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西洋梨矮化砧木BA-29的组培快繁技术研究



全 文 :果 树 学 报 2010,27(6): 1002~1005
Journal of Fruit Science
西洋梨矮化砧木 BA-29的组培快繁技术研究
王苏珂,杨 健,王 龙,周厚成,李秀根 *
(中国农业科学院郑州果树研究所,郑州 450009)
摘 要: 以西洋梨矮化砧木 BA-29 春季茎段为外植体,筛选适宜的消毒时间和诱导、继代增殖与生根培养基,并对试
管苗进行了移栽。 结果表明,(1)取春季田间嫩茎段为外植体, 用 0.1% HgCl2消毒 5 min,污染率可控制在 20%以下,
外植体成活率超过 70%, 效果优于消毒 3 min、7 min 和 10 min; 以 1/2MS + 6-BA 1 mg·L-1 + IBA 0.1 mg·L-1 + GA 0.2
mg·L-1为诱导培养基, 增殖倍数较高;(2) 适宜继代增殖培养基为 MS + 6-BA 1 mg·L-1 + IBA 0.4 mg·L-1 + GA 0.05
mg·L-1,增殖系数可以达到 3.8,且芽生长势强,新芽质量好;(3)适宜生根培养基为 1/2MS + NAA 0.5 mg·L-1 + IBA 0.5
mg·L-1,生根率 81%,平均生根 7.6 条,最多达到 10 条;已生根试管苗炼苗 7 d 后移栽于灭过菌的基质中,30 d 后移栽
成活率超过 80%。
关键词: 西洋梨; 矮化砧木; BA-29; 组织培养; 快速繁殖
中图分类号:S661.2 文献标识码:A 文章编号:1009-9980(2010)06-1002-04
Studies on tissue culture and rapid propagation of dwarf rootstock BA-29
of European pear
WANG Su-ke, YANG Jian,WANG Long,ZHOU Hou-cheng, LI Xiu-gen*
( Zhengzhou Fruit Research Institute, CAAS, Zhengzhou,Henan 450009 China)
Abstract: The stem segments with axillary buds of BA-29 (Cydonia oblonga Mill.) were used as experimental explants to
study the different disinfection methods and the effects of hormone on adventitious bud occurrence and multiplication. The
results indicated that:(1)During primary culture process, the medium of 1/2MS+6-BA 1 mg·L-1+IBA 0.1 mg·L-1+GA 0.2
mg·L-1 was the best for induction and multiplication , and the explants sterilized in 0.1% HgCl2 for 5min got the best result
with the lower contaminate rate of below 20% and the highest survival rate of above 70%. (2)The optimal multiplication
medium in subculture was MS+6-BA 1 mg·L-1+IBA 0.4 mg·L-1+GA 0.05 mg·L-1, the multiplication rate was above 3.8, and
the new bud has strong growth potential. (3)1/2MS+NAA 0.5 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1 was the best medium for rooting, with
a rooting rate of 81% and 7.6 roots on average. After acclimatization for one week, the survival rate was up to 80% on 30
days after transplanted into sterilized medium.
Key words: Dwarf rootstock; BA-29; Tissue culture; Rapid propagation
矮化栽培是现代果树栽培的发展趋势 [1]。 矮化
栽培的最好途径就是使用矮化砧木[2]。榅桲(Cydonia
oblonga Mill.) 是最早采用的一种梨异属矮化砧木,
早在 17 世纪就被法国和英国用作梨的矮化砧木 [3]。
BA-29 是 1963 年由位于法国 Beaucouze Angers 的
水果育种研究所选育的, 已被世界各国普遍采用的
西洋梨矮化砧木[4]。 过去生产中 BA-29 多采用分株
繁殖,但大量繁殖时取材不易,而组培快繁技术具有
用材少、不受季节影响、繁殖系数高等优点,能满足
短期大规模生产需要。近年来,随着组培快繁技术不
断完善, 欧美等西洋梨主产国常采用此法繁育矮化
苗木, 而我国在此领域尚未见有报道。 所以, 开展
BA-29 组织培养快繁技术研究,不仅能为我国西洋
梨无毒化育苗和规模化栽培提供技术支持, 同时为
构建遗传转化体系、开展转基因研究奠定基础。
1 材料和方法
1.1 材料
2008 年春季取材于中国农业科学院郑州果树
研究所梨资源圃中保存的西洋梨矮化砧木 BA-29
收稿日期: 2010-03-18 接受日期: 2010-09-15
基金项目: 公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07-026);国家现代农业产业(梨)技术体系(nycytx-29);农业部‘948’重点项目(2009-G27)
作者简介: 王苏珂,女,助理研究员,主要从事果树资源研究和育种工作。 E-mail: wske32@126.com
觹 通讯作者。 Author for correspondence. Tel: 0371-65330967,E-mail: lixiugen@sina.com
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2010.06.007
注:不同小写字母表示差异达 0.05 显著水平。 下同。
Note: Different letters mean significantly different at 0.05 level. The
same below.
