全 文 :2011年12月 甘 肃 农 业 大 学 学 报 第4 6卷
第6期66~72 JOURNAL OF GANSU AGRICULTURAL UNIVERSITY 双 月 刊
西藏无毛漆姑草的组织培养
杨恒,张辉,孙健,卢珊珊,曾凡景,赵惠恩
(北京林业大学园林学院,国家花卉工程技术研究中心,北京 100083)
摘要:以从西藏藏族自治区引种的无毛漆姑草带腋芽茎段为外植体进行组织培养试验,先后开展了初代培养
筛选、继代增殖、生根和移栽等,以筛选出无毛漆姑草适宜的增殖、生根培养基以及移栽基质.结果表明:在丛生芽
诱导阶段,细胞分裂素6-BA是主导因子,最适增殖培养基为 MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.1mg/L+30g/L蔗糖,
增殖系数达5.12,丛生芽长势良好,适宜移栽;生根培养阶段,附加 NAA的培养基生根率和根生长状况普遍较单
独附加IBA的差,IBA质量浓度为0.5mg/L时根生长综合指数最高,最适生根培养基为 MS+IBA0.5mg/L+20
mg/L蔗糖;移栽阶段,根长≥2.5cm的组培苗在腐叶土∶蛭石=3∶1的混合基质中成活率最高,达100%.
关键词:无毛漆姑草;组织培养;增殖;生根;移栽
中图分类号:Q 943.1 文献标识码:A 文章编号:1003-4315(2011)06-0066-07
作者简介:杨恒(1987-),女,硕士研究生,主要从事园林野生植物的引种和应用研究.E-mail:yhxiaoyun@163.com
通信作者:赵惠恩,男,教授,主要从事园林育种和园林植物应用研究.
基金项目:国家林业公益项目(200704043).
收稿日期:2011-02-15;修回日期:2011-05-19
Tissue culture of Sagina saginoides from Tibet
YANG Heng,ZHANG Hui,SUN Jian,LU Shan-shan,ZENG Fan-jing,ZHAO Hui-en
(National Engineering Research Center for Floriculture,Colege of Landscape Architecture,
Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)
Abstract:The tissue culture of Sagina saginoides from Tibet was studied systematicaly from aspects
of disposal,shoot inducement,proliferation and rooting to transplantation.The results showed that in the
proliferation period,6-BA was a major factor,the suitable medium was MS+6-BA0.5mg/L+NAA 0.1
mg/L+30g/L sugar,in which the propagation coefficient reached to 5.12,and the buds grew wel,so the
medium was suitable for transplantation.In the rooting period,the rooting rates of medium contained NAA
and IBA were al lower than that of only contained IBA,the suitable medium was 1/2MS+IBA 0.5mg/L
+20mg/L sugar.In the transplantation period,the survival rate of plantlets with 2.5mm of root length
reached 100%in the mixture soil(leaf mold∶vermiculite as 3∶1).
Key words:Sagina saginoides;tissue culture;proliferation;rooting;transplantation
无毛漆姑草(Sagina saginoides (Linn.)H.
Karsten)为石竹科多年生垫状草本植物,在西藏藏
族自治区和青海省植物志上被称为平铺漆姑草[1-2].
无毛漆姑草的适应范围较广,在我国主要分布于内
蒙古自治区、新疆维吾尔族自治区、四川省(峨眉
山)、云南省(德钦县、贡山县)、西藏藏族自治区(错
那县、波密县、吉隆县),大部分生长在海拔2 850~4
200m的石质山坡或高山灌丛中,常密集丛生,呈簇
(垫)状草[3].在国外主要分布于欧洲、北美(美国的
西部、西北部和东北部)、小亚细亚至印度、俄罗斯
(西伯利亚及远东地区)、哈萨克斯坦、日本及朝鲜等
国家和地区,因其比较耐寒,国外许多地方如北美又
DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2011.06.021
第6期 杨恒等:西藏无毛漆姑草的组织培养
称其为耐寒漆姑草,又因其多生长于高山,被称为高
山漆姑草[4].
节水型抗旱园林地被的应用是目前园林研究的
热点,无毛漆姑草具有作为节水型园林地被的潜力,
其不择土壤,较耐旱,在石质地上生长良好;耐寒,在
北京市的12月底,大部分植物开始枯萎失绿,而无
漆菇草在露地仍然能保持青翠的叶色和较强的生命
力;耐踩踏,恢复力较强,形成草坪后可自然更新;株
型矮,不用修剪,常成片生长,枝丛密集,可连片成草
皮,白色密集的小花可作为观赏型草坪的点缀[5-6].
