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君迁子休眠芽及叶片离体培养体系优化及植株再生



全 文 :第35卷 第4期
2016年 7月
华 中 农 业 大 学 学 报
Journal of Huazhong Agricultural University
Vol.35 No.4
July 2016,14~19
收稿日期:2015-07-23
基金项目:农业部公益性行业科研专项(201203047)
李 晶,硕士研究生.研究方向:果树逆境生理与分子生物学.E-mail:63538931@qq.com
通信作者:刘继红,博士,教授.研究方向:果树逆境生理与分子生物学.E-mail:liujihong@mail.hzau.edu.cn
君迁子休眠芽及叶片离体培养体系优化及植株再生
李 晶 罗玉洁 张青林 罗正荣 刘继红
华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室,武汉430070
摘要 以君迁子(Diospyros lotus Linn.)休眠芽和叶片为外植体,研究基础培养基种类和外植体基因型对休
眠芽初代培养的影响,比较叶片放置方式、TDZ浓度、ZT与TDZ不同浓度组合及暗培养时间对叶片愈伤组织形
成和不定芽再生的影响;然后对再生芽进行生根。结果表明:君迁子休眠芽初代培养中,DKW 培养基最适合其
生长发育,休眠芽生长势最佳;初代培养中,不同基因型的外植体在DKW 培养基中生长势基本相同,说明外植
体基因型对其初代培养没有影响,但对继代培养影响较大。叶片下表面朝上放置在 MS+ZT 0.1mg/L+TDZ
2.0mg/L中暗培养20d,愈伤组织形成率达100%,在(1/2N)MS+2.200mg/L TDZ上愈伤组织形成率为
81.4%;叶片下表面朝上放置在 MS+ZT 1.0mg/L+TDZ 2.0mg/L中暗培养0d,不定芽再生率和外植体平均
不定芽数最高,分别为34.4%和2.1±0.3。组培苗在1/2MS(1/2N)+IBA 1.0mg/L中培养5d后,转入1/2MS
(1/2N)+1g/L活性炭培养20d,生根率为58.14%,平均根数为4条。
关键词 君迁子;叶片;愈伤组织;不定芽;生根;植株再生
中图分类号 S 665.3  文献标识码 A  文章编号 1000-2421(2016)04-0014-06
  君迁子(Diospyros lotus Linn.)是柿科(Eben-
aceae)柿属(Diospyros Linn.)植物,又名黑枣、牛奶
枣、软枣等。目前,山东、河北、河南、山西、陕西分布
较多,现在南方也有引种。君迁子喜光,耐寒,耐瘠
薄,不耐水湿,浅根系,但根系发达,生长较快,寿命
较长。由于其抗逆性强,君迁子在生产上最广泛的
用途是做柿树砧木[1]。作为柿树的主要砧木,君迁
子苗木的需求量也在增加,并且对抗性的要求也在
增强。
君迁子与柿是同属植物,亲缘关系很近,而且是
柿的主要砧木。然而,君迁子也存在一些问题,如抗
旱性较差[2]。开展抗性遗传改良是君迁子得以更广
泛应用的前提,其关键是有较好的再生体系。进行
转基因技术研究的前提是建立高效稳定的遗传转化
受体系统。此前对于君迁子组织培养的研究甚少,
尚未见关于君迁子最适培养条件的介绍[3]。但有一
些学者进行过甜柿组织培养的研究,马俊莲等[4]发
现甜柿上西早生叶片适合在低矿物质元素,尤其是
较低氮素含量的培养基中增殖与生长。目前,国内
还未见关于君迁子遗传转化的研究报道,在一定程
度上限制了使用基因工程技术对君迁子进行抗逆性
改良的研究。基于此,本研究参考甜柿组培条件,以
君迁子休眠芽为外植体,比较组培过程中的各种因
素(如基础培养基、外植体基因型等),拟筛选出最适
君迁子生长发育与再生的培养条件,建立君迁子组
织培养体系,为后续遗传转化研究提供试验材料,以
期为君迁子基因转化和砧木性状改良奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料来源
在华中农业大学柿基因库基因型为L2和L3的
君迁子成年树上采集无病虫害、生长健壮、冬芽饱满
的休眠芽。
1.2 休眠芽初代培养基的筛选
配制3种培养基:(1/2N)MS和1/2MS+蔗糖
30g/L+琼脂7.5g/L+ PVP 0.6g/L +ZT 0.5
mg/L+IAA 0.01mg/L(pH 5.8),DKW+蔗糖30
g/L+琼脂6.0g/L+ PVP 0.5g/L+ZT 0.5
mg/L+IAA 0.01mg/L(pH 5.8)。取君迁子L2和
L3成年树上当年生无病虫害、生长健壮、冬芽饱满