表 2 不同外植体种类对芽成活的影响
Table 2 Effect of different explant on survival rate
表 1 不同消毒时间对 BA-29 外植体影响
Table 1 Effects of different sterilization time on survival rate
高接树。 分别在芽体尚未萌动时,剪取 1 a 生枝条,
然后将其放到温室中进行水培催芽, 并以催芽产生
嫩梢作为组织培养的外植体 (室内水培材料)、4 月
取当年生嫩梢为组织培养的外植体(大田材料)和春
季芽体刚萌动时给田间 BA-29 1 a 生枝条套上一层
报纸袋,待新芽长至 5 cm 左右时解袋,取嫩梢做外
植体(大田套袋材料)。
1.2 方法
1.2.1 材料消毒处理 从田间直接取样, 去掉新生
嫩梢叶片后, 用刷子蘸上洗洁精在流水下轻柔清洗
嫩梢表面, 然后流水冲洗 1 h 后, 拿到超净工作台
上,用 70%酒精浸泡 30 s,再用 0.1%HgCl2分别浸泡
3 min、5 min、7 min 和 10 min,然后用无菌蒸馏水冲
洗 4~5遍,切成含两个腋芽的茎段接种到 MS+6-BA
1 mg·L-1+IBA 0.1 mg·L-1 培养基上,20 d 后统计污
染率、褐变率和成活率。
将大田材料、 室内水培材料和大田套袋材料分
别按上述步骤清洗后,用 0.1% HgCl2浸泡 7 min,然
后用同样方法处理后接种,20 d 后统计污染率、褐
变率和成活率。
污染率(%)=污染外植体数/接种外植体数总
数×100;
褐变率(%)=褐变外植体数 /接种外植体数总
数×100;
成活率(%)=鲜绿无菌外植体数/接种外植体数
总数×100;
1.2.2 初代培养和继代增殖培养 在无菌条件下将
已消毒嫩梢切成含 2 个腋芽的茎段后, 接种到 1~6
号初代培养基上。 每瓶接 2 个外植体,接种 30 d 后
调查萌发 1 cm 以上不定芽数,统计增殖倍数。
将初代培养嫩梢切下 2 cm 转入到 7~14 号继代
增殖培养基上,接种 40 d 后统计增殖倍数和嫩梢长
度,调查嫩梢生长状况。
增殖倍数=不定芽/接种外植体总数;
新芽长度=所有新芽长度/新芽量。
1.2.3 生根培养和移栽 切取长度 3~4 cm 的无根
新茎,接种到 15~20号生根培养基上,30 d后统计生
根率和生根条数, 然后将生根试管苗转移到温室炼
苗,7 d后移栽于灭菌基质中, 浇透水, 搭小拱棚覆
膜,15 d后开始放风,30 d后统计成活率。
生根率 (%)=生根外植体数 /存活外植体数×
100;移栽成活率(%)=移栽成活数/移栽外植体数×
100。
1.2.4 培养条件 以上培养基 pH 5.8,琼脂粉 5 g·L-1;
初代和继代培养基蔗糖 30 g·L-1,生根培养基中蔗糖
25 g·L-1。 所有培养基在 121℃下灭菌 25 min。 材料
接种后置于培养温度 25 ℃、光照强度 3 000 lx、光周
期: 16 h光照/8 h黑暗的培养室内。
1.2.5 统计分析 将数据输入 Excel 中, 用 DPS 数
据分析软件进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同消毒时间对 BA-29外植体影响
BA-29 茎段经过灭菌后接种,7 d 后开始发现
有污染,但不同消毒时间处理下其污染率、成活率和
褐变率不同。 如表 1所示,随着消毒时间延长,外植
体褐变率增大,污染率和成活率下降,且差异显著。
消毒 5 min 时其成活率最高。消毒 3 min处理在接种
7 d 后即开始大量污染, 而消毒 10 min 的处理从接
种后第 2天开始就发现有褐变的, 并且培养时间越
长褐变率越高。
2.2 不同处理外植体对污染率和成活率的影响
从表 2可以看出, 不同处理外植体经过相同消
毒处理后, 大田套袋材料和室内水培材料的污染率
低于大田材料, 但差异不显著。 大田材料成活率为
60%,低于另外 2 种材料成活率,且差异显著。 大田
材料褐变率 28.33%,高于其他材料褐变率,且差异
显著。
2.3 不同培养基对 BA-29初代培养影响
消毒时间
Sterilization
time/min
污染率
Pollution rate
/%
成活率
Survival rate
/%
褐变率%
Browning rate
/%
3
5
7
10
60 a
16.11 b
11.67 b
0 c
30 c
71.67 a
60 b
8.33 d
10 c
12.22 c
28.33 b
91.67 a
处理
Treatment
污染率
Pollution rate
