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田皂角组织培养及无性系建立的研究



全 文 :田皂角组织培养及无性系建立的研究
王晓萍
(大连教育学院,辽宁 大连 116021)
摘 要:以生长非常旺盛的田皂角嫩茎为外植体,进行愈伤组织诱导和分化、试管苗的生根和移栽的研究,成功地建立起田皂
角的无性系。结果表明:MS+BA0.8 mg/L +2,4-D1.2 mg/L是田皂角嫩茎愈伤组织诱导培养和继代培养的理想培养基;MS+
AgN031.0 mg/L +BA1.0 mg/L +NAA0.1 mg/L是田皂角愈伤组织和不定芽分化培养的理想培养基;1/2MS+IAA0.4 mg/L +NAA0.1
mg/L是田皂角试管苗生根培养和生根继代培养的理想培养基;移植的试管苗生长旺盛、根系发达,当年可正常开花结果,其所
有的植物学性状保持不变。
关键词:田皂角;愈伤组织;无性系
中图分类号:S567.21+9 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.02.010
Tissue Culture and Establishment of Regeneration System of Aeschynomene indica
WANG Xiao-ping
(Dalian Education University,Dalian, Liaoning 116021,China)
Abstract:The induction and differentiation were studied on the callus of young stem of Aeschynomene indica as well as rooting and
transplanting of tube plantlets. And the establishment of regeneration system of Aeschynomene indica was successfully carried out in the
experiment. The results showed that the optimal media were obtained about regeneration system of Aeschynomene indica. They were the
medium of MS+BA0.8 mg/L+2,4-D1.2 mg/L for callus induction and subculture of young stem; the medium of MS+AgN031.0 mg/L+
BA1.0 mg/L+NAA0.1 mg/L for differentiation of callus and adventitious buds; the medium of 1/2MS+IAA0.4 mg/L+NAA0.1 mg/L for
rooting and roots subculture of tube plantlets. The tube plantlets were with the vigorous and variant characters.
Key words: Aeschynomene indica; callus; clone
植物生理与生物技术
收稿日期:2009-10-22;修订日期:2010-02-10
作者简介:王晓萍(1971-),女,辽宁大连人,高级政工师,硕士,主要从事植物组织培养工作。
天津农业科学 Tianjin Agricultural Sciences 2010,16(2):32-35
田皂角(Aeschynomene indica)又称合萌,属于
豆科田皂角属一年生草本植物 [1],生长于田野湿
地、向阳草地、河岸沙地等;在朝鲜、日本、亚洲的
热带以及大洋洲有分布;在中国的华中、华南、华
东、西南及东北有分布 [2]。全草入药,具有消肿解
毒、清热消滞、利湿、明目、消肿等功效,能治水肿
腹胀、小便不利、黄疸、痢疾、热淋、血淋、肿毒、夜
盲症、支气管炎、湿疹、疮疖、外伤出血、蛇咬伤等
疾病;煎汤洗患处治荨麻疹,鲜草捣烂外敷可治
外伤。同时还可以作为兽药使用,能治牛肺炎、