DOI:10.13300/j.cnki.hnlkxb.2016.04.003
 第4期 李 晶 等:君迁子休眠芽及叶片离体培养体系优化及植株再生  
的枝条,用自来水冲洗3~4遍,剪下顶芽、腋芽为外
植体;双蒸水洗3遍,浸入75%乙醇30s后转入2%
NaClO 10min,无菌水清洗5~6遍(带有振荡);剥
去芽外鳞片,留茎尖约1.5mm(保留2~3片叶原
基),接种到培养基上,每种培养基上接种25个休眠
芽,20d后观察结果,重复2次;培养室温度25±
2℃,光照时间16h/d,光强1 500~2 000lx的培养
条件下进行无菌培养。
1.3 叶片培养
继代4次的君迁子L3组培苗,在无菌条件下,
留顶端3~4片叶,取下面所有叶片,均横切为
4mm×4mm左右。分别接种于(1/2N)MS+蔗糖
20g/L+ 琼脂 7.5g/L+PVP 0.6g/L+TDZ
(0.022、0.220、2.200mg/L)(pH 5.8)。每种质量浓
度接种约48片叶,分2组,分别为上表面和下表面
接触培养基。暗培养20d,分析叶片愈伤组织形成
比例。
同样 大 小 的 叶 片 切 片 培 养 在 MS+ 蔗 糖
30g/L+琼脂7.5g/L+ PVP 0.5g/L(pH 5.8)的
培养基上,培养基中添加的激素质量浓度按正交设
计L9(33)设置(表1)。每处理接种32片,重复
2次。培养条件同本文“1.2”(除暗处理时间外)。
30d后更换同样质量浓度激素的培养基。40d后进
行数据统计,确定影响因素及处理水平。
表1 L9(33)正交设计分析激素组合的作用
Table 1 Analysis of the hormonal effects using
L9(33)orthogonal designing
组合
Combinations
ZT/
(mg/L)
TDZ/
(mg/L)
暗培养时间/d
Time of culture
in dark
1  0.1  0.1  0
2  0.1  1.0  10
3  0.1  2.0  20
4  1.0  0.1  10
5  1.0  1.0  20
6  1.0  2.0  0
7  2.0  0.1  20
8  2.0  1.0  0
9  2.0  2.0  10
1.4 生根培养
以再生芽为试材,在含蔗糖30g/L+琼脂7.5
g/L+PVP 0.5g/L +ZT 0.5mg/L +IAA 0.01
mg/L(pH 5.8)的(1/2N)MS培养基中继代培养,选
取48株培养了30d长于2cm的君迁子有效新梢
试验。采用两步生根法,首先在含蔗糖30g/L+琼
脂7.5g/L+ PVP 0.5g/L+IBA 1.0mg/L 的
1/2MS(1/2N)培养基中光照培养5d,然后转入含
蔗糖30g/L+琼脂7.5g/L+PVP 0.5g/L+活性
炭1.0g/L的1/2MS(1/2N)培养基中光照培养20d
后进行数据统计。
1.5 数据分析
愈伤组织形成率=形成愈伤组织的叶片数/接
种叶片数×100%;白色愈伤组织形成率=形成白
色愈伤组织的叶片数/接种叶片数×100%。不定
芽再生率=产生再生芽的叶片数/接种叶片数×
100%,叶片平均不定芽数=再生芽总数/产生再
生芽的叶片数。采用SPSS统计分析软件进行方
差分析。
2 结果与分析
2.1 基础培养基种类对初代培养的影响
由图1可见,君迁子L2和L3休眠芽在DKW、
(1/2N)MS、1/2MS 3种培养基中初代培养20d时,
DKW 培养基的培养效果最好,(1/2N)MS次之,
1/2MS培养基中生长情况最差。休眠芽在 DKW
培养基中长势好,生长快,叶展开幅度大,但叶片偏
黄。在(1/2N)MS培养基中叶抱紧,叶片较绿。用
1/2MS培养的休眠芽生长较慢,芽体变大,但未展
叶(图1A、B)。
2.2 不同基因型对初代培养的影响
在同一种培养基中,君迁子L2和L3休眠芽初代
培养 20d 时生长状况相似,无明显快慢区别
(图1C、D)。说明君迁子基因型不同,对其初代组
织培养没有影响。L2和L3组培苗在(1/2N)MS培
养基中继代培养 3 次时,L3生长情况优于 L2
(图1E、F),说明基因型对继代培养影响很大。
2.3 叶片放置方式对愈伤组织形成的影响
由表2可见,在(1/2N)MS培养基中将叶片下
表面朝上接种后,愈伤组织形成率91.7%,明显高于
将其上表面朝上接种的70.8%。说明叶片下表面朝
上培养效果明显优于上表面朝上放置。
表2 叶片放置方式对愈伤组织形成的影响
Table 2 Effects of leaf placement on calus formation of D.lotus L.
