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龙芽草组织培养和快速繁殖体系的建立



全 文 :书 [收稿日期] 2014-05-26;2014-12-02修回
 [作者简介] 孙骏威(1978-),副教授,硕士生导师,从事药用植物的组织培养与快速繁殖研究。E-mail:juvile@cjlu.edu.cn
[文章编号]1001-3601(2014)12-0725-0012-03
龙芽草组织培养和快速繁殖体系的建立
孙骏威,王飞娟,江 琼,丁艳菲
(中国计量学院 生命科学学院,浙江 杭州310018)
  [摘 要]为克服传统繁殖方法繁殖系数低和周期长等缺点,实现龙芽草的快速繁殖,以龙芽草(Agri-
monia pilosa)叶片为外植体和 MS为基本培养基,利用不同生长调节物质及其组合,研究建立了龙芽草组织
培养的快速繁殖体系。结果表明:细胞分裂素可直接诱导叶片产生不定芽,MS+TDZ 0.3mg/L+6-BA
2.0mg/L为适宜培养基;增殖生长需添加生长素,适宜的培养基为 MS+TDZ 0.3 mg/L+6-BA
2.0mg/L+IAA 1.0mg/L;肌醇不影响生根,适宜生根的培养基为1/4MS+NAA 0.1mg/L。
[关键词]龙芽草;植物生长调节物质;组织培养;快速繁殖
[中图分类号]S567.23+9 [文献标识码]A
Tissue Culture and Rapid Propagation System
Construction of Agrimonia pilosa
SUN Junwei,WANG Feijuan,JIANG Qiong,DING Yanfei
(College of Life Sciences,China Jiliang University,Hangzhou,Zhejiang310018,China)
  Abstract:To overcome the shortcomings of low propagation coefficients and long cyclicality,and
realize the rapid propagation of A.pilosa,leaf and MS were use as explants and basic medium separately
to construct rapid propagation system by using different growth regulatory substances and their
combinations.The results showed cytokinin could induce adventitious buds.The optimal medium for
adventitious buds was MS+TDZ 0.3mg/L+6-BA 2.0mg/L;Auxin was needed for proliferation culture,
the optimal medium for proliferation was MS+TDZ 0.3mg/L+6-BA 2.0mg/L+IAA 1.0mg/L;
Rooting culture test showed that inositol had no effect on rooting.So the optimal medium for rooting
culture was 1/4MS+NAA 0.1mg/L.
Key words:Agrimonia pilosa;plant growth regulators;tissue culture;rapid propagation
  龙芽草(Agrimonia pilosa)为蔷薇科(Rosace-
ae)龙芽草属多年生草本植物,是一种重要的药用植
物,其地上部分、带短小根茎的冬芽和根均可入药。
其中,地上部分入药称仙鹤草,异名脱力草、狼牙草、
金顶龙牙、黄龙尾、刀口药和毛脚茵等,性平,味苦、
涩,归肺、肝、脾经,具收敛止血、消炎止痢、杀虫和抗
肿瘤之功效,临床上用于治疗嗜盐菌感染性食物中
毒、滴虫性阴道炎和梅尼埃综合症效果良好;带短小
根茎的冬芽入药称鹤草芽,异名狼牙、狼齿、狼牙子、
狼牙草根芽和仙鹤草根芽等,其性凉,味苦、涩,具驱
虫和解毒消肿之功效,主治绦虫病、阴道滴虫病、疮
疡疥癣、疖肿和赤白痢疾。临床治疗绦虫病有良效;
根入药名龙芽草根,异名地冻风,其性温,味辛、涩,
具解毒和驱虫之功效,主治赤白痢疾、疮疡、肿毒、疟
疾、绦虫病和闭经等症[1]。巴晓雨等[2]认为,龙芽草
在食品、保健品及药品等开发方面具有广阔应用前
景。目前,龙芽草主要采用种子和分根方式进行繁
殖[1],这两种方法存在繁殖系数低和周期长等缺点;
组织培养具有繁殖速度快、保留母本优良性状和根
据需要分化出根和芽,也是龙芽草转基因育种的前
提和基础。龙芽草组织培养研究仅见吴美芬和陈伟
东[3]的研究简报,组织培养过程花费时间长,且无相
关数据说明。为此,笔者以龙芽草(Agrimonia pi-
losa)叶片为外植体和 MS为基本培养基,利用不同
生长调节物质及其组合,研究建立了龙芽草组织培
养的快速繁殖体系,以期为实现龙芽草的快速繁殖
奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
