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中华补血草的组织培养和植株再生体系优化



全 文 :中华补血草 [Limonium sinense (Girard) Kuntze]
又名匙叶草、海金花,为蓝雪科(Plumbaginaceae)
补血草属的多年生草本植物,是典型的泌盐植物,
具有盐腺和盐囊泡等结构,可以将体内多余盐分
排出体外,使盐碱地脱盐,改善盐碱地土壤环境,
被誉为改造盐碱地的“先锋植物”[1-2]。其花萼膜
质,花后宿存,形态似“梅”,被誉为干支梅,是插
花中人们尤为钟爱的填充花材。中华补血草根或
全草均可入药,具有清热解毒、祛风消炎、活血止
血、调经的功效,用于感冒、失血以及月经过多等
症状,也有抗衰老、抗癌等功效,具有较高的药用
价值[3-4]。目前,中华补血草以野生为主,且主要以
播种方式进行繁殖,致使后代发生严重变异。建立
中华补血草组织培养及再生体系,既有利于中华
补血草优良品种的保存及培育,也可以为从分子
水平进行泌盐植物耐盐机理研究奠定基础。本研
究以中华补血草无菌苗叶片为外植体,在前期组
培工作的基础上,对中华补血草的组织培养和再
生体系进行进一步优化。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验外植体为 2013 年 5 月在天津农学院园
收稿日期:2015-10-13
基金项目:国家星火项目(2013GA610012);天津农学院科学研究发展基金项目(2011N12);天津市高等学校学科领军人才培养计划 [津
教委人(2013)12 号];天津市高等学校“优秀青年教师资助计划”
作者简介:卢兴霞(1978—),女,内蒙人,讲师,硕士,主要从事园艺植物遗传育种和逆境生理生化研究。
通讯作者简介:任志雨(1968—),男,内蒙人,教授,博士,主要从事园艺植物栽培研究。
中华补血草的组织培养和植株再生体系优化
卢兴霞,骆建霞,任志雨,孙世海,柴慈江
(天津农学院 园艺园林学院,天津 300384)
摘 要:为进行中华补血草优良品种的保存和培育,为从分子水平进行泌盐植物耐盐机理研究奠定基础,本研究以中华补血草
无菌苗叶片为外植体,对中华补血草的组织培养和再生体系进行了优化。结果表明,以 MS + 6-BA 0.1 mg·L-1+ NAA 0.2 mg·L-1
培养基为愈伤组织诱导最佳培养基,愈伤组织诱导率为 100%;以 MS + 6-BA 1.5 mg·L-1+ NAA 0.2 mg·L-1为丛生芽诱导最佳培
养基,诱导率为 99.06%;丛生芽继代培养适宜的培养基为 MS + NAA 0.2 mg·L-1 + 6-BA 0.15 mg·L-1;以 MS + NAA 0.2 mg·L-1培
养基为最佳生根率培养基,生根率为 87%,且根系生长良好。
关键词:中华补血草;组织培养;植株再生
中图分类号:Q945 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2016.01.006
Optimized System of Tissue Culture and Plant Regeneration of Limonium sinense
LU Xingxia, LUO Jianxia, REN Zhiyu, SUN Shihai, CHAI Cijiang
(College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural College, Tianjin 300384, China)
Abstract: In order to save and breed new varieties, and to lay the foundation for studying salt tolerance mechanism of salt secreting
plant by molecular techniques, tissue culture and plant regeneration of Limonium sinensewere were optimized with the leaf explants of
sterile seedlings. The results showed that the optimal medium inducing the callus was MS + 6-BA 0.1 mg·L-1+ NAA 0.2 mg·L-1, the
inducing ratio was 100%; the optimal medium of regeneration buds was MS + 6-BA 1.5 mg·L-1+ NAA 0.2 mg·L-1, the regeneration
ratio was 99.06%; the MS medium containing NAA 0.2 mg·L-1and 6-BA 0.15 mg·L-1 was optimal subculture medium;the MS medium
containing NAA 0.2 mg·L-1 was the optimal medium of rooting, the rooting ratio was 87%, and the roots could have vigorous growth.
