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土人参组织培养研究进展



全 文 :土人参 [Talinum paniculatum(Jacq.)Gaertn.]为马齿苋科
土人参属植物,一年生或多年生草本植物。原产热带美洲,
我国中部和南部均有栽植 [1],嫩茎、叶可作蔬菜食用,口感清
脆,味道鲜嫩 [2];根可入药,滋补强壮。研究表明,土人参对抗
氧化、抗衰老与提高免疫力起明显的作用 [3-4]。土人参野外资
源丰富,适应性强,可粗放管理 [5],病虫害发生较少,是值得
大力推广的无公害蔬菜品种 [6]。目前土人参生产上常规繁殖
方法为种子繁殖或扦插繁殖,繁殖系数较低,难以满足规模
生产的需求。组织培养快繁技术不仅能保持品种的优良特
性,还可周年繁殖,在较短时间内,繁育出大批种苗[7]。
1 外植体选择与处理
1.1 外植体选择
目前组织培养已经获得成功的植物,外植体几乎包括
了植物体的各个部位。由于外植体生理状态、时间、取材部
位不同,其分化再生的能力及对外界诱导反应的能力也不
同 [8]。很多学者利用土人参不同外植体进行再生体系的建
立,其中包括叶片[9-15]、茎段[6,9-15]、茎尖[16-17]、花梗[10]、种子[13-15]和
果实[11]。
1.2 外植体的灭菌
目前的文献报道显示,在对土人参进行离体培养时,首
先取生长健壮植株的外植体,用流水冲洗 1 h[11]。对外植体的
处理多采用乙醇结合升汞共同灭菌的方法, 基本上可达到
无菌的要求 [6,9-12,14,17]。江富成等 [18]将土人参种子进行以下处
理进行消毒:用 0.5% KMnO4溶液消毒 30 min,双蒸水漂洗 3
次,密封放入 4 ℃冰箱春化处理 4 d。接种前,种子先用双
蒸水和吐温按 10∶1的比例清洗 10min,再用双蒸水洗 2~3次。
2 愈伤组织诱导
在诱导土人参愈伤组织时,多以无菌苗的种子、叶片、花
梗、幼茎为外植体材料,以 MS 培养基为基本培养基,碳源主
要为蔗糖,质量浓度通常为 30 g/L,琼脂质量浓度为 6~8 g/L,
添加 KT、6-BA、2,4-D、NAA 等植物生长调节剂,在 23~27℃
条件下,室内散射光或黑暗条件下诱导愈伤组织的发生。
张相岐等[9-10]利用土人参幼茎和花梗为外植体进行愈伤
组织诱导时发现,在 MS+2,4-D 1.0~2.0 mg/L+6-BA 0.7 mg/L
诱导培养基上,在室内散射光下,1 周长出结构疏松的、白色
的愈伤组织,诱导率为 75%~90%,生长速度快。赵 俊等 [11]在
研究中发现土人参不同外植体中,叶片、茎段愈伤组织诱导
效果最好,在 MS+NAA 1.0 mg/L+6-BA 1.0~2.0 mg/L 培养基
上,出愈率可达 100%。他们进一步比较了不同激素对外植
体愈伤组织诱导及继代培养的影响 [12],最终选择了叶片愈伤
组织进行细胞悬浮培养,可产生浅黄色、疏松愈伤组织,且
愈伤诱导率高达 100%。杨鹭生等 [17]用茎尖进行愈伤组织的
诱导,在 MS+NAA 0.5 mg/L 培养基中,添加 KT 2.0 mg/L 或
6-BA 2.0~3.0 mg/L 进行培养,光照 12 h/d,1 周后均有愈伤
组织的形成。邓小翔[15]利用土人参茎段、顶芽、叶片进行愈伤
组织诱导,发现叶片是诱导愈伤组织的最佳外植体,最佳培养
基为 MS+2,4-D 1.0 mg/L+NAA 1.5 mg/L+AgNO3 5.5 mg/L,诱
导率最高达到 100%,愈伤组织的分化率达到 76.7%。
3 再生植株诱导
从前人研究结果可知,在合理的培养基配方下,土人参