咳嗽等病症 [3-5],也可以作为灭虱子等杀虫剂。在
中国的南方,也将轻软的木质化茎作为制作救生
圈、游泳带和瓶塞等的原料。由于田皂角具有重
要的价值,近年来的需求量越来越大,人们需要
大量的采收,而由于生态环境不断破坏,野生的
资源却越来越少。为保护田皂角的野生资源,为
该植物的生物技术研究提供支撑,为其基因库的
建立提供科学依据,我们对其进行了组织培养和
无性系建立的研究。虽然目前国内已多有豆科
植物组织培养研究的报道 [6-12],但迄今未见田皂角
组织培养研究的报道。
1 材料和方法
1.1 材料及灭菌
将大连市郊区草地上生长非常旺盛的田皂角
嫩茎采回,作为进行研究的材料。将采回来的嫩
茎除掉叶片后,剪成长 4~5 cm的茎段,放到 500
mL的磨口广口瓶中,流水冲洗 40 min左右,用
0.05%安利溶液振荡洗涤约 30 min后,移到超净工
作台上,用 70%~75%的乙醇灭菌 10 s,立即用无
菌水洗涤两次,再用 0.05%的HgCl2溶液振荡灭菌
第2期
3 min,接着用 0.025%的 HgCl2溶液振荡灭菌 13
min,再用无菌水振荡清洗5次,即可获得无菌嫩茎。
1.2 培养条件
培养基以 MS、1/2MS、1/3MS、B5、White、N6和
LS为基本培养基,附加不同浓度的细胞分裂素
BA和生长素NAA、IBA、2,4-D和 IAA。以MS为基
本培养基时,加蔗糖 30 g/L;以 1/2MS为基本培养
基时,加蔗糖15 g/L。培养基胨力强度为180 g/cm2[13]、
pH5.8~6.0,培养温度 20~26 ℃,光照 12 h/d左右,
光照度 2 000 lx左右。
1.3 试验方法
1.3.1 愈伤组织的诱导培养 将田皂角无菌嫩茎
切成约 0.2 cm的茎段,接种到不同浓度激素配比
的MS培养基中进行愈伤组织的诱导培养,在无
光照的条件下培养 25 d,再转移到光照下培养 35
d后进行统计观察。每种处理接种 100个材料。
愈伤组织诱导试验重复 4次。
1.3.2 愈伤组织分化培养 将上述继代培养的颗
粒状愈伤组织分散为独立的颗粒后,接种到附加
不同种类不同浓度植物激素的MS+AgN031.0 mg/L
培养基上,在光照条件下进行愈伤组织的分化培
养。愈伤组织分化培养试验重复 4次。每种处理
接种 100个材料。培养 50 d观察统计。
1.3.3 试管苗生根培养 将继代培养生长旺盛的
不定芽从基部剪下,分别接种到以MS、1/2MS、1/
3MS、B5、White、N6 和 LS 为基本培养基,附加
IAA0.4 mg/L +NAA0.1 mg/L生根培养基上进行生
根培养。生根培养试验重复 4次。每种处理接种
100个材料。培养 30 d观察统计。
1.3.4 试管苗的移栽 将培养生根试管苗的培养
瓶瓶塞打开,放到 4 000~5 000 lx左右的光照下
炼苗 4 d后,用镊子将试管苗从培养瓶中取出,立
刻用 20 ℃以上的清水洗去根部的培养基,然后移
栽到上面铺有一层约 7 cm厚的炉灰渣、下层为肥
沃园土的温室苗床上。移栽后前 14 d保持在温度
20~29 ℃、湿度 95%左右、没有直射光照的环境
条件下。25 d时观察统计。移栽试验重复 4次,
每次移栽 200株。
2 结果与分析
2.1 不同培养基对愈伤组织诱导的影响
将茎段接种在附加不同激素的MS培养基上
暗培养,由于切口损伤部位直接接触到培养基,
培养 20 d左右,切口表面张裂,长出较为松散的
淡黄色愈伤组织,继续培养到 25 d时转移到光照
下培养。在含有 2,4-D和NAA的培养基上都能逐
渐形成愈伤组织。但培养基不同,所形成的愈伤
组织不同。由表 1可见,不同浓度 BA与不同浓度
的 2,4-D、NAA配合使用都能诱导嫩茎产生愈伤
组织。从愈伤组织的诱导率和外部形态看,在
MS+BA0.8 mg/L +2,4-D1.2 mg/L这一培养基上,不
仅愈伤组织的诱导率达到了 88%,而且所形成的
愈伤组织为绿色的颗粒状,这种愈伤组织为具有
分化力的愈伤组织 [14]。把这种愈伤组织在同一培
养基上进行继代培养,每次重复试验连续继代培
养 7代的结果都表明,不仅愈伤组织的外部形态
保持不变,而且继代培养周期缩短为 50 d,颗粒状
愈伤组织的增殖率达到了 21.6倍。这说明 MS+
BA0.8 mg/L +2,4-D1.2 mg/L这一培养基是田皂角嫩