龙芽草,采自浙江省丽水市白云山,移栽种植于
中国计量学院网室,经浙江中医药大学鉴定为仙鹤
草的原植物(Agrimonia pilosa Ledeb.),即龙芽
草。
1.2 不定芽诱导预试验
取刚发育成熟的龙芽草羽状复叶中的较大小
叶,加适量洗涤剂仔细刷洗,再用流水冲洗0.5~
1.0h后,在超净台将叶片转入0.2% HgCl2溶液内
消毒5~6min,用无菌水冲洗4~5次,然后将叶片
切成1~3cm2的小块,以正面朝上的水平摆放方式
 贵州农业科学 2014,42(12):12~14
 Guizhou Agricultural Sciences
接种到添加不同植物生长调节物质的 MS培养基
上,每瓶分别接种3个外植体,植物生长调节物质的
组成:1)2,4-D 2.0mg/L+6-BA 0.5mg/L;2)6-
BA 2.0mg/L+NAA 0.1mg/L;3)TDZ 0.3mg/
L+NAA 0.1mg/L;4)TDZ 0.05mg/L+2,4-D
2.0mg/L;5)TDZ 0.3mg/L+6-BA 2.0mg/L。
重复3次。所有培养基中蔗糖浓度为3%,琼脂浓
度为0.7%,pH 5.8~6.0,下同。先进行暗培养,温
度为(25±1)℃,培养条件为14h光/10h暗,光照
强度30~40μmol/(m·s),下同。平时观察外植体
生长情况并记录,在30d时随机抽出10瓶进行统
计,并筛选出较佳的植物生长调节物质组合进行优
化。
1.3 试验方法
1.3.1 不定芽诱导的植物生长调节物质组合的优
化 根据预试验的筛选结果,TDZ和6-BA各设置
3个浓度梯度,分别为0.1mg/L、0.3mg/L、1.0
mg/L和0.5mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L,配制 MS
培养,将外植体接种于其上,30d随机取10瓶进行
统计。
1.3.2 不同生长调节物质组合对增殖生长的影响
在1.3.1试验中虽然可以诱导出不定芽,但在继代
培养中发现不定芽生长缓慢,30d时很少>2cm,
很难用于生根试验,故在增殖生长培养中添加不同
浓度IAA/NAA进行增殖生长试验。将1.3.1优
化得到的不定芽丛,切成2~3株,接种额外再添加
不同浓度IAA(0,0.2mg/L,0.5mg/L,1.0mg/L,
2.0mg/L)或 NAA(0,0.05mg/L,0.1mg/L,0.2
mg/L,0.5mg/L)的优化培养基中。30d随机抽出
10瓶进行统计。
1.3.3 再生植株的生根培养和移栽 在1.3.2的
培养过程中,观察到添加 NAA后的培养基中出现
很多的生根苗,故在生根过程中添加 NAA的同时
设置 MS和肌醇浓度。并根据1.3.2的筛选结果,
切取叶片嫩绿、生长旺盛且2~3cm高的不定芽,插
入到生根培养基中,各设置3个浓度梯度的基本培
养基(MS、1/2MS和1/4MS)、NAA(0、0.1mg/L
和0.5mg/L)和肌醇(0,1/2,1),30d时随机抽出
10瓶进行统计生根率。炼苗时可微开培养瓶盖进
行炼苗,1d后取出并洗净根部附着的培养基,移入
土中,土为小粉土,初期要做好保湿措施,并置于阴
凉处,待新叶长出,即可除去烧杯,同时统计移栽成
活率。
1.4 数据处理
所有数据分析采用SPSS V16.0进行,终值以
平均值±标准误差(SD)表示。
2 结果与分析
2.1 对龙芽草外植体不定芽诱导率的影响
从表1看出,添加2,4-D的培养基中未产生不
定芽,而其余3种培养基中均诱导出不定芽,但不定
芽出现的时间不一,以添加TDZ 0.3mg/L+6-BA
2.0mg/L诱导出不定芽的时间最短,诱导率最高;
而添加6-BA 2.0mg/L+NAA 0.1mg/L诱导出
不定芽的时间最长,诱导率最低。故在最佳不定芽
诱导 的 筛 选 中 选 择 TDZ 0.3 mg/L+6-BA
2.0mg/L。同时,在培养过程中观察发现,添加2,
4-D的培养基中只见较小的愈伤组织,而在产生不
定芽的培养基中发现,一定时间后其部分叶盘基部
膨大,边缘翘起,叶片切口处有类似愈伤组织的绿色
物质形成,且基部多于端部,并随着培养时间的增加
而更加明显,出现不定芽最多的部分是着生叶柄处。
表1 不同植物生长调节物质组合龙芽草外植体不定芽的诱导率
Table 1 Inductivity of adventitious buds of different hormone treatments
植物生长调节剂
Plant growth regulator
组合 浓度/(mg/L)
不定芽诱导出芽时间/d
Budding time
不定芽诱导率/%
Inductivity
2,4-D+6-BA  2.0+0.5 - 0
6-BA+NAA  2.0+0.1  25  12.2±1.9c
TDZ+NAA  0.3+0.1  17  65.6±5.1b
TDZ+2,4-D  0.3+2.0 - 0
TDZ+6-BA  0.3+2.0  13  83.3±3.3a
 注:1)同列中不同小写字母表示P<0.05的显著差异水平(下同);2)“-”表示未出芽。
 Note:1)Different lowercase letters in the same column indicated 5%significant level;2)“-”indicated no budding.
