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小天仙子组织培养研究



全 文 :收稿日期:2011-04-03
基金项目:辽宁省高等教育教学改革资助项目(20090304);辽宁师范大学教学改革资助项目(LSJG20090108)
作者简介:于馨恒(1990-),女,辽宁锦州人,辽宁师范大学生命科学学院本科学生,从事植物组织培养研究。
通讯作者:姜长阳(1953-),男,辽宁大连人,教授,从事植物技术研究。
小天仙子(Hyoscyamus bohemicus)又称北莨菪、山烟、牙痛
子等,属于茄科小天仙子属二年生草本植物,生长于村边、路旁
等肥沃的土壤上,在我国的黑龙江、吉林、河北及辽宁的沈阳、大
连等地有分布。全株含莨菪碱、东莨菪碱、天仙子胺等化学成分。
全株作为中草药使用,具有解痉止疼、安心定痫等功效,能治脘
腹疼痛、风湿痹疼、风虫牙疼、跌打损伤、喘咳不止、泻痢脱肛、痈
肿疮毒、癫狂等疾病。小天仙子的分布区域范围小,并且数量少,
但却具有多种药用价值,因此,近年来人们一直在采收作为人畜
的草药使用,由此使小天仙子的野生资源遭到了严重破坏。现在
在大连地区野生的小天仙子已经很难看到, 更谈不上采集做草
药使用了。 为保护小天仙子的的野生资源,实现人工栽培,研究
者对其进行了无性系建立的研究。 虽然已有茄科植物组织培养
及无性系建立研究的报道, 但迄今未见天仙子属植物组织培养
研究的报道。
1 材料和方法
1.1 材料及来源
把在大连庄河村旁生长非常旺盛的小天仙子采挖回来,栽
植到温室中作为随时使用的试验材料。
1.2 材料与灭菌
6 月中旬, 将花盆中生长非常旺盛的小天仙子的地上部采
回后,将叶片、花柄和嫩茎剪下后分别进行灭菌。 详细灭菌方法
参见徐梦等甘露子的研究。
1.3 培养条件
培养条件参见徐梦等甘露子的研究。
1.4 方法
1.4.1 愈伤组织的诱导 把无菌材料分别切成长 0.3~0.4cm 的
叶片块 、 花柄段和嫩茎段后 , 接种到 MS+BA0.4mg/L+2,4-
D1.2mg/L+NAA0.4mg/L 的培养基上, 进行愈伤组织的诱导培养
试验。 愈伤组织的诱导培养试验重复了 3 次。
1.4.2 愈伤组织的分化培养 把培养的愈伤组织切割成由 6~
10 个颗粒组成的愈伤组织块后,接种到以 MS 为基本培养基,由
18 种不同浓度激素组合的植物生长调节剂的培养基上,进行愈
伤组织的分化培养。愈伤组织的分化培养试验设 3 次重复,每种
培养基接种培养 100 块愈伤组织。
1.4.3 生根培养 生根培养试验方法详见尹宏等黄精无性系
建立的研究。 生根培养试验设 2 次重复,每种培养基接种 100
个不定芽。
1.4.4 试管苗移栽 把培养着试管苗的培养瓶移到温室中后,
打开培养瓶塞,放到光照下炼苗 3d。 将试管苗取出,洗净根部的
培养基后,移栽到上层为干净河沙的营养钵中。移栽后前 10d 要
小天仙子组织培养研究
于馨恒, 刘 兵, 王春露, 宁淑香, 姜长阳
(辽宁师范大学 生命科学学院, 辽宁 大连 116029)
摘 要:为保护野生资源,实现人工栽培,以小天仙子嫩茎为材料,进行了愈伤组织的诱导与分化、试管苗的生根、移栽和定植的研究,建
立起小天仙子嫩茎无性系。 结果证明:MS+BA0.4mg/L+ 2,4-D1.2m/L+NAA 0.4mg/L 是嫩茎愈伤组织诱导培养和继代培养的理想培养基;
MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L 是愈伤组织块分化培养的理想培养基;1/3MS+NAA0.1mg/L+IAA0.5mg/L 是生根培养和生根继代增殖培养
理想培养基;定植的试管苗生长旺盛,保持了野生小天仙子的所有生物学性状。
关键词:小天仙子;愈伤组织;无性系
中图分类号:S567.2 文献标识码:A 10.3969/j.jssn.1007-0907.2011.03.022 文章编号:1007-0907(2011)03-0047-02
Study on the Tissue Culture of Hyoscyamus Bohemicus Schmidt
YU Xin-heng
(Biology Scientific College, Liaoning Normal University,Dalian 116029,China )
Abstract:In order to protect wild resources and realize artificial cultivation, the tender stems of Hyoscyamus bohemicus were
used as material to do the research on callus induction and differentiation, rooting and transplanting of tube seedlings, finally
establish the clone of Hyoscyamus bohemicus. The results show that the optimum medium for callus induction and subculture is
MS+BA0.4mg/L+2,4-D1.2mg/L+NAA0.4mg/.L.The optimum medium for callus differentiation is MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/
L.1/3MS+NAA0.1mg/L+IAA0.5mg/L is the optimum medium for rooting and subculture.Colonization of plantlets grows vigorously
and it is maintained for all biological traits which wild plant has.