但无毛漆姑草依靠种子繁殖的周期很长,播种成坪
速度很慢.同时,作为高山植物,其野外的生物量比
较有限且引种工作困难.如果选择通过组织培养来
扩繁,以种子或植株作外植体,不仅可以提高引种存
活率,大大增加其繁殖系数,使短期内培育出大量整
齐、均匀的健壮种苗,方便直接建坪[7],而且还可以
为其他高山野生花卉种质资源的保存和引种提供一
定的借鉴.鉴于此,本试验对从西藏藏族自治区引种
的无毛漆姑草的带腋芽茎段为外植体进行组织培
养,对无毛漆姑草的组织培养条件进行了研究,以期
为无毛漆姑草的开发利用提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 试验材料
无毛漆姑草采自西藏藏族自治区海拔4 100m
的高山乱石滩,以播种萌发的2a生植株中生长健
壮、无病虫害的优良母株为材料,于2010年11月9
日取其带腋芽小茎段为外植体.
1.2 试验方法
1.2.1 外植体的灭菌 从无毛漆姑草植株上取萌
生5~6cm长的茎段,剪去部分叶片,用洗洁精浸泡
3~5min,刷洗干净,经流水冲洗30min,然后转移
到超净工作台,用75%的酒精消毒30s,再用0.1%
的升汞消毒5min,然后用无菌水冲洗4~5次,将
茎段用无菌滤纸吸干,剪成4~5mm的带腋芽小
段,小心接种.
1.2.2 外植体的初代培养和无菌苗的获得 以
MS为基本培养基,各分别附加激素[8](6-BA0.2
mg/L+NAA 0.1mg/L,6-BA0.5mg/L+NAA
0.1mg/L,6-BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L,6-
BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L,6-BA 1.0mg/L+
NAA 0.5mg/L),蔗糖20g/L,琼脂粉7g/L,pH
值5.8~6.培养条件:培养温度为(25±2)℃,光照
强40~60μmol/(m
-2·s-1),日光灯补光,光照时
间16h/d(以后的培养基均为此琼脂含量和pH
值).试验中同一处理15瓶,每瓶2~3株,同一设计
重复3次,30d后调查统计.
1.2.3 继代增殖培养 采用L9(34)正交实验设
计[9],基本培养基为 MS,以6-BA、NAA、蔗糖为3
个试验因素,每个因素取3个水平[10].以初代培养
中的无菌芽(苗)为材料,切成带1个腋芽的茎段接
种.同一处理15瓶,每瓶5株,同一设计重复3次,
35d后统计增殖率.
表1 增殖培养基的L9(34)正交试验设计
Tab.1 L9(34)orthogonal design of proliferation media
水平
因素
A 6-BA/
(mg·L-1)
B NAA/
(mg·L-1)
C 蔗糖/
(g·L-1)
1 0.1 0.1 20
2 0.2 0.2 25
3 0.5 0.5 30
1.2.4 生根培养 以1/2MS为基本培养基,附加
20g/L的蔗糖和不同质量浓度的IBA和 NAA[11]
(分别为0,IBA 0.2mg/L,IBA 0.5mg/L,IBA 1.0
mg/L,IBA 0.2mg/L+NAA 0.1mg/L,IBA 0.5
mg/L+NAA 0.1mg/L,IBA1.0mg/L+NAA 0.1
mg/L),接种增殖获得的无菌苗,观察不同激素组合
对无毛漆姑草生根的影响,筛选出适宜的生根培养
基.同一处理15瓶,每瓶3~4株苗,同一设计重复
2次,30d后统计生根率.
1.2.5 炼苗和移栽 23d后,生根速率逐渐达到
顶峰并开始下降,组培苗的长势也逐渐变缓,此时应
立即移栽.在第25d,打开瓶盖,进行炼苗处理,喷洒
蒸馏水以保持湿度.3~4d后,将组培苗运至温室,
用镊子小心把幼苗从培养瓶中移出,用清水将根部
的培养基清洗干净,统计生根数后,进行移栽.采用
4种栽培基质进行对比试验(纯蛭石(Ⅰ),纯腐叶土
(Ⅱ),蛭石∶腐叶土=1∶3(Ⅲ),蛭石∶腐叶土=3∶1
(Ⅳ)),每一处理20盆,事先在高压灭菌锅内对所有
基质进行消毒.栽植后浇透水,放在阴凉处并覆上薄
膜(扎小孔),每天喷水保湿.待幼苗生长比较稳定后
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甘 肃 农 业 大 学 学 报 2011年
(大约一周)揭膜放到阳光下,20d后统计成活率,
找出适宜的移栽基质.