愈伤组织诱导和诱导分化都较为容易。张相岐等 [9-10]在对土
人参组培的研究中,当愈伤组织长至 5~10 mm 转入分化培
养基,发现在低浓度的 6-BA(0.5~0.7 mg/L)条件下,愈伤组
织能分化出不定芽,GA3(赤霉素)对幼芽的进一步生长发育
有明显的促进作用。温昀斐等 [14]以土人参种子、嫩茎和叶片
作为外植体进行诱导,发现以种子为佳,在培养基 MS+6-
BA 3.0 mg/L 中培养 1~2 周后能诱导出优质的丛生芽。杨鹭
生等[17]利用 MS+NAA 0.5 mg/L+6-BA 3.0 mg/L 培养基上成功
分化出大量的不定芽,1 丛可达 15~18 个芽。胡晓文等 [6]比较
了不同培养基对愈伤组织分化的效果,发现在 MS+6-BA
0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L 中,每块愈伤组织上产生 6~8 个芽,
苗的质量较好。邓小翔 [15]利用培养基 MS+6-BA 3.0 mg/L 对
土人参愈伤组织进行分化,分化率达 90%,植株健壮,长势
良好。第 1 次继代的愈伤组织分化率最高,随着继代次数增
加分化率递减。
4 快速繁殖
目前报道的方法多采用以腋芽、茎尖作为外植体诱导
丛生芽,以带叶茎段诱导生根,从而实现快速繁殖的目的。
继代培养受糖浓度、pH 值、激素配比的影响。适宜的激素种
类和浓度配比是土人参腋芽萌发和丛生芽增殖的关键。
张相岐等 [10]将土人参试管苗切段,每 3 周扩繁 1 次,培
养基为 MS+NAA 0.2 mg/L+6-BA 0.7 mg/L,生长迅速,繁殖系
数为 6.7。温昀斐等 [14]将种子诱导的丛生芽选用培养基 MS+
土人参组织培养研究进展
张 平 屠娟丽 石玉波
(嘉兴职业技术学院,浙江嘉兴 314036)
摘要 介绍了土人参组织培养的研究概况,阐述了影响土人参组织培养的主要因素,其中对外植体的选择及灭菌、愈伤组织诱导、再
生植株诱导、快速繁殖、生根培养中的培养基及激素的选择、组培苗移栽等相关研究进行综述,论述了土人参组织培养中存在的问题,并就
今后相关研究提出一些建议。
关键词 土人参;组织培养;研究进展
中图分类号 S567.53;Q813.12 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)11-0099-02
基金项目 嘉兴市 2015 年市级科技计划项目 (Z2014AY21018);浙江
省教育厅一般科研项目(Y201534301);嘉兴职业技术学院
教育课堂教学改革项目(KG201503)。
作者简介 张平(1984-),女,广西贵港人,硕士,助理实验师,主要从事
植物生物技术研究工作。
收稿日期 2016-04-27
园艺学现代农业科技 2016 年第 11 期
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系发达,不早衰,后期田间长势均匀,叶片光合作用强,因此
芥菜的生长随着氮肥施用量的增加,其生物量和产量显著
增加,适当施用氮肥,能提高芥菜等绿叶蔬菜对磷钾元素的
吸收利用、贮藏,改善其内在品质。
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NAA 1.0 mg/L+6-BA 3.0 mg/L+PP333(多效唑)1.5 mg/L 进行
增殖,能产生茎较粗,叶片较大的丛生芽,鲜质量增长率为
483.15%。杨鹭生 [17]将土人参单芽或有 2~3 个芽的小丛在培
养基 MS+6-BA 2.0 mg/L 进行增殖,增值率为 10~13 倍,芽粗
