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黄毛草莓组织培养与快繁技术研究



全 文 :文章编号:1001 - 4829(2012)01 - 0252 - 05
收稿日期:2011 - 07 - 15
基金项目:江苏省科技支撑计划项目(BE2008373,BN2010021)
作者简介:王 燕(1986 -) ,女,山东临沂人,硕士生,主要从事
草莓生物技术研究工作,E-mail:2009104032@ njau. edu. cn,*
为通讯作者。
黄毛草莓组织培养与快繁技术研究
王 燕1,陈丙义1,章 镇1,2,高志红1,2,乔玉山1,2*
(1.南京农业大学园艺学院,江苏 南京 210095;2.教育部园艺作物种质创新与利用工程研究中心,江苏 南京 210095)
摘 要:以原产我国的黄毛草莓匍匐茎茎尖为材料进行初始离体培养获得无菌苗,并以此为试材筛选出适宜黄毛草莓增殖快繁和
离体生根的培养基。实验表明,利用草莓匍匐茎茎尖在 MS +0. 5 mg /L 6-BA培养基上获得无菌苗,适合黄毛草莓快繁的培养基为
MS +0. 4 mg /L 6-BA + 0. 1 mg /L NAA,增殖倍数为 5. 877;适宜其生根的培养基是 1 /2MS + 0. 2 mg /L IBA,生根率可达 100 %。初
步建立了黄毛草莓茎尖培养、组培苗快繁技术,为今后黄毛草莓再生及离体诱导染色体加倍奠定了基础。
关键词:黄毛草莓;茎尖培养;快繁;生根
中图分类号:S668. 4 文献标识码:A
Study on Tissue Culture and Rapid Propagation
Technique of Fragaria nilgerrensis
WANG Yan1,CHEN Bing-yi1,ZHANG Zhen1,2,GAO Zhi-hong1,2,QIAO Yu-shan1,2*
(1. College of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Jiangsu Nanjing 210095,China;2. Engineering Research Center of Horticulture
Crop Germplasm Enhancement and Utilization,Ministry of Education of the People’s Republic of China,Jiangsu Nanjing 210095,China)
Abstract:The F. nilgerrensis origined from China in vitro was obtained by the culture of shoot tip of runner. Then the rapid propagation and
rooting of the wild strawberry F. nilgerrensis with it as initial material were studied in this paper. The results showed that the medium for F.
nilgerrensis shoot tip culture was MS + 0. 5 mg /L6-BA,for the rapid propagation of the tissue culture plantlets,the adequate medium was MS
+ 0. 4 mg /L 6-BA + 0. 1 mg /L NAA,the proliferation coefficient is 5. 877;the adequate rooting medium is 1 /2MS + 0. 2 mg /L IBA,the
rooting rate is 100% . In this study,an effective system of F. nilgerrensis shoot tip cultivation,multiplication and rooting was established. The
foundation was established for the future regeneration and tissue culture of F. nilgerrensis.