Key words:Hyoscyamus bohemicus;Callus;Clone
内蒙古农业科技 2011(3):47~48
Inner Mongolia Agricultural Science And Technology
保持 90%左右的湿度,并避免直射光照。 移栽试验设 3 次重复,
每次移植 500 株试管苗。
2 结果与分析
2.1 不同材料对愈伤组织诱导的影响和继代培养试验
观察表明,接种 10d 后可见有的培养材料开始膨大,并逐渐
生长出愈伤组织。接种后 50d 统计,结果见表 1。由表 1 可见,接
种培养的 3 种材料,嫩茎不仅愈伤组织的诱导率高,而且外观上
长势好。观察也表明,以嫩茎为材料,愈伤组织形成得早、生长速
度快。 培养到 50d 时, 培养的愈伤组织就会生长成直径为 0.8~
1.6cm 的半球形绿色愈伤组织块, 并且 3 次重复试验的结果基
本一致。 以上说明:MS+BA0.4mg/L+2,4-D1.2mg/L+NAA0.4mg/L
的培养基是小天仙子嫩茎愈伤组织诱导培养的理想培养基。 把
以上由嫩茎诱导培养的愈伤组织分割为 0.2cm 的块状后, 接种
到相同的培养基上,进行愈伤组织的继代培养,培养了 5 代,培
养周期为 40d, 其愈伤组织的生长率为 100%, 直径为 1.2~1.8
cm 的半球形,外观上呈绿色颗粒状。 继代培养的结果说明:MS+
BA0.4mg/L+2,4-D1.2mg/L+NAA0.4mg/L 的培养基也是小天仙子
嫩茎愈伤组织继代培养的理想培养基。
2.2 不同浓度激素组合对愈伤组织分化培养的影响
接种培养 50d 统计,结果见表 2。 由表 2 的数据可直观的看
出, 在不加任何植物激素的和附加不同浓度的 6-BA 与 IBA 组
合的培养基上,所培养的愈伤组织块不能分化;而在附加不同浓
度的 6-BA 与 NAA 组合的培养基上,所培养的愈伤组织块均能
不同程度的分化; 其中在 6-BA 的浓度为 1.0mg/L 与 NAA 的浓
度为 0.1mg/L 组合的培养基上, 不仅培养的愈伤组织块分化率
为 93%、不定芽平均增殖系数为 4.1,而且分化培养的不定芽长
势好。观察也表明,在 6-BA 的浓度为 1.0mg/L 与 NAA 的浓度为
0.1mg/L 组合的培养基上, 将愈伤组织块接种到这种培养基上,
培养到 9d 时少数愈伤组织块顶部分化出可见不定芽点。 随后,
伴随着不定芽点的不断生长形成不定芽, 在已形成的不定芽基
部又会相继分化出多个不定芽,使其形成不定芽丛,繁殖系数增
加。 培养 50d 时,所分化的不定芽生长高为 0.6cm 以上、具有 4~
7 个叶片,而且不定芽旺盛。3 次重复试验的结果基本一致。以上
结果证明:MS+6-BA 1.0mg/L+NAA0.1mg/L 这一培养基是小天
仙子愈伤组织块分化培养的理想培养基。
2.3 不同培养基对生根培养的影响及生根继代增殖培养
接种培养 30d 后统计证明 :1/3MS+NAA0.1mg/L+IAA0.5
mg/L 这种培养基是小天仙子不定芽生根培养的理想培养基。
在这一培养基上,不定芽的生根率为 89%,平均每株生根 6.2
条,具有 6.5 个叶片,而且试管苗生长旺盛。 2 次重复试验的结
果基本一致。
把由不定芽生根培养 30d 的试管苗剪成具有 2 个生长点的
茎段,接种到与不定芽生根培养相同的培养基上,进行试管苗的
生根继代增殖培养。 试管苗的生根继代增殖培养试验设计 3 次
重复,每次重复试验继代 4 代。 结果证明:26d 为一个继代周期,
所培养的试管苗长势与不定芽培养 30d 的试管苗一致, 并且几
乎没有无效苗。平均每次继代的繁殖系数为 2.8。以上结果说明,
1/3MS+NAA0.1mg/L+IAA0.5mg/L 这种培养基也是小天仙子试管
苗生根继代增殖培养的理想培养基。
2.4 试管苗移栽与定植
移栽后 10d 左右可见成活并开始生长,25d 时统计,共成活
