
were healthier. Conclusion:Both the leaves and petioles can be well induced to callus on suitable medium,the stems and shoot tips are
the best materials for multiple shoot induction and plant regeneration.
Key words Sambucus chinensis Lindl.;Tissue culture;Callus;Regeneration
陆英 Sambucus chinensis Lindl. 又名接骨草、苛
草、八棱麻,为忍冬科接骨木属植物。以根、茎及叶
入药,具祛风除湿、活血散瘀、痛经活络之功效,主要
用于黄疸型肝炎、跌打损伤、风湿、肾性水肿等
症〔1〕;其主要化学成分具有抗肝炎、降血脂及抗肿
瘤等药理活性〔2〕。陆英对不良环境具有强的抗性,
能有效改善厂矿区的绿化和环境质量,是优良的厂
矿绿化树种〔3,4〕,目前市场需求量越来越大,具有极
大的开发价值和应用前景。笔者在前期组培研
究〔5〕的基础上,进一步对陆英组培体系完善优化,
从无菌苗萌发至移栽,以叶片、叶柄、茎段和茎尖为
外植体,比较分析了不同外植体及不同植物激素对
陆英愈伤组织诱导、丛生芽增殖、生根诱导的影响,
旨在建立陆英完整的组织培养体系,为提取由组织
和细胞产生的次生物质及陆英种质资源保存和规模
化生产提供了科学依据。
1 材料与方法
1. 1 实验材料 陆英种子采集于绵阳市森林公
园,经笔者罗明华教授鉴定为陆英 Sambucus chinen-
sis Lindl. 的成熟种子。
1. 2 方法
1. 2. 1 无菌苗及实验材料的获得:取陆英当年成
熟果实,挤出种子,清洗晾干后备用。用 75%的酒
精消毒 30 s,0. 1%的 HgCl2 溶液灭菌 4 ~ 7 min,无
菌水冲洗 5 次,将消毒好的陆英种子放置在无菌瓶
中,加入一定量的赤霉素(GA3)溶液浸泡 24 h 后,
无菌滤纸吸去多余水分,然后接种到不加激素的 MS
萌发培养基上进行培养。70 d 后种子开始萌发,植
·9981·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 12 期 2013 年 12 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2013.12.005
株长成 2 ~ 3 cm高时备用。由于陆英无菌苗萌发率
很低,生长缓慢,无菌苗来之不易,为了获得大量的
外植体,将无菌苗去根转接到培养基 MS + NAA 0. 5
mg /L + KT 1. 0 mg /L上进行初代培养,待植株长高、
茎节间伸长时剪取茎尖继续接种到初代培养基上培
养,如此反复即可获得大量外植体。
1. 2. 2 不同植物激素配比对陆英愈伤组织诱导的
影响:取陆英无菌苗的叶片、叶柄作为外植体分别接
种于添加不同激素浓度的 2,4-D(0. 2、0. 5、1. 0、1. 5
mg /L)、NAA(0. 2 mg /L)、KT(0. 5、1. 0、1. 5 mg /L)
的 MS培养基上进行愈伤组织诱导培养,5 w后统计
各处理出愈率,观察生长状况。每种培养基接种 50
个外植体,3 次重复。
1. 2. 3 不同植物激素配比对陆英丛生芽增殖的影
响:选择经初代培养后,生长健壮、高 5 cm以上的无
菌苗,剪取茎段、茎尖接种于添加不同浓度 NAA
(0. 1、0. 2、0. 3 mg /L)、KT(1. 0、2. 0、3. 0 mg /L)、
GA3(0、1. 0、2. 0 mg /L)的 MS 培养基上进行培养,
于 30 d 后统计丛生芽诱导率及平均新增芽个数。
每种培养基接种 50 个外植体,3 次重复。
1. 2. 4 生根培养:丛生苗长至 3. 0 ~ 4. 0 cm 高时,
切割成单苗转入不同激素组合的 MS、1 /2MS培养基
诱导根的发生,30 d后统计生根率及生长状况。
以上培养基均附加蔗糖(30 g /L)、琼脂(9 g /
L),pH 5. 8,于 24 ℃条件下进行培养。所得数据采
用 SPSS 13. 0 软件处理分析。
2 结果与分析
2. 1 不同植物激素配比对陆英愈伤组织诱导的影响