Key words: Limonium sinense(Girard) Kuntze; tissue culture; plant regeneration
天津农业科学 Tianjin Agricultural Sciences 2016,22(1):23-26
植物生理与生物技术
第 22卷天津农业科学
艺园林学院试验基地采集的中华补血草花梗上获
得的无菌苗叶片,在无菌条件下将叶片切成 0.5
cm的正方形方块,然后接种到愈伤组织诱导及分
化培养基中。
1.2 试验方法
1.2.1 中华补血草愈伤组织的诱导及分化 以
MS 培养基为基本培养基,附加 0.2 mg·L-1NAA 和
不同浓度 6-BA(0.1,0.5,1.0,1.5,2.0 mg·L-1),共
计 5个处理。pH值为 5.8。每个处理接种 50块以
上外植体。培养 30 d 后,统计愈伤组织诱导率,
60 d后统计丛生芽的诱导率。
1.2.2 中华补血草丛生芽继代培养基的筛选
将叶片诱导的丛生芽分别继代培养在不同浓度
6-BA(0.05,0.15,0.10 mg·L-1)的继代培养基内,
基本培养基为 MS+NAA 0.2 mg·L-1+30 g·L-1 蔗
糖+7 g·L-1琼脂,放在组培室内培养。每周统计、
观察继代丛生芽的生长情况,40 d后结束统计。
1.2.3 中华补血草组培苗的生根 以 MS+蔗糖
30 g·L-1+琼脂 7 g·L-1为基本培养基,附加不同种
类和浓度的激素,研究不同的激素种类和浓度对
组培苗生根的影响。激素种类和浓度见表 1,3 个
处理,每处理 3 次重复,每次重复 4 瓶,每瓶接种
5 个,每个处理接种 60 个组培苗。接种后每周观
察 1 次,观察组培苗的生根时间、数量、质量,1 个
月后每个处理随机选取 30 株进行根系生长情况
的观察、测量。
1.2.4 培养条件 以上试验材料均放置在组培室
内,培养条件:光照 3 000 lx,光照时间 14 h·d-1,培
养温度 23~25 ℃。
1.2.5 中华补血草组培苗移栽和管理 将生根
的组培苗在散射光下炼苗 1 周后,再开瓶炼苗 5
d,然后洗去根部的琼脂,移栽到装有蛭石:草炭
土=3∶1(体积比)的穴盘(12×5)中,将穴盘放入周
转箱后,上面用塑料薄膜覆盖,放到室内散射光的
地方,保持土壤湿润,1 周后揭去塑料薄膜,正常
管理。揭去塑料薄膜 1周后,统计移栽成活率。
1.3 数据处理
数据采用 EXCEL 和 SPASS 17.0 进行统计并
做方差分析。
出愈率=生成愈伤组织的叶片数/接种叶片
数×100%
丛生芽诱导率=分化出芽丛的愈伤组织数或
叶片数/接种愈伤组织数或叶片数×100%
移栽成活率=成活植株数/移栽植株数×100%
2 结果与分析
2.1 中华补血草愈伤组织的诱导及分化
由表 2可知,与对照相比,当培养基中添加了
0.5 mg·L-1的 6-BA时,叶片外植体伤口边缘直接
发生 64%的丛生芽,而不产生愈伤组织,当在此
培养基中再添加 0.1 mg·L-1的 NAA 时,外植体伤
口边缘发生 18%的愈伤组织,而丛生芽的发生率
则从 64%降低到 50%。这表明,添加 6-BA有助于
丛生芽的诱导发生,而添加 NAA 则有助于愈伤组
织的诱导发生。
表 2中,当 NAA的浓度不变(0.2 mg·L-1),6-BA
的浓度从 0.1 mg·L-1逐渐增加到 2 mg·L-1 时,尤
其是 6-BA 浓度在 1.5 mg·L-1以下范围内逐渐增
加时,对愈伤组织诱导率的影响差异不显著,但当
6-BA 浓度增加到 2 mg·L-1时,愈伤组织的诱导
率显著下降到 48%。这表明,当 NAA 浓度为 0.2
mg·L-1,6-BA 浓度为 0.1~1.5 mg·L-1时,愈伤组
织的诱导率均较高,为 96%以上,愈伤组织的生
长状态也较好,但从成本方面考虑,添加 6-BA
0.1 mg·L-1、NAA 0.2 mg·L-1的培养基为中华补血
草愈伤组织诱导最佳培养基。
但对于丛生芽诱导率而言,当 6-BA 浓度在
0.1~1.5 mg·L-1时,随着 6-BA 浓度的增加,丛生
芽诱导率也显著增加,当 6-BA 浓度增加到 1.5
mg·L-1时,丛生芽诱导率达到最高,为 99.06%,丛
生芽生长正常;当 6-BA浓度为 2 mg·L-1时,丛生
