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葱兰的离体培养及再生体系研究



全 文 :中国农学通报 2013,29(13):140-144
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
葱兰(Zephyranthes candida Herb.)是石蒜科葱兰属
植物,别名葱莲、玉帘、白花菖蒲莲,原产南美。为多年
生鳞茎草本植物,鳞茎圆锥形,具细长颈部,株高 15~
20 cm。叶基生,线形,稍肉质,丛生,暗绿色。花葶中
空,自叶丛中抽出,花单生,白色,花被 6片;蕊嫩黄或
金黄色,椭圆状披针形,无筒部。花径3~4 cm。花期6
月下旬—11月上旬。由于葱兰株丛低矮整齐,易成
活,花朵繁多,花期长,花素洁高雅,清香馥郁,恬淡宜
人,近年来被广泛用于城市园林绿化中用作花坛、花境
及路边的镶边材料,或用于林下、坡地等处作为地被植
物,是优良的园林植物之一。
近年来发现几种较为常见的主要危害葱兰叶部的
病害,严重影响了葱兰的观赏价值和经济价值,且有逐
年加重的趋势。例如黑线刺盘孢菌 Colletotrichum
dematium(Pers. ex Fr.)可引起葱兰的叶枯病 [1];另外葱
兰炭疽病、赤斑病和黄化病也是危害葱兰的重要病
害[2-4]。发病较重时,如不及时防治,往往可造成葱兰成
片死亡;即使发病较轻,也影响葱兰开花,大大降低其
观赏价值。由于葱兰的主要繁殖方式是播种和分株繁
殖,收集种子及大量繁殖受季节限制。同时葱兰的叶
部病害也不能用于分株繁殖。因此,通过离体培养及
基金项目:郑州市科技攻关项目“珍稀植物引种与快速繁育”(074SGYS33205-2)。
第一作者简介:邓祖丽颖,女,1969年出生,郑州人,副教授,硕士,从事生物技术方面的研究。E-mail:dengzuliying@163.com。
通讯作者:袁秀云,女,1970年出生,许昌人,教授,博士,从事植物生物技术研究。通信地址:450044郑州市英才街6号郑州师范学院生物技术研究
所,Tel:0371-65501086,E-mail:yuanxiuyun@163.com。
收稿日期:2012-10-17,修回日期:2012-11-19。
葱兰的离体培养及再生体系研究
邓祖丽颖 1,袁秀云 2
(1郑州幼儿师范高等专科学校,郑州 450000;2郑州师范学院生物技术研究所,郑州 450044)
摘 要:为了快速获得健康的葱兰幼苗,通过优化离体培养条件,建立葱兰高效的离体再生体系。利用葱
兰叶片、鳞叶和顶芽作为外植体进行了愈伤组织和植株再生体系研究。结果表明,顶芽为最适外植体;
丛生芽诱导和增殖的最适培养基为MS+TDZ 0.5 mg/L +NAA 0.1 mg/L,其次是MS+6-BA 0.5 mg/L+
NAA 0.1 mg/L;生根培养基为1/2MS+ IBA 0.5 mg/L,生根率为100%,为葱兰的工厂化生产提供技术参
考。
关键词:葱兰;离体培养;再生体系
中图分类号:Q943.1 文献标志码:A 论文编号:2012-3423
Study on Tissue Culture in Vitro and Regeneration System of Zephyranthes candida
Dengzu Liying1, Yuan Xiuyun2
(1Zhengzhou Kindergarten Teachers’College, Zhengzhou 450000;
2Bio-technoloy Institute, Zhengzhou Normal University, Zhengzhou 450044)
Abstract: The study aimed to establishment of regeneration system and getting healthy plantlet through
optimizing in vitro culture condition. The regeneration system of Zephyranthes candida was established in this
paper by using leaves, scale leaves and terminal bud as explants in vitro culture. The results showed that
terminal bud was optimum explants for induction. The optimum medium for induction and proliferation of
rosette buds was MS+ TDZ 0.5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L, followed by MS+ 6-BA 0.5 mg/L + NAA 0.1 mg/L. The
rooting medium was 1/2MS+ IBA 0.5 mg/L, the rooting rate reached 100%. The system proved a technological
foundation for industrialized production of Zephyranthes candida.