1.2.6 数据分析 采用SPSS软件进行数据分析
与处理,进行差异显著性检验,找出主导因子和最佳
激素组合.
2 结果与分析
2.1 初代培养效果
由表2可知,在未附加激素的培养基中,增殖系
数很低;在添加NAA和6-BA的培养基中,当NAA
质量浓度一定时(0.1mg/L),随着6-BA质量浓度
的提高,增殖系数先上升后下降;当6-BA质量浓度
一定时(1.0mg/L),随着NAA质量浓度的提高,增
殖系数呈上升趋势.结合芽生长状况,得出初代培养
的适宜培养基为:MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.1
mg/L+20g/L蔗糖(图1).
图1 无毛漆姑草初代培养
Fig.1 The initial culture of Sagina saginoides
由图2可知,当培养基中6-BA质量浓度为0.5
mg/L时最有利于无毛漆菇草的增殖,但从图3中
不能找出最佳的NAA浓度,且大量组培实验证实,
6-BA与NAA的质量浓度比值(即交互效应)往往
图2 6-BA对无毛漆姑草增殖效果的影响
Fig.2 Effects of 6-BA in proliferation of
Sagina saginoides
图3 NAA对无毛漆姑草增殖
效果的影响
Fig.3 Effects of NAA in proliferation of
Sagina saginoides
是主导因子.所以,为选出最佳的增殖培养基,本研
究拟进行下一步试验,以初次筛选出的激素范围为
正交试验的因子水平,同时对蔗糖含量进行筛选.
2.2 继代培养效果
由表3可以看出,正交试验的平均增殖系数大
小依次为:6号>8号>7号>5号>4号>3号>9
号>2号>1号.而通过综合观测发现,7号培养基
的芽生长状况最好(图4).用SPSS进行以增殖系数
为因变量的数据处理(表4),结果表明,3个因素对
增殖系数的影响次序为6-BA>蔗糖>NAA,即6-
表2 不同激素组合对无毛漆姑草初代培养的增殖效果
Tab.2 Effects of different phytohormones on induction of buds in initial culture
培养基
接种数/
株
平均增殖
芽数/个
平均增殖
系数
芽生长状况
综合观测
MS 30 36 1.20 ★
MS+6-BA 0.2mg·L-1+NAA0.1mg·L-1 30 131 4.37 ★★
MS+6-BA0.5mg·L-1+NAA0.1mg·L-1 32 177 5.53 ★★★
MS+6-BA1.0mg·L-1+NAA0.1mg·L-1 34 101 2.97 ★★
MS+6-BA1.0mg·L-1+NAA0.2mg·L-1 34 107 3.15 ★★
MS+6-BA1.0mg·L-1+NAA0.5mg·L-1 34 123 3.62 ★★★
★★★ 代表芽多,矮小细弱;★★代表芽矮小细弱;★代表芽长势很差,矮小,叶黄,枯萎.增殖系数=增殖芽数/接种芽数.
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BA起主导作用,蔗糖次之.由表5可知,继代培养
的最佳激素水平组合为(A2B3C1),这与表3的结果
相符.NAA的质量浓度与丛芽增殖系数成正比,但
各水平间差异不显著,且随着 NAA质量浓度的增
加,芽苗逐渐细弱,说明不利于生根培养和移栽.所
以,综合芽生长状况,本试验得出无毛漆姑草继代培
养的最佳培养基为 MS+6-BA 0.5mg/L+NAA
0.1mg/L+30g/L蔗糖.与初代培养最佳培养基相
比,激素组合相同,但蔗糖质量浓度增加了10g/L,
虽然增殖系数降低了0.29,但芽生长状况明显优于
蔗糖质量浓度20g/L时.在随后的继代培养中,使
用这一组合,表现稳定,成功扩繁出大量健康的无毛
漆姑草组培苗.