茎愈伤组织诱导培养和继代培养的理想培养基。
表 1 不同激素配比对愈伤组织诱导的影响 (50 d)
注:++为长势好;+长势一般;-为不生长,下同。
BA
0
0.4
0.8
1.2
1.6
0.4
0.4
0.4
0.4
0.8
0.8
0.8
0.8
1.2
1.2
1.2
1.2
1.6
1.6
1.6
1.6
愈伤组织
诱导数
0
0
0
0
0
43
57
65
72
54
59
54
88
44
56
47
68
29
37
26
28
诱导率
/%
0
0
0
0
0
43
57
65
72
54
59
54
88
44
56
47
68
29
37
26
28
长势
-
-
-
-
-
+
+
++
++
+
+
++
++
+
+
+
+
+
+
+
+
2,4-D
0
0
0
0
0
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
NAA
0
0
0
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
0
0
0.6
1.2
0
0
浓度/(mg·L-1)
王晓萍:田皂角组织培养及无性系建立的研究 ··33
第16卷天津农业科学
2.2 不同浓度激素对愈伤组织分化培养的影响
表 2表明,在不含激素、BA含量为 1.5 mg/L
时,NAA的含量分别为 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6
mg/L的培养基上培养的愈伤组织不能分化。在
BA含量分别为 0.5 mg/L和 1.0 mg/L,NAA的含量
分别为 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6 mg/L的培养基上
培养的愈伤组织均能分化。其中在 BA1.0 mg/L +
NAA0.1 mg/L这一培养基上不仅愈伤组织颗粒分
化率达 93%,而且分化的不定芽长势好。观察还
表明,在 BA1.0 mg/L +NAA0.1 mg/L这一培养基上
培养 10 d可见开始分化,随后,随着分化数的增
加、分化不定芽生长,在已经分化的不定芽基部
又会分化生长出 3~9个不定芽,使分化的不定芽
呈丛生状。把由颗粒状愈伤组织分化培养的不
定芽从基部剪下后,接种到相同培养基上进行不
定芽的分化培养,经过 45 d培养,接种培养的每
个不定芽平均会分化增殖 5.1个高 0.5 cm以上的
不定芽。接着,把由不定芽分化培养的不定芽接
种到相同的培养基上,进行不定芽分化继代培
养,每个重复试验经过连续 6次的继代培养,其分
化率和分化的不定芽长势基本不变。上述说明,
MS+AgN031.0 mg/L +BA1.0 mg/L +NAA0.1 mg/L这一
培养基是田皂角愈伤组织和不定芽分化培养的
理想培养基。
2.3 不同浓度激素对生根培养的影响
统计结果表明:在以 1/2MS为基本培养基,附
加 IAA0.4 mg/L+NAA0.1 mg/L生根培养基上,91%
的培养不定芽能生长为具有 3~7条根的试管
苗。观察还表明,在以 1/2MS为基本培养基,附加
IAA0.4 mg/L +NAA0.1 mg/L生根培养基上,培养 10
d左右,大部分培养材料会形成根原基。培养到
30 d时,每株生根试管苗就会生长为高 4 cm左右、
具有 5~8个叶片、叶色浓绿、茎粗 0.12~0.2 cm的
旺盛试管苗。把在这一培养基上培养的生根试
管苗剪成长 1~1.5 cm、至少具有一个叶片的茎
段,接种到上述生根培养基上进行生根继代培
养,经过 25 d的培养,又可以培养成株高 4~5
cm、生长旺盛的生根试管苗。利用这种生根继代
的方法培养的试管苗生长旺盛,几乎没有无效
苗,25 d的繁殖系数为 3.0。这说明 1/2MS+IAA0.4
mg/L +NAA0.1 mg/L这一培养基是田皂角试管苗
生根培养和生根继代培养的理想培养基。
2.4 生根试管苗的移栽
25 d时观察统计表明:移栽成活率为 94%。
观察表明,移栽的试管苗前期生长速度较慢,但
根系较为发达。观察还表明,移栽后 10 d成活,
16 d左右开始正常生长。上述说明,炉灰渣是田
皂角试管苗移栽的理想基质。
5月中、下旬把在温室中移栽成活的试管苗