Key words: Zephyranthes candida; in vitro culture; regeneration system
邓祖丽颖等:葱兰的离体培养及再生体系研究
快速繁殖,快速获得大量健康种苗,在园林绿化中具有
长远的应用前景。同时通过葱兰离体组织培养技术,
可以打破季节的限制,快速获得变异小、遗传稳定性
高、健康的葱兰再生植株。
近年来,利用组培技术对观赏植物进行快速繁殖
成为种质资源保护和利用的有效手段[5-7],也成为观赏
花卉工厂化育苗的趋势[8-10]。但对于葱兰的离体培养
及快速繁殖,目前的报道较少。陈扬春[11]以带鳞茎盘
和不带鳞茎盘的鳞片为外植体进行组织培养,发现带
鳞茎盘的鳞片可诱导产生小鳞茎;何龙飞等[12]以‘玉帘
’的不同组织为外植体进行培养,诱导的胚性愈伤能产
生再生植株,胚性愈伤的诱导率最高为20.5%;前人研
究结果均未建立高效的再生体系。笔者利用葱兰的健
康植株进行组织培养,建立高效的再生体系,旨在克服
葱兰现有繁殖技术的不足,提供一种葱兰离体培养及
快速繁殖的方法。
1 材料和方法
1.1 试验材料
栽培的葱兰植株来自郑州师范学院,取栽培的葱
兰植株,用自来水冲洗泥土,一部分取叶片和鳞叶,另
一部分剪去根系、叶片和外部鳞叶取鳞茎。以葱兰叶
片、鳞叶和鳞茎作为试验材料。
1.2 材料处理
将叶片、鳞叶和鳞茎分别在自来水下冲洗 3~4 h;
然后在超净工作台上将叶片切成小段,剥去鳞茎外面
2/3的鳞叶和腋芽,用体积分数为 75%的酒精浸泡 1~
3 min,用无菌水冲洗叶片、鳞叶和鳞茎3~5次,再用质
量分数为1‰的升汞溶液浸泡8~12 min,无菌水冲洗5
次。将消毒后的叶片切成 0.5 cm长的小段;鳞叶切成
近1 cm×1 cm小块;将鳞茎的鳞茎盘基切去,剩下直径
约为0.5~0.8 cm的顶芽备用。
1.3 诱导和增殖培养
将处理好的葱兰叶片、鳞叶和顶芽分别接种于1~
6号培养基中(表 1),观察诱导情况,待丛生芽或愈伤
组织诱导至一定程度,将愈伤组织切成小块,分化的不
定芽切割为单芽,切去叶片分别于 3~6号培养基中用
于继代增殖培养。
1.4 生根培养
将增殖培养后约5~6 cm高的丛生芽分割,接种于
7~8号培养基中用于生根培养。
1.5 结果统计
诱导率=(诱导愈伤组织的外植体数/培养的外植
体数)×100%
增殖倍数=不定芽或愈伤组织继代数/接种数
生根率=(生根苗数/培养苗数)×100%
1.6 培养条件
所有培养条件均为:培养温度(25±2)℃,光照强度
2500 lx,光照时间每天 12 h;所用培养基添加蔗糖
0.3%,琼脂0.8%,pH 5.8±0.1。
2 结果与分析
2.1 葱兰离体器官的诱导培养
2.1.1 叶片的诱导 在1号和2号培养基中,叶片均能产
生愈伤组织,在 1号和 2号培养基中,诱导率分别为
85%和 90%(表 2)。在 1号培养基中,10天时叶片膨
大,15天时叶片的绿色逐渐消失,产生白色愈伤组织
(图1),30天时愈伤组织直径达1~1.5 cm,愈伤组织疏
松,完全没有绿色,当将愈伤组织分割为小块重新放于
1~6号培养基中没有分化,以后愈伤组织逐渐褐化死
亡;在 2号培养基中,产生愈伤组织的速度稍快,且愈
伤组织逐渐发黄,同样增殖培养时愈伤组织逐渐褐化
死亡。而在3~6号培养基中,30天时无愈伤组织产生,
后逐渐褐化死亡。
2.1.2 鳞叶的诱导 在1号和2号培养基中,鳞叶也能产
生愈伤组织,诱导率均达 100%,与叶片诱导结果相同
的是愈伤组织白色(图 2);将愈伤组织分割分别放于
1~6号培养基中进行继代培养,愈伤组织继续长大,并
更加疏松,没有分化,最后褐化死亡。在3~6号培养基