图4 无毛漆姑草继代培养
Fig.4 The subcultivation of Sagina saginoides
表3 无毛漆姑草继代增殖的正交试验结果
Tab.3 The orthagonal experiment result to subcultivation of Sanina saginoides
实验号
A/
(mg·L-1)
B/
(mg·L-1)
C/
(mg·L-1)
增殖系数
V1 V2 V3 V平
芽生长状况
综合观测
1 1(0.1) 1(0.1) 1(20) 2.87 2.79 2.86 2.87 ★
2 1(0.1) 2(0.2) 2(25) 3.10 3.14 3.05 3.09 ★★
3 1(0.1) 3(0.5) 3(30) 3.84 3.88 3.88 3.87 ★★
4 2(0.2) 1(0.1) 2(25) 4.31 4.20 4.18 4.23 ★★
5 2(0.2) 2(0.2) 3(30) 4.77 4.79 4.81 4.79 ★★★
6 2(0.2) 3(0.5) 1(20) 6.77 6.89 6.59 6.75 ★★★★
7 3(0.5) 1(0.1) 3(30) 5.34 5.17 4.85 5.12 ★★★★★
8 3(0.5) 2(0.2) 1(20) 5.55 5.19 5.19 5.31 ★★★
9 3(0.5) 3(0.5) 2(25) 3.48 3.19 3.37 3.34 ★★
★★★★★代表芽多,长势旺盛,粗壮高大,叶绿;★★★★代表芽多,高大但略细弱,叶绿;★★★ 代表芽多,矮小细弱;★★代表芽矮小细弱;★代表
芽长势很差,矮小,叶黄,枯萎。
表4 方差分析
Tab.4 Variance analysis
源 Ⅲ型平方和 df 均方 F Sig.
校正模型 29.622 6 4.937 11.748 0.000
截距 516.141 1 516.141 1228.263 0.000
6-BA 18.454 2 9.227 21.957 0.000
NAA 1.582 2 0.791 1.882 0.178
蔗糖 9.586 2 4.793 11.406 0.000
误差 8.404 20 0.420
总计 554.167 27
校正总计 38.026 26
2.3 生根培养
2.3.1 生根情况 无毛漆姑草较易生根(图5),培
养第8d便开始生根,在第15d生根速率明显上升,
24d达到高峰,此后开始下降,组培苗的长势也逐
渐变缓.于第30d(炼苗结束准备移栽的时候)统计
和记录生根率,包括每一处理总的生根率和根长≥
2.5mm的生根率(有利于移栽成活),以及每丛苗
的平均生根数(表6).结果表明,在培养基中不附加
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甘 肃 农 业 大 学 学 报 2011年
任何激素时,丛苗生根数很少;单独附加IBA的培
养基的生根率(数)普遍比同时附加IBA和NAA的
表5 各因子在不同水平上的增殖系数和
Tab.5 The sums of each growth coefficient
水平 A(6-BA) B(NAA) C(蔗糖)
1 3.268a 4.063a 4.967a
2 5.257b 4.399a 3.558b
3 4.592c 4.654a 4.592a
同列数据肩标不同小写字母表示5%水平上差异显著.
高;附加IBA为0.5mg/L时,生根率和丛苗生根数
均最高,当IBA质量浓度为1.0mg/L时,生根率明
显下降,甚至低于质量浓度为0.2mg/L时的生根
率,说明IBA用量并非越大越好,超过0.5mg/L会
对生根产生抑制作用.综合分析,得出无毛漆姑草生
根的适宜培养基为:1/2MS+IBA 0.5mg/L+20
g/L蔗糖.
图5 无毛漆姑草生根苗
Fig.5 The rooting seedlings
表6 不同激素组合对无毛漆姑草生根培养的影响
Tab.6 Effects of different phytohormones on root induction of regenerated buds
培养基 接种数/株
生根率(根长
≥2.5cm)/%
生根率(根长
<2.5cm)/%
每丛苗平均
生根数/个
1/2MS 99 65.9 18.3 0.9
1/2MS+IBA 0.2mg·L-1 112 92.8 51.3 2.1
1/2MS+IBA 0.5mg·L-1 104 97.3 62.5 2.2
1/2MS+IBA 1.0mg·L-1 119 84.4 30.7 1.7
1/2MS+IBA 0.2mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1 100 90.2 53.2 1.9
1/2MS+IBA 0.5mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1 110 86.4 36.5 1.7
1/2MS+IBA 1.0mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1 95 78.6 27.7 1.4
2.3.2 瓶内开花-结实-播种-发芽现象 在生根培
养时,从第10~21d,每一处理的培养基上普遍出现
了瓶内开花-结实-播种-发芽现象(在增殖培养时就
有丛生芽出现开花的现象)(图6).在移栽组培幼苗
时,将试管苗形成并落于培养基表面的种子取出,洗
净,晾干,播撒(采用与西藏藏族自治区带回的种子
一样的基质),6d后即开始萌发,这与引回的种子
萌发时间形成差距,具体原因可能与种子特性的改
变或培养基等培养因素有关,这也为无毛漆姑草的
繁殖提供了另一种途径,即对引种的少量植株进行
组织培养,使其开花结实,获得大量种子,在培养基
里培养成苗后移栽,或直接于适宜的基质中繁殖.