/%
成活率
Survival rate
/%
褐变率
Browning rate
/%
大田套袋材料
Bagged material
室内水培材料
Hydroponics material
大田材料
Field material
5.56 a
5.56 a
11.67 a
82.22 a
80 a
60 b
12.22 b
14.44 b
28.33 a
6 期 王苏珂等: 西洋梨矮化砧木 BA-29 的组培快繁技术研究 1003
果 树 学 报 27 卷
表 4 不同培养基对芽增殖和生长的影响
Table 4 Effects of different media on proliferation culture
表 5 不同浓度生长素对 BA-29 试管苗生根的影响
Table 5 Effects of different concentrations of auxins on the
rooting of BA-29
培养基编号
Treatment
基本培养基
Basic medium
6-BA
mg·L-1
1
2
3
4
5
6
1/2MS
1/2MS
1/2MS
MS
MS
MS
0.5
1
1.5
0.5
1
1.5
IBA
mg·L-1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
增殖倍数
Proliferation rate
0.67 c
1.15 a
0.95 b
0.57 c
0.88 b
0.92 b
BA-29 茎段外植体接入初代培养基后,10 d 左
右腋芽开始萌动,但不同培养基上生长情况不同。如
表 3所示,在 2号培养基上增殖倍数为 1.15,显著高
于其他培养基。 以 1/2MS为基本培养基的处理中增
殖倍数随 6-BA 用量增加而降低,且差异显著。但以
MS 为基本培养基的处理中增殖倍数随 6-BA 用量
增加而增加, 但是 5号和 6号培养基之间差异不显
著。在激素配比相同时,以 1/2MS为基本培养基的处
理增殖倍数均高于 MS为基本培养基的配比处理。
2.4 不同培养基对芽增殖和生长的影响
不同基本培养基和激素的配比对芽的增殖产生
不同的效果(表 4)。 双因素方差分析显示,基本培养
基对增殖倍数影响差异显著, 对新芽长度影响差异
不显著;6-BA 对增殖倍数和新芽长度影响均差异
显著;但两者之间互作不显著。 9号培养基的增殖倍
数最高为 3.82, 且与其他增殖培养基差异显著。 在
MS 和 1/2MS 2 基本培养基上, 随 6-BA 用量增加,
增殖倍数均呈现先增后减趋势, 而新芽长度呈减小
趋势。 6-BA 用量为 1.5 mg·L-1处理新芽长度显著低
于其他处理, 并且新芽呈簇状。 值得注意的是随着
培养基编号
Treatment
基本培养基
Basic medium
6-BA 浓度
mg·L-1
7
8
9
10
11
12
13
14
MS
MS
MS
MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
0.4
0.8
1.0
1.5
0.4
0.8
1.0
1.5
增殖倍数
Proliferation rate
2.24 e
2.81 d
3.82 a
3.54 b
2.21 e
2.74 d
3.47b c
3.3 c
新芽长度
Buds Length/cm
3.06 a
3.00
2.70 a
2.03 b
3.06 a
3.08 a
2.77 a
1.54 c
生长状况
Growth condition
芽健壮,正常 The buds grew well
芽健壮,正常 The buds grew well
芽健壮,正常 The buds grew well
芽呈簇状,有玻璃化
The buds clustered and there were some vitrified seedlings
芽健壮,正常 The buds grew well
芽健壮,正常 The buds grew well
芽正常,有玻璃化苗 The buds grew well but there are
some vitrified seedlings
苗细,玻璃化苗多 The shoots were very thin and there
were many vitrified seedlings
注:表中培养基添加的其他激素均为 IBA 0.4 mg·L-1和 GA 0.05 mg·L-1。
Note: The other hormones in the media were IBA 0.4 mg·L-1and GA 0.05 mg·L-1.