中,鳞叶没有出现愈伤组织,逐渐褐化死亡(表2)。
2.1.3 顶芽的诱导 在1号和2号培养基中,顶芽生长迅
速,但没有丛生芽;15天时长出叶片,长约 3~5 cm,同
时顶芽外部的鳞叶产生愈伤组织(图 3);30天时叶片
约10 cm,下部愈伤组织将瓶充满,并逐渐出现愈伤组
织的褐化。在3号和5号培养基中,顶芽外部的鳞叶开
始时有些褐化,但没有产生愈伤组织,同时在顶芽处出
现突起,不定芽诱导启动,并长出嫩叶,在 3号培养基
中,不定芽诱导率为 70%,1个顶芽能平均产生 2.3个
不定芽(图 4),在 5号培养基中,几乎所有顶芽均能被
编号
1
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用途
诱导、增殖
生根
激素组合
MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 1 mg/L
MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 2 mg/L
MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L
MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ NAA 0.05mg/L
MS+ TDZ 0.5 mg/L+ NAA 0.1 mg/L
MS+ TDZ 0.5 mg/L+ NAA 1 mg/L
1/2MS+ NAA 0.1 mg/L
1/2MS+ IBA 0.5 mg/L
表1 培养基的类型
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诱导产生不定芽,诱导率为95%,不定芽平均有4.7个,
每芽长 1~2片叶片,叶片长约 0.5~2 cm;而在 4号和 6
号培养基中,顶芽诱导有相似效果,顶芽外部鳞叶也没
有产生愈伤组织。在 4号培养基中,不定芽诱导率为
50%,不定芽平均有1.7个;在6号培养基中,不定芽诱
导率也较高,为 90%,但不定芽平均有 2.1个。将以上
培养基中产生的不定芽分割成单芽,再次接种于 3号
和5号培养基中进行继代增殖,15~20天即可形成丛生
芽(图5),增殖系数分别约为5.6和7.7(表2)。
2.2 不定根的诱导
将继代培养约 5~6 cm高的不定芽分割,2~3个一
块,分别接种于 7~8号培养基中进行生根诱导。结果
发现,在 7号培养基中,30天时没有不定根产生,叶片
和下部鳞茎逐渐松软褐化,最后死亡;在 8号培养基
中,15天时在丛生芽底部有不定根产生,生根率为
100%;生根数量约 12.5个,随后不定根逐渐增多长
长,35天时不定根长约 10~12 cm(图 6),再生植株形
成。
表2 不同培养基对外植体诱导的影响
编号
1
2
3
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叶片
诱导率为85%,产生白色愈伤组织,
没有分化
诱导率为90%,产生白色愈伤组织,
没有分化
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
鳞叶
诱导率为100%,产生白色愈伤组织,
没有分化
诱导率为100%,产生白色愈伤组织,
没有分化
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
诱导率为0,外植体褐化死亡
顶芽
诱导率为100%,鳞叶产生愈伤组织,没有分化
诱导率为100%,鳞叶产生愈伤组织,没有分化
诱导率为70%,平均产生2.3个不定芽,
增殖系数为5.6
