全 文 ：收稿日期:2012-12-03
基金项目:四川省应用基础研究基金资助项目(05JY029-101) ;四川主要丛生竹定向培育技术项目资助(10zx1102)
作者简介:郭鹏飞(1989 －) ，男，汉，硕士研究生，从事植物遗传与品种改良研究。通讯作者:胡尚连(1966 －) ，女，汉，教授，博士，从事植
物生理与生物技术研究。E-mail:hushanglian@ 126． com
梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维素
含量与纤维形态研究
郭鹏飞，胡尚连，卢学琴，曹 颖，任 鹏，段 宁
(西南科技大学 生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010)
摘 要 (以生育期相同的)30 个梁山慈竹体细胞无性系再生植株和实生苗植株的茎杆为材料，对其纤
维素含量和纤维形态进行分析。结果表明，无性系再生植株在纤维素含量和纤维形态方面均发生了较
大的变异，再生植株无性系 NO． 126-1、NO． 129 的纤维素含量优于对照，达到显著水平(F ＞ F0． 05) ;NO．
143的纤维素含量是对照植株的 1． 16 倍，达到极显著水平(F ＞ F0． 01) ;NO． 132、NO． 40-2 和 NO． 66-1 的
纤维形态明显优于对照，表明离体诱导的体细胞无性系变异可以应用于梁山慈竹遗传改良。
关键词 梁山慈竹;体细胞无性系变异;再生植株;纤维素含量;纤维形态
Changes of somaclones of Dendrocalamus farinosus
in cellulose content and fiber morphology
GUO Peng-fei，HU Shang-lian，LU Xue-qin，CAO Ying，ＲEN Peng，DUAN Ning
(College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，
Mian Yang，Sichuan Province 621010，China)
Abstract A total of 30 regenerated plants were obtained simultaneously from callus of the
same mature seed embryo in Dendrocalamus farinosus． Then，at the same development stage，
cellulose contents and fiber morphology of stems from somaclones and control were further
analyzed． The results showed that there were significant differences both in cellulose content
and fiber morphology among 30 clones． Somaclones NO． 126-1 and NO． 129 were superior in
cellulose content compared with the control． Significantly，cellulose content of NO． 143 was 1．
16- fold of control (F ＞ F0． 01)． On the other hand，somaclones NO． 132，NO． 40-2 and NO． 66-
1 had better fiber quality than the control． This study proved the feasibility of somaclonal
variation in vitro in genetic improvement of Dendrocalamus farinosus．
Key words Dendrocalamus farinosus;Somaclonal variation;regenerated plants;cellulose
content;fiber morphology
竹类具有独特的开花遗传特性，传统的育种方法很难对其进行品种改良。随着生物技术手段长足发展，
离体诱导体细胞无性系变异为竹遗传改良提供了可行途径。目前，关于竹类组织培养研究主要集中在麻
竹［1］、孝顺竹［2］、金丝慈竹［3］、马来甜龙竹［4］等离体培养和植株再生上，而有关再生植株变异方面的研究鲜
有报道，尤其是用于造纸的大型丛生竹如梁山慈竹的体细胞无性系再生植株的变异研究未见报道。
梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus)是牡竹属，竹亚科植物，是四川本土大型丛生竹种之一，耐寒性较强，
第32卷 第2期
2 0 1 3 年 5 月
竹 子 研 究 汇 刊
JOUＲNAL OF BAMBOO ＲESEAＲCH
Vol． 32，No． 2
May，2 0 1 3
可作为优质竹浆生产的原料，具有较好的水土保持作用。鉴于此，本研究以梁山慈竹种子成熟胚离体诱导愈
伤组织获得的体细胞无性系为材料，对其纤维素含量和纤维形态进行评价，为进一步筛选有经济利用价值的
梁山慈竹体细胞无性系再生植株提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
本研究在梁山慈竹再生体系的基础上，以梁山慈竹种子成熟胚离体诱导的再生植株为材料，经过两年的
生长发育(2009． 08 － 2011． 08) ，得到了正常发笋、生长状况良好的体细胞无性系材料。以同期出笋且生长
30 天的梁山慈竹体细胞无性系再生植株和未经培养的对照植株的茎秆中部为材料。
1． 2 方法
1． 2． 1 梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维素含量测定 试验采用 FOSS 公司 FibertecTM M61020 /1021 型
纤维素测定仪测定纤维素含量。取 0． 5000 g 经磨样过 0． 08 mm 孔径筛的竹粉，通过酸性洗涤纤维法
(ADS) ，测量纤维素含量。
1． 2． 2 梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维形态分析 试验采用 LDA02 型纤维质量分析仪(FQA)对纤维
形态的以下指标进行分析:纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、细小纤维含量、平均卷曲指数、扭结指数和扭结
角度。
取无性系再生植株茎秆中部，长约 2 cm，将其削成火柴棍状于 1． 5 mL离心管内，倒入 Tefferg 氏离析液浸
没竹棍，离析 36 h ～72 h后(用镊子轻轻一夹竹棍即完全散开为宜) ，将离析液倒出，用蒸馏水冲洗至中性，然
后，在 LDA02型纤维质量分析仪 FQA上进行纤维长度、宽度等各项指标测定，每个试样分析 5000根纤维。
1． 2． 3 统计分析方法 数据采用 Excel分析软件进行统计分析。
2 结果与讨论
2． 1 梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维素含量
被测试的 30 个无性系再生植株的纤维素含量，
其平均含量变幅为 34． 58% ～50． 90%(表 1)。与未
经培养的对照植株(44． 02%)相比，有 17 个再生植
株(NO． 14、NO． 30、NO． 42-2、NO． 64、NO． 44-1、NO．
90-3、NO． 40-2、NO． 29、NO． 44-2、NO． 26、NO． 66-1、
NO． 213、NO． 40-1、NO． 102、NO． 103-1、NO． 103-2、
NO． 208-2)的纤维素含量低于对照植株，其中 NO．
30、NO． 42-2、NO． 43、NO． 44-1、NO． 64 达到显著水
平(F ＞ F0． 05) ，NO． 14 比对照植株低 9． 44%，达到
极显著水平(F ＞ F0． 01) ;有 13 个再生植株(NO． 97、
NO． 132、NO． 22、NO． 125、NO． 125-2、NO． 121、NO．
126-1、NO． 90-2、NO． 66-2、NO． 43、NO． 120、NO． 129、
NO． 143)的纤维素含量高于对照植株，其中 NO．
126-1、NO． 129 达到显著水平(F ＞ F0． 05) ，NO． 143
高出对照植株 6． 88%，达到极显著水平(F ＞ F0． 01)
(表 1)。
表 1 梁山慈竹体细胞再生植株茎秆纤维素含量
Tab． 1 Somaclonal variation in the regenerated plants of
Dendrocalamusfarinosus for cellulose content %
编号
NO．
纤维素含量
cellulose content
编号
NO．
纤维素含量
cellulose content
CK 44． 02 ± 0． 84 NO． 90-3 40． 27 ± 1． 25
NO． 14 34． 58＊＊ ± 1． 51 NO． 97 44． 13 ± 2． 15
NO． 22 46． 40 ± 2． 54 NO． 102 42． 97 ± 1． 70
NO． 26 41． 35 ± 1． 29 NO． 103-1 43． 33 ± 1． 51