2.4 移栽
组培生根苗的移栽在北京林业大学国家花卉工
程技术研究中心的温室内完成,移栽时将组培苗分
成2个等级,即根长≥2.5cm和根长<2.5cm,均
图6 瓶内开花现象
Fig.6 Flowering phenomenan in bottle
07
第6期 杨恒等:西藏无毛漆姑草的组织培养
图7 无毛漆姑草移栽成活苗
Fig.7 The transplanting plants in different media
表7 4种不同基质对无毛漆姑草移栽苗成活率和生长状况的影响
Tab.7 Effects of four media on survival rate and growth of transplanting plants
基质
根长<2.5cm
成活率/% 生长状况
根长≥2.5cm
成活率/% 生长状况
Ⅰ:蛭石 0 - 50.4 生长缓慢
Ⅱ:腐叶土 33.3 较弱,根颈处老叶枯黄 89.5 叶色翠绿,生长正常
Ⅲ:蛭石∶腐叶土=1∶3 27.6 较弱,部分叶片发黄 100
叶色深绿,逐渐发出
新芽和花苞
Ⅳ:蛭石∶腐叶土=3∶1 13.0 弱,大部分叶片发黄 83.3 生长正常,但较缓慢
匀栽植于4种栽培基质中(图7).由表7可知,对不
同根长的组培苗,根长≥2.5cm的移栽成活率明显
高于根长<2.5cm的组培苗,说明根的长度与根的
数量对移栽苗的生长同样重要;以根长≥2.5cm的
组培苗为标准,4种栽培基质中的移栽成活率为Ⅲ
>Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ,说明腐叶土∶蛭石=3∶1是无毛漆姑
草移栽的最适宜基质,在纯蛭石的基质中,成活率只
有50.4%,这与其单独使用肥力(有机)较低有关,
虽然漆姑草在野外的生境土壤比较瘠薄,但是由于
组培苗刚从营养丰富的培养基中移出,根系还比较
细弱,整体植株还不能很好的适应外界的环境,需要
精心的养护,其中包括有一定肥力的基质,同时应具
有较好的透气透水性,基质Ⅲ正好符合这个要求,故
成活率达100%.在随后的扩繁中,一直用这个作移
栽基质,效果很稳定.
3 讨论与结论
3.1 无毛漆姑草的丛生芽增殖培养
对于初代培养的植物,增殖培养基的筛选可以
参考同科同属的其他植物,但石竹科漆姑草属的植
物均还未开发利用并开展组织培养的研究,所以本
试验先进行初代培养以确定激素范围.通过试验发
现,6-BA对无毛漆姑草的丛生芽增殖影响最大,其
次是蔗糖,NAA影响最小.初代培养的结果表明,6-
BA质量浓度超过0.5mg/L后增殖系数开始降低,
这在培养中也有所体现;为提高移栽成活率,芽生长
状况较增殖系数更重要,所以,在附加同样细胞分裂
素和生长素的培养基中,蔗糖质量浓度在20mg/L
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甘 肃 农 业 大 学 学 报 2011年
的增殖系数虽然略大于30mg/L,但芽生长状况却
不如后者.综合各种因素,本试验筛选出最适宜的增
殖培养基为 MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.1mg/
L+30g/L蔗糖.
3.2 无毛漆姑草的生根培养
因为无机盐离子浓度偏高会抑制根的生成,因
此生根培养采用1/2MS作为基本培养基较佳[12].
参考同科其他植物的组培文献,本试验发现石竹科
的许多植物生根都比较容易,且许多适宜的生根培
养基中均含有一定浓度的 NAA.试验结果表明,对
于同时附加细胞分裂素和生长素的生根培养基,生
根综合指标均明显低于单独使用细胞分裂素的培养
基,这应该与生长素抑制根细胞生长有关.
3.3 无毛漆姑草的移栽
在无毛漆姑草的移栽实验中,本试验发现2个
因素影响移栽成活率,一是组培苗自身的根生长状
况,即根长<2.5cm时不利于移栽苗对营养物质和
水分的吸收,一部分在移栽后第2d就死亡,一部分
在揭膜后第3d开始出现萎焉并逐渐死亡,所以在
生根培养时,根长与生根率同样重要;二是移栽基
质,腐叶土有机营养丰富,保水保肥能力强,能够保
证移栽弱苗生长所需的水分和营养,蛭石虽较瘠薄,
但透水透气性比较高,可于腐叶土中添加少量蛭石,
结果表明,在腐叶土∶蛭石=3∶1的混合基质中组培
苗的移栽成活率达100%.
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(责任编辑 许涛)
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