壮,苗绿,生长速度快。胡晓文等 [6]将土人参茎段接入 MS+
NAA 0.1 mg/L+6-BA 0.5 mg/L 培养基中进行增殖,形成丛芽
数量多,苗的质量也较好。邓小翔 [15]选用 MS+NAA 0.5 mg/L+
6-BA 3.0 mg/L+食用白糖 3%作为试管苗的增殖配方,增殖
率达到 256.7%,植株健壮,叶片较绿,生长茂盛。
5 生根培养及移栽炼苗技术研究
试验证明,大部分植物在生根培养过程中通过降低无
机盐浓度和调整基本培养基组成可以促进生根 [19]。目前,生
根壮苗较常用的基本培养基有 MS 和 1/2MS。得到已生根的
无菌苗后,炼苗 2~4 d,即可移栽到适合的基质中 ,注意温
度、湿度和水肥管理,成活率能达到 90%以上[6,9-11,14,17]。
张相岐等 [9-10]在 1/2MS+IBA 2.0 mg/L+IAA 2.0 mg/L+MET
(多效唑)1.25 mg/L 进行生根培养,相比未加 MET 的培养
基,不定根数量和根毛明显增多,移栽存活率大大提高,表
明 MET 对土人参试管苗有明显的壮苗和壮根作用。赵 俊
等 [11]将增殖培养得到的丛生芽分成单芽接种到 MS+6-BA
1.0 mg/L+IAA 0.1 mg/L 进行壮苗培养,约 15 d 可长成健壮小
苗。杨鹭生等 [17]在 1/2MS 中加入 2.0 mg/L 的 NAA,生根率达
100%,平均生根 10 条以上。经过炼苗移栽至灭菌草炭土和
珍珠岩(2∶1)基质上,成活率达 90%以上。胡晓文等[6]和赵 俊
等 [11]认为将无根苗接至不添加任何激素的 MS 中培养对生
根最有利,经炼苗后移栽至灭过菌的珍珠岩基质或腐殖土
中,成活率 90%以上。温昀斐等 [14]经筛选后得出最佳生根培
养基为 MS+NAA 0.5 mg/L+IAA 0.5 mg/L+IBA 1.0 mg/L,根较
粗,须根和绒毛较多,移栽成活率 100%。邓小翔 [15]进行的试
验表明,在配方为 MS+NAA 2.0 mg/L 的培养基中,土人参试
管苗根多且粗壮。
6 褐化、玻璃化及其防治
赵 俊等 [11]的研究中,土人参愈伤组织诱导及继代培养
后期褐化现象较明显,在培养基中添加 1 g/L 的活性炭可以
减缓褐化,但仍不能完全解决褐化问题。其他研究基本未出
现褐化现象,可能与对外植体的灭菌方式、时间以及诱导、
增殖培养天数有关。关于土人参在组织培养过程中愈伤组织
出现玻璃化现象未见文献报道,赖育菠等[13]研究不同培养基
配方对防止土人参愈伤组织玻璃化的效果,发现最佳培养
基为改良 MS (NH4+浓度减半 ,Ca2+浓度加倍 )+2,4-D 2.0
mg/L+NAA 2.0 mg/L+KT 0.5 mg/L+活性炭 1.0 g/L+蔗糖 30 g/L,
可在一定程度上防止土人参愈伤组织玻璃化的发生。
7 问题与展望
随着人们对土人参研究的深入开展以及对其利用价值
的逐步认识,其需求量也必将越来越大。土人参通过组织培
养能够迅速形成优质种苗而相关技术研究意义重大。目前土
人参组织培养中仍存在一些问题:对土人参的发根诱导与
培养仅在 20世纪 90年代有过初步的探索 [16],但对其发根无
性系的选育、次生代谢产物的定性定量分析和获取并无后
续的研究及相关报道;未对试管苗进行移栽大田试验,没有
后代植株的农艺形状进行调查分析;未利用组培方法对土
人参进行品种的遗传改良等 [20-21]。随着对土人参研究的不断
深入,以及各种现代生物技术手段的应用,期待这些问题能
得到解决,为将来其他研究的开展奠定基础。
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