  从表2可知,随着TDZ和6-BA浓度的升高,
不定芽诱导率和诱导数呈快速上升的趋势,但在高
浓度时有所下降。2个植物生长调节物质的叠加效
应也非常明显,尤其是低浓度时效果更好;但高浓度
的TDZ和6-BA会产生玻璃化问题,两者也有叠加
效应,最高浓度的 TDZ和6-BA组合,其玻璃化最
严重。适中的TDZ和6-BA的玻璃化程度较低,且
不 定 芽 诱 导 率 和 诱 导 数 较 高,尤 以 TDZ
0.3mg/L+6-BA 2.0mg/L组合效果较好。
2.2 对龙芽草外植体不定芽生长的影响
从表3看出,随着IAA浓度的升高,不定芽的
增殖率提高,生长加快,并在浓度为1mg/L基本到
达稳定,但 NAA对增殖率和不定芽生长势的影响
均不大。同时,在试验过程中还观察发现,随着
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 孙骏威 等 龙芽草组织培养和快速繁殖体系的建立
 SUN Junwei et al Tissue Culture and Rapid Propagation System Construction of Agrimonia pilosa
表2 TDZ与6-BA组合龙芽草外植体不定芽的诱导率
Table 2 Inductivity of adventitious buds of combinations between TDZ and 6-BA
植物生长调节剂组合
Plant growth regulator
TDZ/(mg/L) 6-BA/(mg/L)
不定芽诱导率/%
Inductivity
不定芽诱导数/个
Induced quantity
玻璃化程度
Vitrification degree
0.1  0.5  41.1±1.9e 3.3±0.2g -
0.1  2.0  52.2±1.9d 4.0±0.2f -
0.1  5.0  57.8±3.8d 4.8±0.1e +
0.3  0.5  70.0±3.3c 5.6±0.1d -
0.3  2.0  85.6±1.9ab  7.4±0.2a -
0.3  5.0  88.9±1.9a 7.7±0.2a ++
1.0  0.5  87.8±1.9a 6.2±0.1c ++
1.0  2.0  82.2±1.9b 6.8±0.1b +++
1.0  5.0  80.0±3.3b 6.8±0.2b ++++
 注:“-”、“+”、“++”、“+++”、“++++”表示玻璃化程度不断严重。
 Note:“-”,“+”,“++”,“+++”and“++++”indicated the aggravation of vitrification degree.
表3 添加不同浓度IAA/NAA龙芽草外植体不定芽的增殖率
Table 3 Proliferation rates of adventitious buds treated with different IAA/NAA concentrations
IAA浓度/(mg/L)
IAA concentration
NAA浓度/(mg/L)
NAA concentration
增殖率/%
Proliferation rates
不定芽生长势
Growth vigor
0 - 4.03±0.10d +
0.2 - 4.09±0.05cd +
0.5 - 4.21±0.10bc ++
1.0 - 4.34±0.07ab +++
2.0 - 4.39±0.08a +++
- 0.05  4.09±0.05cd +
- 0.1  4.04±0.07d +
- 0.2  4.08±0.08cd +
- 0.5  4.14±0.08cd +
 注:“-”表示未添加;“+”、“++”、“+++”表示不定芽生长势不断增强。
 Note:“-”represented no adding;“+”,“++”and“+++”represented the continuous growing of growth vigor.
表4 不同处理龙芽草外植体不定芽的生根培养与移栽成活率
Table 4 Rooting culture and transplanting survival rates of different treatments
序号
No.