NO． 29 40． 57 ± 1． 55 NO． 103-2 43． 80 ± 1． 68
NO． 30 35． 34* ± 0． 89 NO． 120 49． 63 ± 0． 74
NO． 40-1 42． 81 ± 1． 68 NO． 121 47． 42 ± 1． 64
NO． 40-2 40． 47 ± 2． 12 NO． 125 47． 13 ± 2． 38
NO． 42-2 39． 69* ± 1． 38 NO． 125-2 47． 18 ± 1． 27
NO． 43 49． 60* ± 1． 28 NO． 126-1 47． 66* ± 1． 66
NO． 44-1 40． 00* ± 0． 59 NO． 129 50． 25* ± 1． 74
NO． 44-2 40． 77 ± 1． 64 NO． 132 45． 14 ± 1． 26
NO． 64 39． 87* ± 1． 23 NO． 143 50． 90＊＊ ± 1． 53
NO． 66-1 41． 45 ± 2． 46 NO． 208-2 43． 84 ± 3． 27
NO． 66-2 49． 18 ± 0． 93 NO． 213 42． 12 ± 0． 78
NO． 90-2 48． 72 ± 1． 42
* 表示差异达到显著性水平(F ＞ F0． 05) ;＊＊表示差异达到极显
著性水平(F ＞ F0． 01)
* Significantly different from control (P ＜ 0． 05) ;＊＊(P ＜ 0． 01) ，
(Student＇s t-test)
李文雄等［5］、裴翠娟等［6］研究表明，通过胚培的体细胞无性系后代表现出广泛变异，并且这种变异多数
是可遗传的;朱至清等［7］通过对幼穗愈伤组织所得的再生植株观察表明，这些植株株高性状表现明显分离，
31第 32 卷第 2 期 郭鹏飞等:梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维素含量与纤维形态研究
证明了通过体细胞无性系手段进行品种改良的可行性。本研究也发现有纤维素含量明显高于对照的梁山慈
竹体细胞无性系再生植株株系，如 NO． 126-1、NO． 129 和 NO． 143，可以作为梁山慈竹遗传改良的优良种质资
源，表明离体诱导途径是创造高纤维素含量的梁山慈竹体细胞无性系的一个可行途径。
2． 2 梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维形态分析
2． 2． 1 体细胞无性系再生植株纤维长度、纤维宽度和纤维长宽比分析 造纸工业通常采用长度加权平均长
度 LW来报告纤维的平均长度，因此，本研究也采用长度加权平均长度 LW来报告纤维长度。与生育期相同的
对照相比，梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维长度的变幅为 0． 388 ～ 0． 853 mm(表 2)。与对照植株
(0. 209 mm)相比，28 个再生植株纤维长度均大于对照植株。其中 NO． 22、NO． 29、NO． 40-2、NO． 66-1、NO．
66-2、NO． 125、NO． 132 和 NO． 208-2 的纤维长度均在 0． 700 mm以上(表 2)。
表 2 梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维形态变异
Tab． 2 Somaclonal variation in the regenerated plants of Dendrocalamusfarinosus for fiber morphology changes
编号 NO．
长度加权平均长度
Length weighted
(Lw)/mm
平均宽度
The mean fiber
width /μm
纤维长宽比
Fibre L /W
细小纤维含量
Fiber fines
content /%
卷曲指数
Curl index
扭结指数
Kink index /mm －1
扭结角度
Kink angle /(°)
CK 0． 209 15． 3 13． 63 61． 26 0． 070 1． 10 13． 6
NO． 14 0． 453 16． 0 28． 31 31． 95 0． 049 0． 44 6． 9
NO． 22 0． 816 13． 6 60． 00 18． 63 0． 027 0． 19 4． 0
NO． 26 0． 534 12． 7 42． 05 25． 17 0． 017 0． 15 2． 0
NO． 29 0． 746 17． 7 42． 15 17． 32 0． 032 0． 22 4． 4