2. 1. 1 不同激素配比对叶片愈伤组织诱导的影
响:陆英离体叶片接种到培养基中,10 d 后叶片开
始膨胀卷曲,20 d后叶片边缘切口处出现少许愈伤
组织,30 d后统计结果。由表 1 可知,供试的培养基
均能诱导离体叶片产生愈伤组织。单独使用生长素
2,4-D时,诱导率随着 2,4-D 浓度的增加而增加,在
2,4-D浓度为 1. 5 mg /L时,诱导率最高达 100%,与
其他培养基均存在显著差异;2,4-D 和 NAA 分别配
比不同浓度 KT使用时,愈伤组织诱导率均不理想,
NAA配比 KT时,诱导愈伤组织的同时伴有不定根
生成(图 1-A);随着时间的推移,50 d 左右,叶片完
全愈伤化,继而诱导出更多不定根(图 1-B)。因此,
单独使用 2,4-D可较好的诱导离体叶片产生愈伤组
织,在 2,4-D浓度为 1. 5 mg /L 时,诱导率达 100%,
产生淡黄色疏松的愈伤组织,且生长旺盛(图 1-C)。
图 1 不同外植体诱导与形成的陆英不同愈伤组织
A.叶片愈伤组织初始化 B.叶片完全愈伤化 C.叶片诱导的淡黄色愈伤组织 D.叶柄愈伤组织分化不定根 E.叶柄诱导
的绿色致密愈伤组织 F.叶柄诱导的淡黄色疏松愈伤组织
2. 1. 2 不同激素配比对叶柄愈伤组织诱导的影
响:将叶柄切割成约 1 cm长,平放进培养基中,并将
切口接触培养基,10 d 后叶柄两端开始膨大,30 d
后统计结果。由表 1 可知:单独使用 2,4-D 浓度
0. 5 mg /L时,出愈率为 0;随着 2,4-D 浓度的增加,
出愈率增加;生长素 NAA配比不同浓度的 KT,均产
生绿色致密的愈伤组织,出愈率最高达 100%,生长
旺盛,随时间推移继而分化出不定根(图 1-D);2,4-
D配比 KT 时,2,4-D 为 0. 2 mg /L、KT 为 1. 0 mg /L
时出愈率为 100%,产生淡黄色疏松的愈伤组织,5
·0091· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 12 期 2013 年 12 月
号和 8 号培养基之间无显著差异,5、8 号培养基与
其他培养基之间均存在显著差异。综上所述,诱导
叶柄愈伤组织的适宜培养基有 2 种:NAA 0. 2 mg /L
+ KT 1. 0 mg /L(愈伤组织绿色,致密,生长旺盛,图
1-E)和 2,4-D 0. 2 mg /L + KT 1. 0 mg /L(愈伤组织
淡黄色,疏松,生长旺盛,图 1-F)。叶柄和叶片均可
以诱导出愈伤组织,但形成的愈伤组织质地不同,2
种外植体形成的愈伤组织均未分化成不定芽。
表 1 不同激素配比对陆英愈伤组织生长的影响
编号
激素种类(mg /L)
2,4-D NAA KT
叶片出愈率 /% 愈伤质地 叶柄出愈率 /% 愈伤质地
1 0. 5 - - 65. 1c 淡黄色,疏松 0g -
2 1. 0 - - 83. 7b 淡黄色,疏松 12. 4f 绿色,疏松,生长差
3 1. 5 - - 100a 淡黄色,疏松,生长旺盛 13. 1f 绿色,疏松,生长差
4 - 0. 2 0. 5 37. 1f 淡绿色,疏松,生长差 82. 3b 淡绿色,致密
5 - 0. 2 1. 0 51. 3d 淡绿色,疏松 100a 绿色,致密,有白斑,
生长旺盛
6 - 0. 2 1. 5 24. 0g 淡绿色,疏松,生长差 89. 7b 浅绿色,致密
7 - - 1. 0 12. 2h 淡黄色,疏松,生长差 67. 8c 淡黄色,疏松
8 0. 2 - 1. 0 13. 6h 淡黄色,疏松,生长差 100a 淡黄色,疏松,生长旺盛
9 0. 2 - 0. 5 40. 5e 淡黄色,疏松 43. 2e 淡绿色,疏松
10 0. 5 - 0. 5 67. 2c 淡黄色,疏松 57. 9d 淡黄绿色,较疏松
11 1. 5 - 0. 5 69. 6c 淡黄色,疏松 40. 1e 淡黄绿色,疏松
注:1.出愈率为愈伤组织数占外植体总数的百分比;2.不同字母表示显著差异(P < 0. 05)
2. 2 不同植物激素配比对陆英丛生芽诱导与增殖
的影响 选择生长健壮、高 5 cm 以上的无菌苗,剪
取茎段(约 1 cm)、茎尖接种于添加不同激素组合的
MS培养基上,每种培养基接种 10 罐,每罐 3 个外植