处理
Treatment
MS  NAA/(mg/L) 肌醇
生根率/%
Rooting
rate
根数/条
Root
quantity
根长
Root
length
根粗
Root
diameter
移栽成活率/%
Survival
rate
1  1  0  0  88±2d 1.9±0.6d + + 94±2a
2  1  0.1  1/2  94±2abc  3.7±0.4c ++ ++ 96±2a
3  1  0.5  1  90±3cd  5.2±0.5b - +++++ 82±5b
4  1/2  0  1/2  90±3cd  2.1±0.2d ++ + 94±2a
5  1/2  0.1  1  96±2ab  4.0±0.4c +++ ++ 97±3a
6  1/2  0.5  0  93±3abc  5.8±0.3ab + ++++ 80±7b
7  1/4  0  1  93±3abc  2.2±0.1d ++++ - 94±2a
8  1/4  0.1  0  98±2a 4.7±0.3b +++ + 96±4a
9  1/4  0.5  1/2  91±4bcd  6.1±0.2a + +++ 81±5b
IAA或NAA浓度的增加,不定芽底部出现少量的
愈伤组织。
2.3 对龙芽草外植体不定芽生根与移栽成活率的
影响
从表4可知,龙芽草生根容易,各处理的生根率
均超过88%。随着 MS浓度降低,生根率提高,根
数量增加,变长,变细;而随着NAA浓度的增加,生
根率呈先上升再下降的趋势,根的数量呈先增加再
减少的趋势,根的长度也呈先增加后减少的趋势,但
根的粗度则呈增加的趋势。但肌醇的浓度对于生根
培养 影 响 不 大。各 处 理 的 生 根 时 间 相 近,以
1/4MS+NAAmg/L最短(6d),以 MS最长(8d);
但移栽成活率存在一定的差异,高浓度(0.5mg/L)
NAA培养时,虽然根的数量增加,但木质化明显,
变得粗而硬,移栽成活率反而降低,并显著低于其他
的处理;MS和肌醇不同浓度对再生苗的移栽成活
率之间无明显差异,均达95%左右。故综合生根
率、根数、根长、根粗和移栽成活率,适宜的生根培养
基为1/4MS+NAA 0.1mg/L,如果考虑成本因
素,可不添加肌醇。
3 小结与讨论
1)本研究结果表明,诱导不定芽的适宜培养基
为 MS+TDZ 0.3mg/L+6-BA 2.0mg/L;增殖生
长适宜的培养基为 MS+TDZ 0.3mg/L+6-BA2.0
mg/L+IAA 1.0mg/L;组培苗生根的适宜培养基
为1/4MS+NAA 0.1mg/L。
(下转第19页)
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(责任编辑:姜 萍
櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁

(上接第14页)
  2)MS+6-BA 2.0mg/L+NAA0.1mg/L可
直接诱导叶片产生不定芽,而添加2,4-D不能直接
诱导产生不定芽,但6-BA的诱导效率远不如TDZ。
吴美芬和陈伟东[3]研究发现,龙芽草实生苗的各种
外植体,叶片/下胚轴需经2,4-D、子叶可经 MS+
6-BA 2.0mg/L+NAA 0.2mg/L诱导愈伤组织后
才能分化出不定芽。有研究报道,TDZ作为细胞分
裂素的活性是6-BA的50倍、异戊烯腺嘌呤(Zip)的
1 000倍[4]。本研究还发现,TDZ和6-BA对龙芽草
诱导不定芽有叠加效应,但高浓度时发生玻璃化现
象上。组培苗玻璃化在组织培养中普遍存在,6-BA
或NAA浓度的增加均可加重玻璃化,且程度会因
植物和品种不同而存在差异[5]。在本研究中发现,
高浓度TDZ(1mg/L)培养玻璃化现象明显。故在
诱导龙芽草不定芽时避免使用高浓度的TDZ或6-
BA。
3)本研究结果表明,TDZ+6-BA虽然诱导不
定芽效率较高,但产生速度缓慢,故增殖生长中添加
生长素IAA/NAA,其对增殖率的影响极小,2.0
mg/L IAA比不添加IAA/NAA只提高10%以下,
而0.5mg/L NAA仅提高2.5%;但生长素IAA/
NAA可促进不定芽的生长,IAA效果优于 NAA。
这与黄秋葵的组织培养研究结果相一致[6]。同时,
与很多植物[7]一样,低浓度的生长素有利于不定芽
的生长,高浓度的生长有利于愈伤组织的生长。
4)试管苗生根是一个从异养状态进入自养状
态的过程,常通过降低培养基的营养元素质量浓度
来提高生根率。随着 MS浓度的下降,生根率有所
提高,根的数量和长度也随之增加,更有利于根的吸
收。徐涌等[8]研究表明,吴茱萸组织培养中添加肌
醇对生根具有促进作用,本研究中肌醇对龙芽草组
培苗生根影响并不大与之不同。使用NAA有助于
龙芽草组培苗生根,但过高和过低的浓度均不利于
生根和移栽。
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(责任编辑:杨 林)
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 邸仕忠 等 基于SSR标记的玉米自交系遗传多样性
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