1390 株,成活率为 92.7%。
把在温室中移栽成活的试管苗, 于 5 月上旬分 2 次定植
到大连郊区山坡下土地上 ,共定植了 1200 株 ,定植后 30d 统
计,共成活了 1183 株,成活率为 98.6%。 成活的试管苗前 40d
左右生长缓慢,植株较小,后期根系发达,植株生长非常旺盛,
并保持了野生小天仙子的所有生物学性状, 但开花时间延迟
了 15d 左右。
3 讨论
本研究生根继代培养的周期为 26d, 比以不定芽为材料的
生长周期缩短了 4d。 产生这种现象由以下原因引起:试管苗生
长远比不定芽旺盛,本身的发育程度好,所含营养多,对环境的
适应能力强,所以,容易培养生根,从而缩短了培养周期。
以试管苗的茎段为材料进行生根继代增殖培养, 一个培养
周期的繁殖系数仅为 2.8,表面上看这种增殖速度较慢,但因培
养周期仅有 26d,一年的繁殖量约为 180 万株。 再加上这种繁殖
方式几乎没有无效苗,因此,这种通过生根继代增殖培养繁殖方
式的繁殖速度完全可满足对小天仙子野生资源保护, 实现人工
栽培对种苗的需求。
定植的试管苗出现了开花时间延迟 15d 左右的现象, 产生
这种现象的原因主要是:定植的试管苗根系非常发达,能吸收更
多的营养和水分,使其定植的试管苗生长非常旺盛,从而促进了
营养生长,抑制了生殖生长,延迟了开花时间。
表 1 不同材料对愈伤组织诱导的影响
材料 接种数(个) 愈伤组织诱导率(%) 愈伤组织长势 1)
叶片 200 5.5 +
嫩茎 200 73.6 ++
花柄 200 13.5 +
注:1)++为长势好;+为长势一般
表 2 不同浓度激素组合对根茎愈伤组织诱导培养的影响
浓度(mg/L)
分化率(%)
不定芽平均 不定芽 1)
6-BA NAA IBA 增殖系数 长势
0 0 0 0 0 -
0.5 0.1 0 78 1.6 ++
0.5 0.3 0 54 2.1 +
0.5 0.5 0 51 1.8 +
0.5 0 0.1 0 0 -
0.5 0 0.3 0 0 -
0.5 0 0.5 0 0 -
1.0 0.1 0 93 4.1 ++
1.0 0.3 0 51 2.6 +
1.0 0.5 0 31 1.3 +
1.0 0 0.1 0 0 -
1.0 0 0.3 0 0 -
1.0 0 0.5 0 0 -
1.5 0.1 0 66 2.8 +
1.5 0.3 0 35 1.7 +
1.5 0.5 0 24 1.1 +
1.5 0 0.1 0 0 -
1.5 0 0.3 0 0 -
1.5 0 0.5 0 0 -
注:1)++长势较好;+长势一般;-不生长 (下转 53 页)
48 内 蒙 古 农 业 科 技 No.3
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学报,2009,22(4):1065-1068. (责任编辑 侯旭光)
不过此“最佳施肥量”只是一个相对的数值,其受土壤肥
力、栽培管理、肥料价格和误差等诸多因素的影响,因此生产实
践上要根据实际情况适当进行调整。
另外,甬优 9 号虽然较为耐肥 ,但也须注意避免化肥特
别是氮肥的过量施用,以免造成禾苗徒长 ,群体结构失衡 ,营
养生长过盛,生殖生长不足,抗病虫能力减弱,结实率下降,影
响产量的提高。
(责任编辑 敦惠霞)
量还有增加的空间, 下一年要按测土配方施肥配方
在增施有机肥的基础上,继续进行试验,摸索氮肥最佳施用量。
从本试验(4)、(5)、(6)、(7)处理产量情况分析,4 个处理氮
肥尿素和钾肥氯化钾施用量相同,分别为 30kg、10kg,钙镁磷肥
施用量分别为 0kg、6.25kg、12.5kg、18.75kg,667m2 产量分别为
441.3kg、434.6kg、437.5kg、427.8kg, 其中以 (4) 处理不施磷肥
667m2产量 441.3kg 较高,随磷肥施用量的增加产量不但没有增
加,反而有所减产。