芽的诱导率显著下降到 60%,且丛生芽生长异
常,叶片肥厚,叶色为墨绿色。这表明,当 NAA 为
0.2 mg·L-1时,6-BA 浓度为 1.5 mg·L-1是诱导丛
生芽的临界浓度,低于或高于这个浓度,丛生芽诱
导率均显著下降。因此,培养基中添加 6-BA 1.5
处理 配方
处理 1(对照) MS+蔗糖 30 g·L-1+琼脂 7 g·L-1
处理 2 MS+蔗糖 30 g·L-1+琼脂 7 g·L-1+NAA 0.2
mg·L-1
处理 3 MS+蔗糖 30 g·L-1+琼脂 7 g·L-1+ NAA 0.2
mg·L-1+6-BA 0.05 mg·L-1
表 1 组培苗生根的激素种类和浓度配方
·24·
第 1期
注:表内每列数据后不同的字母表示在 0.05 水平的差异显著。
mg·L-1、NAA 0.2 mg·L-1 为中华补血草丛生芽诱
导最佳培养基,丛生芽诱导率为 99.06%,丛生芽
生长发育良好。
2.2 中华补血草丛生芽继代培养基的筛选
由表 3 可知,6-BA 浓度在 0.05 mg·L-1时,转
接的玻璃化丛生芽的茎叶没有伸长生长,生长状
态不好,正常丛生芽生长较好,成苗率为 46.67%;
有 18.33%的丛生芽被诱导生根,根系长势不良。
6-BA浓度为 0.10 mg·L-1时,转接的个别玻璃化
丛生芽可以伸长生长,逐渐转向正常苗,正常丛生
芽生长良好,成苗率为 40%;丛生芽可以发出粗
壮的根系,但须根较少。6-BA浓度为 0.15 mg·L-1
时,转接玻璃化丛生芽逐渐恢复正常生长,正常丛
生芽健壮生长,叶色深绿,成苗率为 83.33%,显著
高于前两个处理;丛生芽发根的时间晚于前两个
处理,根系短且须根少,生根率最少,为 6.67%。由
以上分析可知,随着 6-BA 浓度的增长,中华补血
草畸形丛生芽的成苗率呈上升趋势,生根率呈下
降趋势,适当增加细胞分裂素的含量可以促进丛
生芽的生长发育。因此,中华补血草丛生芽适宜的
继代培养基为 MS + NAA 0.2 mg·L-1+ 6-BA 0.15
mg·L-1。
植物激素/(mg·L-1)
接种叶片数 出愈率/% 丛生芽诱导率/% 愈伤组织及丛生芽基本情况
6-BA NAA
0 0 50 0.00 c 0.00 d 无愈伤组织和丛生芽,叶片直接生根
0.5E1 0 50 0.00 c 64.00 b 无愈伤组织,直接分化出丛生芽
0.5中 0.1 50 18.00 c 50.00 bc 黄白色愈伤,干燥,颗粒性强
0.1 0.2 55 100.00 a 6.00 d 淡黄色愈伤,芽丛叶片绿色,略水渍化
0.5 0.2 55 100.00 a 47.27 c 黄绿色愈伤,芽丛叶片绿色,生长健壮
1.0E2 0.2 50 96.00 a 62.00 b 淡黄色愈伤,芽丛生长正常
1.5E4 0.2 64 100.00 a 99.06 a 淡黄绿色愈伤,芽丛生长正常
2.0 0.2 50 48.00 b 60.00 b 淡黄色愈伤,芽丛叶片墨绿色,叶片厚质
表 2 不同浓度 6-BA 对中华补血草愈伤组织诱导及分化的影响
6-BA浓度
/(mg·L-1)
丛生芽数
成苗率
/%
苗的生长状况
生根率
/%
根系生长状况
0.05 60 46.67 b 玻璃化的茎叶没有抽伸生长,生长状态
不好;正常苗生长较好
18.33 较长,细弱,无须根
0.10 60 40.00 b 玻璃化苗有的可以抽伸生长;正常苗生
长良好
16.67 比较长,粗壮,须根较少
0.15 60 83.33 a 玻璃化苗逐渐恢复正常生长;正常苗健
壮生长,叶色深绿
6.67 发根的时间晚于前两个处理;
根系短且须根少
注:小写字母为 0.05 水平的差异显著性检验。
表 3 不同浓度 6-BA 对中华补血草丛生芽诱导及继代培养的影响
2.3 中华补血草组培苗的生根
由表 4 可知,以附加 0.2 mg·L-1NAA 培养基
的生根率最高,达 87%,其次为对照,生根率
70%,二者之间达到显著性差异;附加 NAA 和 6-
BA 处理的生根率最低,只有 17%,且与其它两个
处理达到了极显著差异。对于根系的生长情况而
言,3 个处理的生根数差异不大;3 个处理的根
长、根系的长势相比,附加 0.2 mg·L-1NAA 和 0.05
mg·L-16-BA 处理的根系最长、长势最壮,而且须