放置方式
Placemant
愈伤组织形成率/%
Calus formation percentage
上表面朝上
Adaxial surface upwards
70.8
下表面朝上
Abaxial surface upwards
91.7
51
   华 中 农 业 大 学 学 报 第35卷 
 A-B:君迁子L2和L3的休眠芽分别在DKW、(1/2N)MS、1/2MS培养基中初代培养20d,休眠芽生长势对比;C-D:君迁子L2和L3休
眠芽在(1/2N)MS培养基中初代培养20d,休眠芽生长势对比;E-F:君迁子L2与L3组培苗继代培养3次时,生长势对比;标尺=0.5
cm。A-B:The comparison of date plum L2and L3dormant bud grew 20din DKW,(1/2N)MS,1/2MS mediums;C-D:The comparison
of date plum L2and L3dormant bud grew 20din(1/2N)MS medium;E-F:The comparison of date plum L2and L3subcultured for
three times on(1/2N)MS medium.Bars=0.5cm.
图1 君迁子L2 和L3 休眠芽培养
Fig.1 In vitro culture of dormant buds of D.lotus L.L2and L3
2.4 不同质量浓度TDZ对愈伤组织形成的影响
由表3可见,TDZ对诱导愈伤组织形成效果良
好,但是绝大部分都褐化了。TDZ 质量浓度为
2.200mg/L时,诱导愈伤形成率最高(81.4%),同
时白色愈伤形成率也最高(38.1%)。0.022mg/L
TDZ处理时,部分叶片已褐化死亡,其他2种质量
表3 不同质量浓度的TDZ对愈伤组织形成的影响
Table 3 Effects of TDZ concentrations on calus formation of D.lotus L.
组合
Combinations
TDZ/(mg/L)
愈伤组织形成率/%
Calus formation percentage
白色愈伤组织形成率/%
White calus formation percentage
1  0.022  66.7  8.3
2  0.220  81.3  25.0
3  2.200  81.4  38.1
浓度处理较少出现这一现象。
2.5 ZT和TDZ组合和暗培养时间对不定芽再生的
影响
  由表4可见,愈伤组织形成率都很高,但是大部
分愈伤都是褐色至黑色,最适合君迁子愈伤组织形
成的植物生长调节剂组合为ZT 0.1mg/L+TDZ
2.0mg/L,暗培养20d,愈伤组织形成率达100%,
且形成的愈伤组织均为白色(图2A)。暗培养时间
的延长有助于愈伤组织的形成,据观察,暗培养20d
的叶片愈伤组织体积明显大于其他组合。最先长出
不定芽的组合是第6组ZT 1.0mg/L+TDZ 2.0
mg/L暗培养,在第20天时就已长出2个不定芽(图
61
 第4期 李 晶 等:君迁子休眠芽及叶片离体培养体系优化及植株再生  
2B、C),说明光照对不定芽再生有促进作用。由表4
还可以看出,在第40天时,形成不定芽数最多,不定
芽再生率和平均不定芽数分别达到34.38%和2.1±
0.3。TDZ质量浓度很低时不定芽再生率很低,甚
至完全不能再生,随着TDZ质量浓度的增加,愈伤
组织形成率和不定芽再生率有明显增高,说明
TDZ在诱导君迁子不定芽再生中起主要作用,辅
助使用1.0mg/L ZT即可。若要获取愈伤组织则
采取长时间暗培养,若要获取不定芽,直接光下培
养即可。
表4 不同质量浓度的ZT和TDZ组合结合暗处理对不定芽再生的影响
Table 4 Effects of ZT and TDZ concentrations and darkness on shoot regeneration of D.lotus L.