本试验产量表现最高的两个处理为 (10) (N2P2K3)、(11)
(N3P2K2)处理 ,667m2 产量分别为 465.4kg、465.7kg,磷肥施用
量均为配方量钙镁磷肥 12.5kg,说明磷肥的配方量已接近最
佳施肥指标。
从本试验(8)、(9)、(6)、(10)处理产量情况分析,4 个处理
氮肥和磷肥施用量相同,分别为尿素、钙镁磷肥,30kg、12.5kg,
钾肥氯化钾施用量分别为 0kg、5kg、10kg、15kg,667m2产量分别
为 427.5kg、427.4kg、437.5kg、465.4kg,随钾肥施用量增加产量有
所增加,以 10(N2P2K3)处理 667m2 产量 465.4kg 较高,说明钾肥
的施用量也还有增加的空间, 有待下一年在施用有机肥的基础
上再进一步试验钾肥的最佳施肥量。
3 讨论
从本次试验看, 产量最高的小区是 (11)(N3P2K2) 小区,
667m2 产量 465.7kg,(5)(N2P2K2) 小区 667m2 产量 434.6kg,整
体产量水平不高, 达不到目标产量水平, 分析原因有两个,一
是移栽密度不高 ,667m2 丛数仅有 4168 丛 , 导致有效穗数不
高,影响产量,单季杂交稻一般高产栽培至少应达到 667m2 栽
9000~10000 丛。 二是试验田未施用有机肥,如能按测土配方施
肥建议卡,667m2增加施用绿肥或厩肥 1000~1500kg,产量水平
将有较大提高。 今后推广测土配方施肥技术,一定要以施用有
机肥为基础。
(责任编辑 吴云霞)
4 结果与分析
4.1 产量结果
从表 2 可以看出,9 个处理组合中第九个处理组合的产量
最高 (1711kg/667m2), 这个处理组合是在选用品种青薯 9 号
(A3) 情况下 , 种植密度为 5000 株/667m2 (B3), 施水平为
N10P5K15(C2),即通过试验结果可以直接看到 A3B3C2是最优的
处理组合。就供试的 3 个因子对产量重要性而言,从不同水平间
平均产量的全距可以看出,以品种对产量的影响最大,种植密度
次之,施肥水平影响最小。
在供试的 3 个因子中,品种以庄薯 3 号(A1)的平均产量最
高(1642kg/667m2),密度以 5000 株/667m2(B3)的平均产最高,施
肥水平以不施肥(C1)产量水平最高。 所以最优的处理组合应是
A1B3C1, 它们的差别只是品种 A1、A3和施肥水平 C1、C2的差别,
由于 A1、A3和 C1、C2的平均产量差别很小,而施肥水平(C)又不
是重要因子,所以一般认为 A1B3C1和 A3B3C1都是最优的组合搭
配。此结果认为少施肥甚至不施肥是较优搭配因子,似乎有悖常
理,这可能是由于 2010 年雨量充沛,基础地力肥沃,以水促肥所
导致的。
4.2 从品质方面分析
由表 2 不同水平间平均干物质含量的全距可以看出, 在供
试的 3 个因子中, 以种植密度对处理组合的干物质含量影响最
大(全距为 2.1%),而品种和施肥水平则对干物质含量不构成显
著的影响(全距分别为 0.5%和 0.6%)。 同时还可以看出,随着密
度的加大,干物质含量有减少的趋势。说明要收获内在品质较高
的马铃薯产品,不宜过分加大种植密度。
5 小结
由以上分析可以初步得出如下结论:(1)如果在半干旱地区
种植马铃薯,要获得高产,品种选择是关键,即要选择增产潜力
大的高产品种,在雨量充沛、基础地力肥高的情况下,适当加大
播种密度,少施肥或不施肥同样可以获较高的产量。 (2)如果是
以生产淀粉含量丰富, 干物质含量高的加工型马铃薯产品为主
要目的,种植时则需合理密植,不宜过分加大种植密度,否则会
导致马铃薯干物质含量的降低,影响加工品质。
(责任编辑 侯旭光)
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3 期 王效瑜等:密度、肥料对马铃薯不同品种产量与品质的影响 53