Key words:F. nilgerrensis;Shoot tip culture;Rapid propagation;Rooting
草莓属(Fragaria)植物全世界约 20 个种[12],其
中人工栽培面积最大的是八倍体凤梨草莓 Fragaria
× ananassa Duch.(2n = 8x = 56) ,该属其它种大多
处于野生、半野生状态。我国自然分布 11 个种,其
中包括 8 个二倍体种:森林草莓(F. vesca L.)、黄毛
草莓(F. nilgerrensis Schltdl.)、五叶草莓(F. pen-
taphylla Lozinsk.)、纤细草莓(F. gracilis Lozinsk.)、
西藏草莓(F. nubicola Lindl.)、绿色草莓(F. viridis
Duch.)、裂萼草莓(F. daltoniana Gay)、东北草莓
(F. mandschurica Staudt)。3 个四倍体种,东方草莓
(F. orientalis Lozinsk.)、西南草莓(F. moupinensis
(French.)Card.)和伞房草莓(F. corymbosa Lozin-
sk.)[3]。
如何利用这些野生资源一直被研究者所关注,
特别是二倍体资源相对于栽培草莓来说因倍性水平
差别较大,直接利用存在较大困难[4 ~ 5]。最近日本
利用原产我国云南的黄毛草莓培育了 2 个十倍体草
莓品种,即‘久留米 IH1 号(Kurume IH No. 1)’和
‘桃薰(Tokun)’,在日本已获准品种登录,成功将二
倍体黄毛草莓的优异性状导入了栽培品种,获得了
具有桃香味的白果草莓新品种[6 ~ 7],为野生草莓资
源的利用提供了很好的范例。如何开发利用野生草
莓的野生资源特别是黄毛草莓和东北草莓等原产我
国的野生草莓,进而培育优异性状明显、具有独立自
主知识产权的草莓新品种是一个值得思考的问题。
自 2008 年开始从国内外收集和引进草莓属植
252
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
2012 年 25 卷 1 期
Vol. 25 No. 1
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2012.01.063
物资源,在对这些野生草莓资源进行评价的同时,也
对这些草莓资源进行了离体组织培养,旨在为今后
的研究奠定基础。Darrow[8]认为与栽培草莓起源相
关的八倍体类型可能还存在于我国西南部山区和台
湾地区,最近美国和日本联合考察,在亚洲远东地区
发现了野生八倍体类型择捉草莓(F. iturupen-
sis)[9 ~ 10]。Staudt[11]认为黄毛草莓是四倍体西南草
莓的二倍体祖先,但一直尚未有直接证据。原产我
国云南、四川、陕西、贵州、湖南、湖北和台湾的二倍
体黄毛草莓[2]可能对研究栽培草莓的起源有一定
的价值。本文研究了黄毛草莓组织培养快繁技术,
为今后黄毛草莓的离体再生和离体染色体加倍提供
实验技术体系。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试黄毛草莓由本实验室采自四川省贡嘎山
区,盆栽于南京农业大学牌楼实验站连栋温室。该
试材经染色体计数、核型分析及沈阳农业大学园艺
学院雷家军教授形态学鉴定,确定为黄毛草莓。
1. 2 方法
1. 2. 1 黄毛草莓无菌苗的获得 采取黄毛草莓生
长健壮的 2 cm 左右匍匐茎顶端,用流水冲洗 2 ~ 4
h,在无菌条件下用 70 %的酒精表面灭菌 40 s,再用
0. 1 %的升汞表面灭菌 8 min,无菌水冲洗 4 ~ 6 次,
用无菌滤纸吸干茎尖表面水分,用灭菌的解剖刀小
心切取 0. 5 ~ 1. 0 cm 的茎尖(带一个叶原基)或匍
匐茎茎尖下第二个节位的芽作为初始培养的外植
体,接种于 MS + 0. 5 mg /L 6-BA + 30 g /L 蔗糖 + 6
g /L琼脂的培养基上,培养基 121 ℃湿热灭菌 20
min(下同)。当芽长至 3 cm 左右时,转移到继代培
养基进行扩繁增殖。外植体接种后置于组培室进行
培养,光周期为 15 /9 h,光强约 2000 lx,温度为(25
± 2)℃(余同)。
1. 2. 2 不同浓度 6-BA 对黄毛草莓离体增殖的影
响 以 MS 为基本培养基,添加 30 g /L 蔗糖、6 g /L
的琼脂、0. 1 mg /L NAA 和不同浓度的 6-BA(设置
0. 2、0. 4、0. 5、0. 6 mg /L等 4 个浓度处理)。将生长
