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濒危植物皱花细辛的组织培养



全 文 :濒危植物皱花细辛的组织培养
闫晓慧1,谈 锋2,王瑞波2,胡世俊1
(1.西南林业大学林学院,云南 昆明 650224;2. 西南大学生命科学学院,重庆 400715)
摘 要:以皱花细辛的根状茎、叶为材料进行组织培养试验。 结果表明,根状茎是最理想的外植体。 通过不同的激素配比筛选
发现,外植体在MS+6-BA2.0 mg/L+NAA0.5 mg/L的培养基中有利于诱导愈伤组织,诱导率可达80%以上;培养基MS+6-BA1.0 mg/L+
NAA0.1 mg/L最有利于芽的分化;组培苗最理想的生根培养基为1/2MS+IBA0.5 mg/L,生根率可达90%以上。
关键词:濒危植物;皱花细辛;组织培养;快速繁殖
中图分类号:Q943.1 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2013)07-0149-03
Tissue culture of endangered plant Asarum crispulatum
YAN Xiao-hui1, TAN Feng2 , WANG Rui-bo2, HU Shi-jun1
(1. College of Forestry, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China ;
2. College of Life Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)
Abstract: The rhizome and leaf of Asarum crispulatum, an endangered plant, were used as explants for tissue culture. The results
showed that the rhizome of A. crispulatum was better for tissue culture. The effects of different concentration of 6-BA and NAA on the
callus and shoot induction were studied. It showed that MS+6-BA2.0 mg/L+NAA0.5 mg/L was the best medium for callus induction with
the induce rate more than 80% and MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L was the best medium for shoots induction. The medium of 1/2MS
+IBA 0.5 mg/L was fit for rooting of the plantlets with the root inducing rate more than 90%.
Key words: endangered plant; Asarum crispulatum; tissue culture; rapid propagation
收稿日期:2013-02-24
基金项目:国家自然科学基金(31200265);西南林业大学校重点
基金(111123);云南省教育厅重点项目(50117015)
作者简介:闫晓慧(1980-),女,博士,讲师,E-mail:luckyyxh@163.
com
通讯作者:胡世俊(1977-),男,博士,讲师,E-mail:shijunhu@126.
com
皱花细辛 (Asarum crispulatum)为马兜铃科细辛属植
物,是我国的特有植物,仅分布于重庆南川地区 [1],至今尚
未人工引种栽培。 皱花细辛形态与大花细辛相似 [2],因其
奇特的花形及叶表面有不规则的白色云斑而具有较高的
观赏价值。 此外,皱花细辛中的甲基丁香酚、榄香脂素、黄
樟醚等挥发油含量高 [3],这些成分具有麻醉镇痛与抗霉菌
作用,因此,皱花细辛具有很高的药用价值。
细辛生长缓慢,人工栽培 5 年以上才能采收,而作为
常用中药品种,其临床需求量大。 目前细辛的利用已由采
集野生品改为人工栽培, 栽培时一般采用种子播种和分
株两种方式繁殖。 用种子繁殖,后代性状容易发生分离,