诱导率为50%,平均产生1.7个不定芽
诱导率为95%,平均产生4.7个不定芽,
增殖系数为7.7
诱导率为90%,平均产生2.1.个不定芽
图1 叶片愈伤组织 图2 鳞叶愈伤组织
图3 顶芽愈伤组织 图4 不定芽诱导
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邓祖丽颖等:葱兰的离体培养及再生体系研究
3 结论
离体培养和快速繁殖是珍稀植物资源保护、观赏
花卉和切花等材料大量获得的一种简便有效的方法。
本研究首次系统研究了几种培养基对葱兰的叶片、鳞
叶和顶芽等外植体诱导的影响,建立了以顶芽为外植
体离体培养和快速繁殖的再生体系。结果表明,叶片
和鳞叶能够被 2,4-D诱导产生愈伤组织,但不能诱导
芽的分化;而顶芽在6-BA+NAA和TDZ+NAA的激素
组合中,能被诱导产生大量不定芽,以 0.5 mg/L TDZ+
0.1 mg/L NAA的浓度组合最佳;0.5 mg/L的 IBA能够
诱导葱兰不定芽产生大量不定根。此技术为葱兰的工
厂化育苗奠定了基础。
4 讨论
对于石蒜科植物的组织培养,以石蒜属、朱顶红
属、君子兰属和水仙属的研究居多,其中以鳞茎作为外
植体进行诱导培养直接产生小鳞茎或不定芽最为成
功,而葱兰属的研究颇少,前人研究也存在鳞茎增值系
数极低(1.5)和诱导率低(20.5%)的情况[11-12]。诸多研究
表明,由于不同植物所含的特有物质及遗传特性不同,
离体培养适用的组织器官部位、培养方法、培养基组分
及培养条件等往往具有很大的种间及属间特异性,甚
至同种植物不同部位的组织也有很大的差异[13]。
本研究结果显示,不同的培养基对葱兰不同外植
体诱导结果差异也很大。在MS培养基中添加 2,4-D
具有明显的愈伤组织诱导作用,此作用在前人的研究
中也有报道[14-15]。6-BA+NAA的激素组合往往可以作
为芽分化增值的最佳培养基[16],TDZ也是一种有效的
植物调节剂,在芽的再生和增值中起重要作用[17-18]。在
葱兰的离体培养中,2,4-D可以使叶片、鳞叶产生大量
的白色愈伤组织,但愈伤组织疏松,很难有芽的分化;
并且随着2,4-D浓度增加,诱导效果增强,愈伤组织形
成更快,组织也更疏松;但是 6-BA和 2,4-D的激素组
合不能诱导顶芽丛生芽的发生。而 6-BA+NAA和
TDZ+NAA的激素组合对葱兰顶芽具有明显的不定芽
诱导功能,以TDZ+NAA的激素组合更为合适。但这
2个激素组合不能诱导叶片和鳞叶产生愈伤组织。在
6-BA+NAA激素组合中,0.5 mg/L 6-BA配合0.1 mg/L
的NAA对不定芽的诱导和增殖最高增值系数达 5.6,
而在TDZ和NAA的激素组合中,0.5 mg/L的TDZ配
合0.1 mg/L的NAA对不定芽的诱导和增殖最合适,增
值系数达 7.7。在陈扬春等的研究中,0.1 mg/L BA+
1.0 mg/L NAA使小鳞茎增殖系数最高为 1.5[11],可见,
适当提高 6-BA的浓度和降低NAA的浓度,可以获得
较好的不定芽诱导效果;同时 0.5 mg/L TDZ+ 0.1 mg/
L NAA对葱兰的离体培养成功有效,也是首次应用。
一般来说,植物病毒的含量随与茎尖相隔距离加
大而增加,茎尖部分病毒含量极低或不含病毒,利用葱
兰鳞茎最内层的顶芽进行培养避免了带病菌的外植
体,可以获得健康植株。同时利用顶芽离体培养直接
形成大量不定芽进行快速繁殖,没有经过脱分化、愈伤
组织诱导及其分化过程,步骤简单,增殖系数高,获得
的再生植株变异率低,遗传稳定性高,达到了快速繁殖
的目的。
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