组合
Combination
ZT/
(mg/L)
TDZ/
(mg/L)
暗培养时间/d
Time of culture
in dark
愈伤组织形成率/%
Calus formation
percentage
不定芽再生率/%
Shoot regeneration
percentage
平均不定芽数
No.of shoots
per explant
1  0.1  0.1  0  90.6ab  0.0b
2  0.1  1.0  10  96.9a 23.4ab  1.6±0.1ab
3  0.1  2.0  20  100.0a 17.2ab  1.8±0.4ab
4  1.0  0.1  10  95.3a 0.0b
5  1.0  1.0  20  90.6ab  12.5ab  1.3±1.8ab
6  1.0  2.0  0  96.9a 34.4a 2.1±0.3a
7  2.0  0.1  20  81.3b 4.7b 0.5±0.7ab
8  2.0  1.0  0  96.9a 7.8b 2.1±0.2a
9  2.0  2.0  10  95.3a 14.1ab  1.8±1.1ab
 注:同列内相同字母表示用邓肯氏新复极差法在0.05水平上检测差异不显著。Note:With the same letters in a column show that
they are not significantly different,as analyzed by Duncan’s multiple range test at P=0.05.
2.6 不同处理对君迁子组培苗生根的影响
生根处理25d后进行数据统计,发现58.14%
的不定芽生根成功,长出3~5条约3cm长的黑色
新根(图2D),平均根数为4条。
 A:叶片切口形成愈伤组织(培养20d);B:愈伤组织上形成不定芽(培养40d);C:切下不定芽;D:组培苗生根。标尺=0.5cm。
A:Calus was induced from segments of leaf(cultured for 20d);B:Adventitious buds were induced from calus(cultured for 40d);
C:Cutthe adventitious buds from the calus;D:Rooting plant.Bars=0.5cm.
图2 君迁子叶片培养再生植株
Fig.2 Plant regeneration from leaf segments of D.lotus L.
3 讨 论
3.1 培养基的选择
MS培养基在木本植物组织培养中使用得最为
广泛,还有 WPM、CM、SH、改良的Nitsch等基本培
养基,大多数使用改良过的 MS培养基[5]。刘晓娜
等[6]通过试验证实上西早生柿继代培养时在DKW
培养基中丛生苗的生成量较多,组培苗的生长状态
好于(1/2N)MS培养基,是因为DKW培养基中N、
P、K含量均高于(1/2N)MS;而 MS培养基中的 N
含量高于DKW,所以在 MS培养基中的组培苗最
高。Kochanová等[7]得出的结果也相似。刘恺[8]发
现富有柿和次郎柿在DKW 培养基中增殖倍数和有
效新梢率均高于 MS和 WPM培养基。有研究表明
培养阶段因培养目的不同,合适的培养基也不同[9]。
本研究中君迁子初代培养时,DKW 培养基效果最
好,休眠芽展叶快,且生长较健壮;但是后续继代培
养中,使用DKW培养基的组培苗茎段较长,叶茂盛
但呈黄绿色,叶畸形不平展;使用(1/2N)MS培养基
继代的组培苗生长矮壮,茎与叶的比例适中,分生出
71
   华 中 农 业 大 学 学 报 第35卷 
很多腋芽,苗底部常形成2~3个腋芽,腋芽增殖系
数高,叶片绿色较不平展;1/2MS培养效果则不佳,
休眠芽生长缓慢。本研究认为君迁子与大部分甜柿
相同,适合在低氮培养基中生长,但其他培养基成分
不可减少;DKW 培养基适合君迁子茎段的增长,
(1/2N)MS培养基适合君迁子腋芽的增殖。
3.2基因型差异
不同基因型的柿树植物再生能力存在较大的差
异[10-12]。在本试验中,虽然初代培养君迁子 L2和
L3在生长势上没有很大的区别,但在后续继代中,
L3生长和繁殖能力明显高于L2:培养条件相同的君
迁子L2和L3,前者生长紧凑,茎干较少,腋芽不发
育,底部叶片将组培苗包裹,生长缓慢;后者则生长
势强,形成了许多腋芽,并且腋芽生长发育快,增殖
系数高。组培过程中还发现,L2休眠芽中内生菌较
多,在培养基表面形成粉色菌落。
3.3 叶片放置方式的影响
本研究观察到,近轴面朝上放置的叶片卷起,每
片叶仅2~3个支撑点与培养基接触;而远轴面朝上
放置的叶片虽四周切口卷起,但叶面大部分仍与培
养基接触。笔者认为由于气孔多存在于叶片下表
面,置于上面能更好地进行呼吸作用,对愈伤组织的
形成有促进作用;并且君迁子叶片培养一段时间后,
其卷曲方向为向下表面方向,下表面朝上放置与培
养基接触的面积更大,有利于其吸收营养。刘月英
等[13]以磨盘柿为材料,对于接种方式的结论与本研
究截然相反。
3.4 植物生长调节剂的作用
TDZ是脲类细胞分裂素,并且是其中活性最强
的一种。已经有报道TDZ在木本植物的不定芽生
长中非常有效[14]。在本研究中,TDZ处理能有效促
进君迁子不定芽再生,所以推荐使用,但由于其售价
较高,应配合适量ZT使用。而且富有柿的不定芽
在添加 TDZ的培养基上生长不佳,但是转入添加
ZT的培养基后就恢复生长并长出茎段[15]。ZT是