移植到河边草地上,移植成活率几近 100%。10
月下旬观察表明,与野生植株相比,试管苗具有
长势整齐旺盛,根系增加 1倍左右、当年可正常开
花结果,但开花和结果时间晚 30 d左右的特点,
其他植物学性状与野生植株一致。
3 讨 论
本研究以田皂角的嫩茎为材料,成功地进行
了组织培养研究,并建立起嫩茎无性系。这不仅
为该植物的人工保护提供了可能,而且也为其转
基因研究和信息库的建立提供了科学依据,同时
还证明了田皂角的非分生组织和细胞也具有全
能性。
BA
0
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
分化
颗粒数
0
46
34
23
18
6
8
93
76
34
39
13
11
0
0
0
0
0
0
分化率
%
0
46
34
23
18
6
8
93
76
34
39
13
11
0
0
0
0
0
0
长势
-
++
++
+
+
+
+
++
++
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
NAA
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
激素/(mg·L-1)
表 2 不同激素配比对愈伤组织分化的影响
··34
第2期
田皂角嫩茎愈伤组织继代增殖培养 50 d,颗
粒状愈伤组织可增殖 21.6倍。按照这个速度计
算,一年的增殖数为 157.68倍;用不定芽分化的方
法进行增殖,经过 45 d的培养,可增殖 5.1个不定
芽。按照这个速度计算,一年可繁殖约 5.18个后
代;用生根继代的方法进行增殖培养,25 d的繁殖
系数为 3.0。按照这个速度,每年繁殖数约为 314
株。这说明不论采用上述哪种方法进行繁殖,其
繁殖速度都可以满足人们对大量种苗的需求。
由于通过生根继代方法培养的试管苗根系发达、
生长旺盛、没有无效苗。因此,生产上应采用生
根继代的方法进行快速繁殖。当然,分化率达
93%颗粒状的愈伤组织,也可以直接作为转基因
的研究材料。
与野生植株相比,当年栽培的试管苗出现了
开花和结果晚 30 d左右的特点。这主要是由下述
原因引起的:栽培的试管苗根系非常发达(增加 1
倍左右),从而促进了植株的旺盛生长,导致出现
了非常旺盛的营养生长抑制了生殖生长、使开花
结果时间延迟的现象。
参考文献:
[1] 中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴(第二册) [M].
北京:科学出版社,1980:442.
[2] 韩全忠,王正兴.大连地区植物志(中册) [M].大连:大连理
工大学出版社,1993:363.
[3] 江苏新医学院.中草药大辞典(上册)[M].上海:上海人民出
版社,2006:1293-1294.
[4] 冉先德.中华药海(下册) [M].哈尔滨:哈尔滨出版社,1993:
724.
[5] 李书心.辽宁植物志(上册)[M].沈阳:辽宁科学技术出版
社,1988:944.
[6] 顾蔚.蚕豆组织培养中植物激素对愈伤组织种单倍体和四
倍体细胞的诱导[J].西北植物学报,1999,19(6):161-164.
[7] 裴雁曦,郝建平.甘草的组织培养[J].内蒙古农业科技,
1999,3(6):16,25.
[8] 陈巍,于泉林,高文远,等.甘草组织培养的研究[J].中国中
药杂志,2005,30(9):713-715.
[9] 邓百万,张兆清,刘世贵.几种豆科牧草植物组织培养体细
胞诱变研究[J].汉中师范学院学报,2000,18(1):71-76.
[10] 安利佳,李凤霞,张俊敏.豆科植物组织培养研究[J].植物
学报,1992 (10):734-752.
[11] 张敏芳,陈佰鸿,赵长增,等.骆驼刺叶片再生体系的建立
[J].中国沙漠,2009,29(2):316-320.
[12] 舒文华,耿华珠,张勇如.紫花苜蓿原生质体培养与植株
再生[J].草地学报,1994,2 (1):40-44.
[13] 姜长阳.培养基琼脂用量的商榷[J].植物生理学通讯,
1990,16(2):53-54.
[14] 安利佳,姜长阳.植物组织培养导论[M].大连:辽宁师范大
学出版社,2003:115-117.
王晓萍:田皂角组织培养及无性系建立的研究 ··35