不易保持母株的优良特性;而分株繁殖速度太慢,难以满
足市场需要。繁育技术已成为制约产业发展的瓶颈。为了
更好地保护、开发、利用这一优良品种,已有许多学者对
细辛的组织培养快繁技术进行研究 [4-9],如大花细辛、华细
辛、 汉城细辛和辽细辛, 而对皱花细辛的研究则未见报
道。 皱花细辛分布地区狭窄,生境破坏及过度采挖使该物
种目前处于濒危状态 [10],为更好地保护和利用这一植物,
我们进行了皱花细辛的组织培养快速繁殖研究。
1 材料与方法
1.1 试验材料
皱花细辛,采自重庆南川金佛山,供试材料为带芽的
根状茎、叶片及叶柄。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体消毒 用毛刷沾少许洗衣粉对植物材料表面
刷洗干净,然后用流水冲洗约 30 min,在超净工作台上用
75%酒精漂洗 20 s 后,用无菌水冲洗 3~4 次,然后在 0.1%
升汞溶液中消毒 10 min,再用无菌水冲洗 5~6 次,用无菌
滤纸吸干水分,即获得无菌材料。
1.2.2 愈伤组织及芽诱导 用无菌的剪刀将带芽的根状
茎、叶柄剪切成 1.0~2.0 cm 长的组织块,叶片剪成 1 cm×1
cm 大小, 然后将外植体接种于愈伤组织及芽诱导培养基
中。随时观察愈伤组织与芽分化的情况,培养后 30 d统计
结果。 试验以 MS 为基本培养基,考察不同浓度的激素配
比对愈伤组织诱导及芽增殖的影响。 各培养基中均附加
30 g/L蔗糖、5 g/L 琼脂粉,调 pH 值至 5.8,121℃高压湿热
灭菌 20 min备用。 培养温度 25(±1)℃,光照强度 1 500 lx,
光照时间 12 h/d。
1.2.3 生根培养 待不定芽长至 3 cm 左右时, 将其剪下,
接种于生根培养基中,培养后 30 d调查生根率。 以 1/2MS
为基本培养基, 试验考察不同浓度的植物激素对组培苗
生根的影响。
2 结果与分析
2.1 外植体类型对愈伤组织及芽分化的影响
不同类型的外植体经消毒处理后,接种于含相同浓度
6-BA 和 NAA 的培养基中, 愈伤组织及芽分化结果见表
1。 以叶片为外植体进行培养的诱导率较低,出愈时间也
较长,并且褐化现象严重;叶柄的愈伤组织诱导率比叶片
广东农业科学 2013 年第 7 期 149
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.07.046
表 1 外植体的筛选比较
外植体类型 接种瓶数 诱导率(%) 愈伤组织/芽分化生长情况
50
50
50
叶片
叶柄
根状茎
培养后 15 d 切口边缘分化出淡绿色愈伤组织,愈伤组织生长缓慢,褐化严重,培养后 30 d
没有芽分化
培养后 14 d 左右切口膨大,分化出白色愈伤组织,生长较快,培养后 30 d 愈伤组织为淡绿
色,有少量芽分化
培养后 7 d左右可见萌发的腋芽,生长快速,培养后 10 d 切口处膨大可见少量愈伤组织,培
养后 30 d 有大量芽分化
16.74
42.36
84.47
高, 并且愈伤组织生长较快, 培养后 30 d 可分化出少量
芽; 根状茎的诱导率最高可达 80%以上, 带腋芽的根状
茎,培养后 7 d 腋芽开始萌发,培养后 10 d 发现切口处组
织开始肿胀,开始分化愈伤组织,培养后 30 d 可分化出大
量丛生芽。 因此,综合考虑诱导率、出愈时间、生长情况,
根状茎为组织培养的最理想外植体。
2.2 不同激素配比对愈伤组织诱导及芽增殖的影响
外植体经消毒处理后,接种于加入不同浓度 6-BA 或
NAA的培养基中,结果见表 2。 愈伤组织诱导率的结果表
明, 高浓度的激素浓度有利于愈伤组织的分化。 在 6-BA
浓度为 2.0 mg/L、NAA 浓度在 0.5~1.0 mg/L 时, 愈伤组织
的诱导率均达到 80%以上,但 NAA 浓度不宜过高,达到
1.0 mg/L 时产生的愈伤组织质地相对致密,浓度过高反而
不利于增殖和分化,因此确定最佳的愈伤组织诱导培养基
为 8号(MS+6-BA2.0 mg/L+NAA0.5 mg/L)。 在 6-BA 浓度
相同的情况下,NAA浓度低时(0.1 mg/L)以芽的分化为主,随
着 NAA浓度升高,愈伤组织的分化相应增加,而芽的分化减
少。 6-BA浓度的提高有助于芽的增殖,但当 6-BA的浓度达
到 2.0 mg/L时,芽苗玻璃化现象随之增多。 培养后 30 d各个
处理芽分化的结果显示中等浓度(1.0 mg/L)的 6-BA最有利
于丛芽(图 1A)的分化和生长,且长出的芽健壮,筛选的芽增