NO． 30 0． 618 12． 7 48． 66 12． 95 0． 027 0． 28 3． 7
NO． 40-1 0． 626 13． 7 45． 69 18． 03 0． 031 0． 36 4． 9
NO． 40-2 0． 770 11． 8 65． 25 12． 19 0． 018 0． 17 2． 4
NO． 43 0． 631 11． 8 53． 43 19． 03 0． 036 0． 58 7． 9
NO． 44-1 0． 598 11． 5 52． 00 17． 93 0． 042 0． 63 9． 0
NO． 44-2 0． 695 11． 7 59． 40 14． 01 0． 041 0． 75 10． 5
NO． 52 0． 420 12． 0 35． 00 25． 71 0． 059 1． 04 13． 6
NO． 64 0． 514 13． 1 39． 24 20． 58 0． 034 0． 54 6． 8
NO． 66-1 0． 805 12． 5 64． 40 12． 93 0． 018 0． 16 2． 3
NO． 66-2 0． 714 11． 7 61． 03 11． 33 0． 024 0． 29 4． 2
NO． 90-2 0． 428 12． 8 33． 44 22． 88 0． 025 0． 45 4． 7
NO． 90-3 0． 394 13． 5 29． 19 36． 22 0． 049 0． 51 8． 6
NO． 97 0． 388 22． 0 17． 68 35． 38 0． 031 0． 19 2． 9
NO． 103-1 0． 417 14． 4 28． 96 24． 22 0． 027 0． 35 4． 4
NO． 120 0． 687 12． 9 53． 26 14． 03 0． 014 0． 10 1． 4
NO． 121 0． 673 12． 0 56． 08 12． 53 0． 024 0． 26 3． 7
NO． 125 0． 828 12． 8 64． 90 11． 84 0． 016 0． 18 2． 7
NO． 125-2 0． 651 12． 5 52． 08 16． 88 0． 016 0． 18 2． 6
NO． 126-1 0． 629 15． 5 40． 58 16． 48 0． 023 0． 16 2． 2
NO． 126-2 0． 435 22． 9 19． 00 30． 49 0． 161 0． 79 13． 7
NO． 129 0． 699 13． 0 53． 73 13． 27 0． 029 0． 44 6． 5
NO． 132 0． 853 11． 9 71． 68 10． 85 0． 024 0． 31 4． 7
NO． 143 0． 599 12． 8 46． 80 20． 78 0． 020 0． 18 2． 7
NO． 208-2 0． 735 12． 3 59． 76 15． 50 0． 044 0． 74 11． 4
注:纤维长宽比 =长度加权平均长度 /平均宽度
梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维宽度的变幅为 11． 5 ～ 22． 9 μm(表 2)。与对照植株(15． 3 μm)相
比，有 4 个再生植株(NO． 14、NO． 29、NO． 97 和 NO． 126-2)纤维宽度大于对照植株(表 2)。
被测试的 28 个无性系再生植株的纤维长宽比变幅为 17． 68 ～ 71． 68(表 2)。与对照植株(13． 63)相比，
28 个再生植株纤维长宽比均大于对照。其中 NO． 66-2(61． 03)、NO． 66-1(64． 40)、NO． 40-2(65． 25)、NO．
132(71． 68)远远高于对照(表 2)。
2． 2． 2 体细胞无性系再生植株细小纤维含量、卷曲指数和扭结指数分析 通常把可以通过直径为 75μm圆
孔或纤维筛分仪 200 目筛的颗粒看作细小纤维［8］，细小纤维影响平均长度，细小纤维含量的降低使得纤维的
平均长度增加，纤维长度的增加导致纸张的撕裂度和抗张强度增加［9］。由表 2 可见，无性系再生植株细小纤
41 竹 子 研 究 汇 刊 第 32 卷
维含量的变幅为 10． 85 ～ 36． 22%(表 2) ，均小于对照植株(61． 26%)。其中，7 个体细胞无性系再生植株
(NO． 30、NO． 40-2、NO． 66-1、NO． 66-2、NO． 121、NO． 125、NO． 132)的细小纤维含量在 13%以下，最低的为
NO． 132(10． 85%)。
纤维卷曲是指纤维平直方向的弯曲，单根纤维卷曲的程度可以由卷曲指数来表示，纤维卷曲指数增加，
使得弯曲的纤维比平直的纤维有更多的交联点，具有更好的弹性，从而改善纤维之间结合强度，在打浆时不