从玉米嫩籽中分离出的,是一种存在于高等植物中
的天然细胞分裂素,与TDZ配合使用,在组织培养
中有很好地促进愈伤组织生芽的作用[16]。在几乎
所有的细胞分裂素中,玉米素在促进植物生长方面
比激动素更有效。
3.5 再生芽生根
20世纪90年代研究柿组织培养的多为国外学
者,他们的研究均表明柿存在生根难的问题。Fukui
等[17]对多种甜柿进行了生根试验,发现大多数都存
在生根困难的现象。Tetsumura等[18]对富有、花御
进行生根培养时,发现这2个甜柿品种在培养初期
生根很困难;但继代多次之后再生根,生根率有明显
提升,即便如此,在培养74代以后生根率也只能达
到63%。但是,后来很多国内学者在多种柿生根试
验上都得到了较高的生根率。刘聪娟等[19]对上西
早生、富有和次郎组培苗进行了生根试验,在
1/2MS+IBA 1.0mg/L+IAA 1.0mg/L 上培养
40d,生根率达到90%以上。马俊莲等[20]认为IBA
的生根效果好于IAA,在1/2MS+IBA 1.0mg/L
的培养基上,次郎和富有的生根率近75%,平均不
定根数达3条以上。本研究中君迁子的生根率比较
高,延长培养时间,生根率会达到更高。君迁子适宜
在低氮的培养基中生根,并且激素处理时间不宜
过长。
参 考 文 献
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In vitro culture system optimization and regeneration of date plum
(Diospyros lotus Linn.)dormant buds and leaves
LI Jing LUO Yujie ZHANG Qinglin LUO Zhengrong LIU Jihong
College of Horticulture and Forestry Sciences,Key Laboratory of Horticultural Plant Biology,
Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China
Abstract The effects of basal medium and explants on the primary culture of dormant buds of date
plum (Diospyros lotus Linn.)were studied.The effects of inoculation methods,TDZ concentrations,
combinations of plant growth regulators and induction period under dark condition on calus formation,
adventitious bud regeneration and root regeneration were investigated.The results showed that DKW was
the best basal medium for the primary culture of dormant buds,as revealed by better growth of the buds.
Genotypes had no impacts on primary culture,but influenced subculture obviously.Inoculation of the
segments with the adaxial surfaces contacting medium on MS+ZT 0.1mg/L+TDZ 2.0mg/L under
darkness for 20dled to 100%formation of calus,but the percentage was only 81.4%on(1/2N)MS+
2.200mg/L TDZ.Inoculation of leaf segments,adaxial surfaces contacting medium,on MS medium con-
taining ZT 1.0mg/L+TDZ 2.0mg/L,dark treatment for 0d,resulted in the 34.4%of shoot regenera-
tion,while average shoots numbers per explant were 2.1±0.3.Inoculated the plantlets on 1/2MS
(1/2N)+IBA 1.0mg/L for 5d,then transplanted them on 1/2MS(1/2N)+1g/L activated carbon for
20d.Rooting of date plum reached 58.14%and the average number of adventitious roots was 4.
Keywords date plum (Diospyros lotus Linn.);leaf segment;calus;adventitious bud;rooting;
plant regeneration
(责任编辑:张志钰)
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