6-BA 用量增加,开始有玻璃化苗出现。
2.5 生根培养基比较
切取 3 cm 以上、叶色正常、生长健壮的试管苗
接种到 6 种不同浓度的 IBA、NAA 生根培养基上
进行生根诱导(表 5),14 d 后开始生根,30 d 生根条
数 6~10 条。 结果表明: 当 IBA 浓度在 0.5 mg·L-1~
1 mg·L-1、NAA 的浓度 0.5 mg·L-1~0 mg·L-1时, 其生
根率均超过 80%, 且与其他处理差异显著。 当 IBA
和 NAA 浓度同为 0.5 mg·L-1时,试管苗平均生根条
数 7.60,最大达 10条,且与其他处理差异显著。
将已生根试管苗炼苗 7 d 后移栽, 移栽初期进
行适当遮阴,30 d后成活率超过 80%。
3 讨 论
本试验中以春季室内水培嫩梢和田间套袋嫩梢
作外植体比直接取田间嫩梢作外植体的污染率和褐
变率均低,成活率较高。 许建兰等[5]研究结果与此一
致。 这可能是因为温室水培催芽材料和田间套袋材
料相对从大田直接获取材料,其本身接触的灰尘少、
带菌量少,而直接从田间采集材料杂菌较多。
基本培养基是植物组织培养重要的基质, 由于
各种植物的遗传特性, 生物学特性和生态学特性不
一样,因而各种植物需求的营养成分也不尽相同,对
处理
Treatment
IBA
/mg·L-1
NAA
/mg·L-1
15
16
17
18
19
20
0.0
0.2
0.4
0.5
0.6
1.0
1.0
0.8
0.6
0.5
0.4
0.0
生根率
Rooting rate/%
64.51 c
65.61 c
73.53 b
81.56 a
81.59 a
80.65 a
平均生根条数
Root number per
seedling
4.48 d
4.47 d
5.51 c
7.60 a
6.39 b
5.49 c
注:表中培养基为 1/2 MS。
Note: The basic medium was 1/2MS.
表 3 不同培养基对 BA-29 初代培养的影响
Table 3 Effects of different medium on primary culture
1004
6 期 王苏珂等: 西洋梨矮化砧木 BA-29 的组培快繁技术研究
培养基成分要求也各有差异,因此,选择合适的培养
基类型对于植物组织培养成败至关重要。 本试验以
MS 和 1/2MS 为初代诱导和继代增殖培养的基本培
养基, 就初代诱导的有效芽数来说无机盐含量低的
1/2MS 培养基优于 MS;而在增殖培养时 MS 培养基
则更适合。 但本试验只是从 MS 和 1/2MS 2 种基本
培养基中筛选,筛选的面还比较窄,有待于作进一步
研究。
组织培养过程中的褐变现象主要是由多酚氧化
酶作用于天然底物酚类物质所致[6],正常的组织细胞
中酚类物质存在于液泡内, 多酚氧化酶则分布在各
种质体或细胞质中, 酶和底物通过一系列膜系统实
现区域性分布,因此不会发生褐变,但切割或损伤后
正常的膜结构遭到破坏,酶被活化,大量酚类物质释
放导致培养基褐变[7]。因此在操作上应尽量减少机械
损伤,防止组培苗或培养基褐变。 及华等[8]在梨 S4矮
化砧的组织培养过程中得出梨外植体褐变是由 PPO
和酚类物质引起的, 其中酚类物质含量起决定性作
用。 本试验中大田套袋材料和室内水培材料的褐变
率低于大田材料,这和刘杰等[6]提到的对田间母株遮
光, 然后再采集外植体进行接种可以减轻褐化是一
致的。 这可能是由于套袋遮光和温室培养条件下外
植体材料合成的多酚类物质降低所致,徐晓燕等[9]指
出光照能诱导烟草体内酚类物质合成代谢水平的上
升。试验中我们观察到 BA-29初代培养时有褐变发
生,但到继代增殖培养时很少有褐变发生,这和刘杰
等[10]的研究结果一致。 这可能是因为田间材料的多
酚物质含量大大高于组培苗。在继代增殖过程中,我
们还发现 6-BA用量达到 1.5 mg·L-1时,就开始出现
玻璃化苗,并且苗高降低,有效苗减少,这和雪青梨、
砀山酥梨组培过程的现象是一致的 [11-12],说明 6-BA
用量只是在一定范围内能有效提高增殖率。
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