体,重复 3 次。15 d后腋芽萌发,20 d后茎杆和腋芽
处开始分化出绿色小芽体(图 2-A ~ C);茎尖继续
生长同时基部开始分化出绿色小芽体(图 2-D,E),
同时茎段和茎尖基部伴随有愈伤组织,30 d 后统计
诱导结果。单因素方差多重分析表明(表 2),供试
的 9 种培养基均可诱导丛生芽的产生,在低浓度
NAA浓度不变的情况下,诱导率和平均新增芽个数
均随着细胞分裂素 KT 浓度的增加而增加,并在
NAA浓度为 0. 2 mg /L 和 KT 浓度为 3. 0 mg /L 时,
诱导率和平均新增芽数达到峰值,分别为 92. 3%和
9. 1,与其他培养基之间均存在显著差异。当生长素
NAA浓度超过 0. 2 mg /L 时,总体诱导率和平均新
增芽个数下降,且 7、8、9 号培养基诱导率与其他培
养基之间均存在显著差异;7、8、9 号培养基的平均
新增芽个数与 1 号培养基不存在显著差异,与其他
培养基之间均存在显著差异。在添加一定浓度的
GA3 比未添加 GA3 的培养基中诱导率和新增芽数
均有所提高,7 号和 9 号培养不存在显著差异,其他
各培养基均存在显著差异,GA3 在一定程度上提高
了诱导率、促进了丛生芽的增殖。综上所述,陆英丛
生芽诱导与增殖的最佳培养基为 6 号培养基 MS +
NAA 0. 2 mg /L + KT 3. 0 mg /L + GA3 2. 0 mg /L,在
此培养基上诱导率最高为 92. 3%,产生的丛生芽平
均最多达 9. 1 个。在 9 号培养基继续增殖培养,可
获得大量丛生芽(图 2-F,G)。
表 2 不同激素配比对陆英丛生芽诱导的影响
编号
激素种类(mg /L)
NAA KT GA3
诱导率 /% 平均新增芽个数
1 0. 1 1. 0 - 50. 2d 2. 2e
2 0. 1 2. 0 1. 0 56. 1c 5. 2d
3 0. 1 3. 0 2. 0 60. 3c 7. 4b
4 0. 2 1. 0 - 64. 3c 6. 6c
5 0. 2 2. 0 1. 0 83. 2b 8. 0b
6 0. 2 3. 0 2. 0 92. 3a 9. 1a
7 0. 3 1. 0 - 24. 2g 2. 4e
8 0. 3 2. 0 1. 0 33. 6e 1. 5f
9 0. 3 3. 0 2. 0 34. 2f 2. 7e
注:1.诱导率 =分化出丛生芽的外植体数 /接种的外植体数 × 100%;平均新增芽个数 =丛生芽总数 /分化出丛生芽的外植体数;2.不同字
母表示显著差异(P < 0. 05)
·1091·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 12 期 2013 年 12 月
图 2 陆英的植株再生
A ~ C.茎段基部初分化出小芽体 D、E.茎尖基部初分化出绿色小芽体 F、G.茎段诱导的丛生芽 H.组培苗生根
2. 3 生根培养及移栽 选择生长良好的单芽在
1 /2MS培养基上进行生根培养,每种培养基接种 30
个,重复 3 次,15 d 后统计结果。结果表明(表 3),
供试的培养基均能诱导陆英生根,在未添加任何激
素的 1 /2MS培养基上也可诱导生根;单独使用低浓
度的 NAA可以较好的诱导生根,当 NAA浓度为 0. 3
mg /L时,生根率达 100%,平均根数达 12. 8 条,与
其他生根培养基均存在显著差异;NAA 配比一定浓
度的 6-BA,生根率诱导较低,生出的根较细,长势
弱。综上所述,生根最佳培养基为 1 /2 MS + NAA
0. 3 mg /L,在此培养基上,生根率达 100%,平均根
数为 12. 8 条(图 2-H)。当苗在生根培养基中根长
至约 3 cm时,小心洗净根部琼脂,移栽至混合基质上
(草炭∶ 蛭石 = 2∶ 1),浇足水,保持室内湿度 90%以
上,温度控制在24 ~26 ℃,移栽5 d后叶片明显展开,
15 d后统计成活率达 100%,且植株生长良好。
表 3 不同激素配比对陆英组培芽生根培养的影响
编号
激素种类(mg /L)
NAA 6-BA
生根率 /% 平均根数 /条 根生长情况
1 - - 56. 3d 3. 8e +
2 0. 1 - 87. 4b 8. 3b +++
3 0. 3 - 100a 12. 8a ++++