良好、高 4 cm 左右、具 4 叶 1 心、叶片舒展翠绿、生
长均匀一致的黄毛草莓无根试管苗接种到上述 4 种
培养基上,接种 30 d 后观察其生长情况,并统计增
殖倍数,每个处理接种 10 个培养瓶,每个培养瓶接
种 3 个或 4 个外植体。
1. 2. 3 基本培养基和生长素对黄毛草莓生根的影
响 选取在 MS + 0. 4 mg /L 6-BA + 0. 1 mg /L NAA
培养基上生长健壮的黄毛草莓试管苗在 4 种生根培
养基上进行生根实验,4 种培养基分别为 1 /2MS(大
量元素减半)+ 0. 2 mg /L IBA、1 /2MS + 0. 2 mg /L
NAA、MS + 0. 2 mg /L IBA 和 MS + 0. 2 mg /L NAA。
外植体为无根试管苗:高度 4 cm 左右,具 5 叶 1 心,
叶片舒展,颜色翠绿。接种 7 和 30 d 后分别统计生
根率,30 d统计根数和观察根系生长状况。每种培
养基接种 5 个培养瓶,每个培养瓶中接种 3 株无根
试管苗。
2 结果与分析
2. 1 黄毛草莓无菌苗的获得
取黄毛草莓的幼嫩匍匐茎茎尖和匍匐茎茎尖下
端第 2 节位芽,灭菌处理前,将所取茎尖或芽上伸展
的大叶摘除,表面灭菌处理后,切取 0. 5 ~ 1. 0 cm的
茎尖接种于培养基上,接种 2 ~ 3 d,外植体褐化现象
明显,每一个外植体都不同程度地出现褐化现象且
部分外植体褐化致死,培养至大约 20 d 时,部分存
活的外植体生长点开始萌发,不经愈伤阶段即发出
芽体,并逐渐形成丛生芽,获得了黄毛草莓的无菌
苗。观察了两种外植体最终形成丛生芽的百分率存
在明显差异(表 1) :将褐化致死的外植体统计在内,
匍匐茎茎尖的形成丛生芽的百分率仅为 22. 2 %,茎
尖下端第 2 节位芽的形成丛生芽的百分率达到
80. 0 %。从实验结果看,进行黄毛草莓初始培养获
得无菌苗时以取幼嫩匍匐茎茎尖下端第 2 节位的芽
作为外植体比较适宜。
2. 2 不同浓度 6-BA对黄毛草莓增殖的影响
经茎尖培养获得的黄毛草莓无菌试管苗接种于
含有不同浓度 6-BA 的增殖培养基上,30 d 后统计
增殖倍数和增殖苗的生长状况(表 2、图 1) :6-BA的
浓度为 0. 2 mg /L时,黄毛草莓增殖倍数较低;当 6-
BA 浓度提高至 0. 4 和 0. 5 mg /L 时,增殖倍数分别
是 7. 978 和 5. 877,增殖倍数显著提高,但是当 6-BA
浓度为 0. 5 mg /L时,试管苗的生长状态弱,且出现
表 1 黄毛草莓茎尖培养
Table 1 Shoot tip culture in vitro of F. nilgerrensis runner
外植体种类
Explant types
外植体数量
Explant amount
褐化率(%)
Browning rate
成活率(%)a
Survival rate
匍匐茎茎尖 9 100 22. 2
茎尖下第 2 节位芽 10 100 80. 0
注:a最终形成丛生芽占接种外植体的百分数。
3521 期 王 燕等:黄毛草莓组织培养与快繁技术研究
表 2 不同浓度 6-BA对黄毛草莓离体增殖的影响
Table 2 Effect of 6-BA concentration on proliferation of F. nilgerrensis in vitro culture
6-BA
(mg /L)
外植体
Explant amounts
增殖芽数
Proliferation shoots
增殖倍数
Proliferation coefficient
试管苗状态
Shoot state
0. 2 27 43 1. 593 植株生长健壮,浓绿
0. 4 40 279 7. 978 植株健壮,叶片鲜绿色
0. 5 30 176 5. 877 植株细弱,轻微黄化
0. 6 45 70 1. 556 植株矮,叶片卷曲无光泽
黄化症状;当 6-BA 浓度为 0. 6 mg /L时,草莓试管苗
的叶片出现卷曲无光泽、植株萎蔫等现象等现象。综
合分析,当 6-BA 浓度为 0. 4 mg /L时,增殖倍数高,植
株健壮,叶片鲜绿色,更适宜作为再生实验的材料。
因此,适宜黄毛草莓离体增殖的培养基植物生长调节
物质的配比是 MS +0. 4 mg /L +0. 1 mg /L NAA。
2. 3 基本培养基和生长素对黄毛草莓生根的影响
生长健壮的黄毛草莓无根试管苗接种在 4 种不
同的生根培养基上诱导生根,以筛选出适宜生根的