殖最佳培养基为 4号(MS+6-BA1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L)。
表 2 不同激素配比对皱花细辛愈伤组织及芽诱导的影响
编号
激素浓度(mg/L)
0.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
2.0
2.0
2.0
0.1
0.5
1.0
0.1
0.5
1.0
0.1
0.5
1.0
30
30
30
30
30
30
30
30
30
6-BA NAA
注:诱导率(%)=诱导数 / (接种数-污染数)×100。 “+++”表示诱芽情况全部为芽;“++” 表示芽为主,愈伤组织少;“+” 表示芽少,大量或全
部为愈伤组织。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
13.71
27.34
36.72
11.25
69.54
78.51
58.93
86.57
87.42
++/7
+/5
+/3
+++/12
++/8
+/5
++/14
+/6
+/4
愈伤组织少,芽生长快,健壮
愈伤组织较多,芽少,生长慢
愈伤组织为主,芽少
芽分化多,生长快,健壮
芽基部愈伤组织多,影响芽分化
芽基部愈伤组织多,影响芽分化
芽基部愈伤化,芽数量大,玻璃化
愈伤组织多,疏松,生长快
愈伤组织多,致密,生长较快
接种数 诱导率(%) 芽诱导情况/平均芽数 愈伤组织及芽生长情况
2.3 不同激素及浓度对不定芽生根的影响
将 3 cm左右生长茁壮的皱花细辛组培苗(图 1B)切割
下来,接种于添加不同浓度激素的 1/2 MS 培养基中,培养
后 10 d部分芽苗基部开始出现白色锥状突起,培养后 20 d
可见根系发育, 培养后 30 d 的统计结果见表 3。 结果显
示,添加 NAA的根粗壮、愈伤组织化严重,移栽不易成活;
IBA 诱导的根较细,浓度过高过低根的数目都较少,以 3
号(1/2MS+IBA0.5 mg/L)最有利于根的分化,并且生的根
健壮、数目多,愈伤组织少,移栽易成活。培养后 30 d根长
3~4 cm,打开培养瓶盖炼苗 3~4 d 后移栽即得到再生植株
A:丛生芽;B:组培苗;C:再生植株
图 1 皱花细辛的组织培养
A B C
150
(图 1C)。
3 结语
本试验筛选出皱花细辛组织培养最理想的外植体为
根状茎,这与王南等 [9]和王令军等 [4]的研究结果相符,通过
叶和根状茎均能诱导出愈伤组织, 但就试验难易程度来
说,以根状茎为培养材料进行快繁,技术难度低、繁殖周
期短。 但由于叶片便于取材,在缺少试验材料时也可以用
叶柄诱导愈伤组织,通过继代分化获得再生苗。 植物激素
在组织培养中起着非常关键的作用, 本试验通过不同的
激素配比筛选发现 MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L 是
较适宜的愈伤组织诱导培养基,MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA
0.1 mg/L 是最适宜的芽分化培养基,1/2MS+IBA0.5 mg/L
是最理想的生根培养基。 通过组织培养技术,可在短时间
内获得大量的皱花细辛再生植株, 从而为保护和利用皱
花细辛这一特有的濒危植物奠定基础。 细辛属植物具有
药用 [11]、园林绿化 [12]、生物农药 [13-16]等多种用途,具有广阔
的开发和利用前景。 我国拥有丰富的细辛属植物资源,有
必要保护好野生资源并开展合理利用。
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表 3 不同激素配比及浓度对皱花细辛不定芽生根的影响
编号 培养基 芽数 生根数
1
2
3
4
5
1/2MS+NAA0.5 mg/L
1/2MS+IBA0.1 mg/L
1/2MS+IBA0.5 mg/L
1/2MS+IBA1.0 mg/L
1/2MS+NAA0.5 mg/L+IBA0.5 mg/L
50
50
50
50
50
46
32
47
41
43
92
64
94
82
86
根短粗,光滑愈伤化严重
较细有分枝、有根毛,数目少,生长慢
根数目多,组培苗长势较快
根较细,尖端有根毛,数目少,生长较慢
根粗壮,生长快,基部有愈伤组织分化
生根率(%) 根的性状
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