4 0. 1 0. 5 73. 1c 6. 4c ++
5 0. 3 0. 5 67. 8c 5. 9c ++
6 0. 5 0. 5 42. 7e 4. 7d +
注:1. +根长势弱;++根长势较弱;+++根长势较强;++++根长势强;2.不同字母表示显著差异(P < 0. 05)
3 讨论
3. 1 无菌苗的萌发是组织培养成功的关键之一。
本研究在陆英无菌苗萌发的过程中发现,陆英种子
小,外壳坚硬,萌发率很低,给实验带来一定的难度,
本实验采用了将种子消毒后用一定浓度的赤霉素溶
液浸泡 24 h,但效果仍不理想,其萌发周期很长。陆
英主要通过分株繁殖和扦插繁殖,种子萌发率低,如
何降低种子萌发周期,提高陆英种子的萌发率是今
·2091· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 12 期 2013 年 12 月
后实验一个亟待解决的问题。
3. 2 本实验中愈伤组织诱导产生许多不定根,离
体条件下不定根的形成受培养基种类、外植体类型、
植物激素种类与浓度等因素的影响。药用植物大规
模不定根培养提取药用成分,已越来越受青睐。在
本实验设计下,陆英极容易生根,各个阶段均不同程
度的诱导出根,生根培养根较多,长势强,为离体培
养大量不定根获取陆英药用成分等提供依据。
3. 3 愈伤组织分化不定芽受激素种类、外植体类
型等多种因素的影响。实验初期,由于无菌苗有限,
在培养愈伤组织时,只采用叶片和叶柄作为外植体,
所得愈伤组织在分化培养基上并未分化不定芽,可
能与植物激素和外植体有关〔6〕;愈伤组织的器官分化
有两种途径:先芽后根或先根后芽,在培养过程中先
根后芽的一般要抑制芽的生成。茎尖和茎段再生能
力强,是愈伤组织诱导的最佳材料〔7〕,下一步将开展
茎段和茎尖的愈伤组织诱导进而分化不定芽的研究。
目前农林果树及药用植物的离体快繁最常用的
方式是利用茎段和茎尖离体快繁〔8〕,这种离体繁殖
方法简便、繁殖快速,增殖系数高。本研究采用茎段
和茎尖建立陆英植株再生体系时再次体现出该方法
的优越性,从接种至丛生芽分化只需 20 d,增殖系数
大,产生的丛生芽平均最多达 9. 1 个,为陆英组培苗
的推广奠定了一定的基础。
参 考 文 献
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198-203.
·会讯·
全国中药临床药学学术研讨会在广东中山隆重举行
由中华中医药学会主办,中华中医药学会药房管理分会、广东省中医药学会、广东省中医药学会医院药学专业委员会、中
山市中医院和中山市中医药学会联合承办的“全国中药临床药学学术研讨会”暨国家级继续教育项目“全国中药临床药学学
术研讨班”于 2013 年 12 月 6 日至 8 日在广东省中山市隆重举行。同期还举行了“中药临床药学工作座谈会”,并向全国发出
了“加强中药临床药学工作的倡仪”。来自国家中医药管理局、中华中医药学会、湖北中医药大学、广州中医药大学、广东药学
院、暨南大学药学院、辽宁中医药大学、安徽中医药大学、广东省中医药学会的领导及嘉宾和来自北京、天津、江苏、湖北、湖南、
安徽、河南、山东、山西、河北、四川、重庆、云南、贵州、广西、黑龙江、辽宁、新疆及广东等全国 23 个省市的大中型医院药剂科主
任及药学技术员 300 多人出席本次大会。
大会开幕式上还为广东省中山市中医院梅全喜教授和北京中医药大学东直门医院曹俊岭教授主编、人民卫生出版社出
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别从全国中药临床药学的现状与未来发展趋势、中药不良反应、中药药源性疾病、中药循证药学、中药药代动力学、中药药学
服务与咨询及临床药师的培养等中药临床药学方面内容与参会代表进行了精彩讲解与广泛交流。本次大会共收到来自北
京、天津、江苏、河南、河北、四川、黑龙江、上海、广西及广东代表撰写的论文共 80 篇,并编成大会论文集。
此次研讨会为国内首次全国性的中药临床药学会议,对促进中药合理使用,推动中药临床药学发展,振兴祖国的中医中
药事业都具有重大而深远的意义。
(广东省中山市中医院 曾聪彦)
·3091·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 12 期 2013 年 12 月