易被切断，为成纸性能的提高打下了良好的结构基础［10］。与对照相比，无性系再生植株纤维卷曲指数的变
幅为 0． 014 ～ 0． 161(表 2)。其中，NO． 40-2(0． 018)、NO． 66-1(0． 018)、NO．(0． 024)、NO． 132(0． 024) ，只有
NO． 126-2(0． 161)的纤维扭结指数大于对照植株(0． 070)。
纤维的扭结是指由于纤维细胞壁受损而产生的突然而生硬的转折，扭结程度高的纤维在纸张的物理性
质，如抗张强度、撕裂强度等方面会受到较大的削弱。与未经培养的对照植株相比，无性系再生植株纤维扭
结指数的变幅为 0. 10 ～ 1. 04(表 2)。被测试的 28 个无性系再生植株，纤维扭结指数均小于对照植株
(1. 10)。其中，17 个无性系再生植株(NO. 120、NO. 26、NO. 66-1、NO. 126-1、NO. 40-2、NO. 125、NO. 125-2、
NO. 143、NO. 97、NO. 22、NO. 29、NO. 121、NO. 30、NO. 66-2、NO. 132、NO. 103-1、NO. 40-1)的纤维扭结指数在
0. 40 以下，占总被测试再生植株的 60. 7%，最小的为 NO. 120(0. 10)。
纤维业、造纸业等对植物纤维原料的质量要求，主要是纤维的长度、宽度和长宽比等形态指标。纸的撕
裂强度与纤维形态有直接关系。纤维越细，长宽比值越大，则撕裂强度越高，纸张质量越好［11 － 12］。因此，纤
维形态是无性系再生植株筛选的重要依据。另外，细小纤维含量、纤维卷曲指数以及扭结指数均会对造纸效
果产生一定的影响。细小纤维含量和纤维扭结程度的降低可以使纸张的撕裂度和抗张强度增加，纤维卷曲
指数增加也更有利于纸浆的生产。经过筛选，无性系 NO. 132、NO. 40-2、NO. 66-1 在纤维素含量和纤维质量
方面表现优异，更适合作为原材料用竹。
上述研究结果表明，通过种子成熟胚离体诱导愈伤组织获得的再生植株在纤维素含量以及纤维形态方
面明显发生了变异，部分植株有较大的提升，可见通过成熟培离体诱导愈伤组织可以得到优良的体细胞无性
系变异，为大型丛生工业用竹的遗传改良提供了可行途径和理论依据。
4 结 论
对梁山慈竹体细胞无性系再生植株茎秆纤维素含量及纤维形态的初步研究结果表明，体细胞无性系再
生植株 NO. 143、NO. 126-1、NO. 129 的纤维素含量极显著高于对照;体细胞无性系再生植株 NO. 132、NO. 40-
2、NO. 66-1 在纤维形态方面明显优于对照，可以应用于梁山慈竹遗传改良。本研究为利用体细胞无性系变
异进行大型丛生工业用竹的遗传改良提供了一定的理论基础。
参 考 文 献
［1］马艳梅，何远康，何琼英．麻竹愈伤组织的诱导培养［J］．华南农业大学学报，1993，14(3) :131 － 140．
［2］袁金玲，顾小平，李潞滨，岳晋军，等．孝顺竹愈伤组织诱导及植株再生［J］．林业科学，2009，45(3) :35 － 39．
［3］吴涛，卢娟娟，丁雨龙．金丝慈竹愈伤组织培养及植株再生研究［J］．林业科技开发，2008，22(2) :19 － 22．
［4］苏海，钟明，蔡时可，谢梅新．马来甜龙竹的组织培养和快速繁殖［J］．植物生理学通讯，2004，40(4) :468 － 468．
［5］李文雄，曾寒冰，胡尚连．小麦未熟胚离体培养的研究———再生植株后代主要农艺性状变异的遗传稳定性［J］．东北农业大学学报，1996，26
(3) :209 － 213．
［6］裴翠娟，李洪杰，郭北海，等．多小穗小麦幼胚培养及其无性系变异［J］．河北农业技术师范学院学报，1995，9(2) :55 － 59．
［7］朱至清，桑建利，王玉秀，等．体细胞无性系变异培育高蛋白小麦种质［J］．植物学报，1992，34(12) :912 － 918．
［8］Ｒ． S． Seth． The measurement and significance offines［J］． Pupl and Paper Canada，2003，104(2) :41 － 44．
［9］杨秀丽，杨桂花．白腐菌预处理对速生杨 APMP的影响［J］，山东轻工业学院报，2011，25(1) ，1 － 4．
［10］洪传真，刘桂南，纤维卷曲指数和 KinK指数对浆张强度的影响［J］，中国造纸学报，1997，12(z) ，70 － 75．
［11］吴敏，吴立勋，汤玉喜，等．南方型黑杨无性系木材材性的研究［J］，湖南林业科技，2005，32(4) ，21 － 25．
［12］苏文会，顾小平，马灵飞，等．大木竹纤维形态与组织比量的研究［J］，林业科学研究，2005，18(3) :250 － 254．
51第 32 卷第 2 期 郭鹏飞等:梁山慈竹体细胞无性系再生植株纤维素含量与纤维形态研究