根数明显多于其它两个组合;对照的根长较附加
NAA 处理的根系要长,但根系长势明显细弱,总
体效果不好;附加 NAA 处理的根系粗壮,长势也
卢兴霞等:中华补血草的组织培养和植株再生体系优化 ·25·
第 22卷天津农业科学
较好。以上分析表明,添加 6-BA不利于中华补血
草的生根,但有助于促发须根。综合本试验结果认
为,以 MS+蔗糖 30 g·L-1+琼脂 7 g·L-1+ NAA 0.2
mg·L-1处理的生根率最高,且根系长势也较好。
2.4 中华补血草组培苗移栽和管理
中华补血草共移栽 113 株组培苗,成活 101
株,移栽成活率为 89%,移栽成活率较高。陈世华
等人 [5]的研究表明,中华补血草移栽成活率可达
93%以上,与本试验的结果相差不大。中华补血草
的叶片为基生,且小苗叶片比较薄,浇水后容易粘
附在基质表面,导致组培苗叶片霉烂,降低成活
率。因此,中华补血草小苗在浇水后应及时挑离覆
于湿土上的叶片,避免发生叶片霉烂而导致成活
率降低。本试验认为,中华补血草属于移栽易成活
的植物。
3 结论与讨论
陈世华等 [5]以叶片为外植体在基本培养基中
通过添加不同种类生长素及调节生长素浓度,对
中华补血草的组织培养和快速繁殖体系进行了优
化,不同浓度 NAA与 0.5 mg·L-1 6-BA 组合时,当
NAA 浓度为 0.2 mg·L-1时,不定芽诱导率最高,
为 88%,而本试验中 NAA 0.2 mg·L-1、6-BA 0.5
mg·L-1组合培养基的不定芽诱导率仅为 47.27%,
显著低于前人的研究结果。但添加 0.2 mg·L-1NAA
和 1.5 mg·L-16-BA 培养基的不定芽诱导率却为
99.06%,高于陈世华等人最佳不定芽培养基 94%
的不定芽诱导率。生根诱导时,陈世华等人在 MS
基本培养基中添加了不同浓度的 NAA,当 NAA
浓度为 0.1 mg·L-1 时,生根率最高,为 74%,NAA
浓度为 0.2 mg·L-1时,生根率为 64%;本试验中,
适宜的生根培养基为在 MS 培养基中添加 0.2
mg·L-1NAA,生根率达 87%,明显高于陈世华等的
研究结果,且与他们筛选出的最佳生根培养基 MS
+ IBA 0.1 mg·L-1的生根诱导率(86%)相近。造成
试验结果不同的原因可能与中华补血草种资资源
间的差异有关,一方面以播种繁殖的中华补血草
其后代变异较大,另一方面种资资源也可能存在
地域性差异。因此,今后应进一步扩大试验的取材
范围,选取不同品种及不同产地的中华补血草进
行试验,为中华补血草组织培养和再生体系建立
更加完善的培养方案。
本试验对天津盐碱地栽植的中华补血草组织
培养和再生体系进行了优化,为盐碱地中华补血
草优株种质资源的保存和培育及泌盐植物的遗传
转化研究奠定了基础。试验结果表明,诱导愈伤组
织最佳培养基为 MS + 6-BA 0.1 mg·L -1+ NAA
0.2 mg·L-1,诱导率为 100%;丛生芽最佳培养基为
MS + 6-BA 1.5 mg·L-1+ NAA 0.2 mg·L-1,诱导率
为 99.06%;丛生芽继代培养适宜的培养基为MS +
NAA 0.2 mg·L-1+ 6-BA 0.15 mg·L-1;最佳生根率
培养基为 MS + NAA 0.2 mg·L-1,生根率为 87%,
且根系长势良好。
参考文献:
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研究[J].西北植物学报,2011,31(10):1995-2000.
[3] 张铭清. 中华补血草黄酮抑制白血病细胞增殖的初探
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速繁殖体系的优化 [J]. 安徽农业科学 , 2006,34(19):4885-
4886.
处理/(mg·L-1) 接种丛数 生根丛数 生根率/% 平均根数 平均根长 根系长势
对照 60 42 70bA 6 1.3 长,细弱
NAA 0.2 60 52 87aA 7 0.8 粗壮,须根少
NAA0.2+6-BA0.05 60 10 17cB 8 2.0 粗壮,须根较多
注:表内不同小写、大写字母分别表示 0.05、0.01 水平差异显著
表 4 不同激素种类对组培苗生根的影响
·26·