基本培养基和植物生长调节物质配比。与 MS 基本
培养基相比,无论何种植物生长调节物质,1 /2MS基
本培养基生根均较早;从植物生长调节物质的类型
看,无论是 1 /2MS还是 MS基本培养基,附加吲哚丁
酸类生长素类物质即 IBA 接种 30 d 时生根率均达
到 100 %,高于附加 NAA 的 89. 5 %和 88. 9 %;诱
导的平均根数以 1 /2MS + 0. 2 mg /L NAA 培养基为
最多达 7. 3 个;再从根系生长状况看,附加 IBA的生
根培养基诱导的根系较细,着生紧密而附加 NAA的
452 西 南 农 业 学 报 25 卷
表 3 基本培养基和生长素对黄毛草莓生根的影响
Table 3 Effect of basal medium and auxins on rooting of F. nilgerrensis culture
培养基
Medium
生根率(%)
Rooting rate
平均根数
Root amounts
根系状态
Root state
1 /2MS + 0. 2 mg /L IBA 100 4. 5 细,着生紧凑,长度 0. 1 ~ 0. 5 cm
1 /2MS + 0. 2 mg /L NAA 89. 5 7. 3 粗壮,长度 > 1 cm的根占 34. 7
MS + 0. 2 mg /L IBA 100 3. 3 细,着生紧凑,长度 0. 1 ~ 0. 3 cm
MS + 0. 2 mg /L NAA 88. 9 3. 6 粗壮,长度 0. 5 cm左右
根系较粗,其中 1 /2MS + 0. 2 mg /L NAA培养基诱导
的根系长度大于 1 cm的占总根系数的 34. 7 %(表
3)。因此添加 IBA 有利于提高黄毛草莓试管苗的
生根,虽然附加 NAA培养基中诱导的平均根数较高
且相对较长,但是在统计的过程中发现,其根质地
脆,而且易脱落,总之,1 /2MS + 0. 2 mg /L IBA 更适
合黄毛草莓的生根(图 2)。
3 小 结
实验所用的植物材料是从野外收集的黄毛草
莓,与文献报道的黄毛草莓性状特征基本一致[2 ~ 3],
植株生长势强,叶、叶柄、匍匐茎、花序梗上均密被直
立的乳黄色绒毛;匍匐茎红色,偶数节位形成幼苗。
小叶倒卵圆形、叶厚、叶色深。聚伞花序、略高于或
平于叶面,开花后的花朵及果实仍直立朝天、不下
弯。花瓣卵圆形,显著离生,萼片三角形,副萼片细
披针形。果实白色,圆球形,硬度较大,种子小而多,
着生密集。花期在野生草莓中最晚。结合雷家军教
授的鉴定,确认本实验材料为黄毛草莓,因此这是有
关黄毛草莓组织培养和离体快繁的首次报道。
在黄毛草莓茎尖培养中,剥取的茎尖越大越容
易成活,但易造成污染;剥取茎尖时,时间不宜过长,
这与王会[12]对红实草莓茎尖培养的研究结论一致。
实验对两个部位取材来培养无菌苗,分别为匍匐茎
茎尖和匍匐茎顶端下第二个节位未伸展芽,实验表
明,在仅附加 0. 5 mg /L 6-BA 的 MS 培养基上培养
后,后者更容易成活,且成活的外植体从生长点萌
发,不经过愈伤萌发大量的丛生芽。6-BA 有促进细
胞的分裂与分化,提高出芽率的作用。随着添加 6-
BA的浓度升高黄毛草莓的增殖倍数增大,但激素浓
度过高增殖倍数反而下降,并造成植株叶片生长状
态不良。试管苗在 MS + 0. 4 mg /L 6-BA + 0. 1 mg /
L NAA进行增殖,增殖效果较好,增殖倍数达到 5.
877。所以,黄毛草莓的离体培养,宜先采用只添加
0. 5 mg /L 6-BA的培养基进行培养,待丛生芽长出,
再将试管苗转移到相应的增殖培养基中增殖并调整
苗的状态,以满足后续生根需要。在试管苗继代的
过程中,以丛生苗方式继代增殖速度要高于单株进
行继代,为了便于统计,本试验采用的是单株继代,
但在实际增殖过程中,可采取小丛继代的方式,加快
增殖速度。将试管苗转接到MS和 1 /2MS 培养基上
进行生根,黄毛草莓在 1 /2MS + 0. 2 mg /L IBA 的培
养基上生根最好,生根率达到 100 %,平均生根 4. 5
条 /株,根系着生紧密,虽然附加 NAA 的培养基中的
组培苗根系粗壮,平均生根高于 4. 5 条 /株,但是根
质地脆,着生分散,而且易脱落,对炼苗不利。
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(责任编辑 李 洁)
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