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濒危植物沼泽小叶桦组织培养技术及其在上海地区的中试



全 文 :第30卷第1期
2012年2月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.30No.1
 Feb.2012
文章编号:1671-9964(2012)01-0050  DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2012.01.009
收稿日期:2011-09-29
基金项目:国家科技支撑项目(2008BAJ10B0403)
作者简介:张群(1979-),男,硕士,工程师,研究方向:水生植物及城市湿地景观,E-mail:zq208@126.com
濒危植物沼泽小叶桦组织培养技术及
其在上海地区的中试
张 群
(上海市园林科学研究所,上海200232)
摘 要:为快速获得大量沼泽小叶桦苗,通过对茎尖进行丛生芽诱导、生根、移栽,成功获得了沼泽
小叶桦组培苗。研究了沼泽小叶桦外植体不同灭菌方法、培养基等因素对沼泽小叶桦组培的影响。
结果表明,10%次氯酸钠作为外植体消毒剂优于0.1%升汞,适宜的丛生芽诱导增殖培养基为 MS
+0.6mg/L 6-BA +3%蔗糖+0.7%琼脂,最佳生根培养基为 MS+3%蔗糖+0.7%琼脂。无
菌苗移栽在蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4的介质中,成活率达100%,生长良好。
关键词:沼泽小叶桦;组织培养;上海地区;中试
中图分类号:Q943.1    文献标识码:A
Tissue Culture of Endangered Plant Betula microphyla var.paludosa
and Its Pilotscale Experiment in Shanghai Area
ZHANG Qun
(Shanghai Landscape Gardening Research Institute,Shanghai 200232,China)
Abstract:A large number of seedlings of Betula microphylla var.paludosa was achieved by inducing
adventitious buds,rooting and transferring.The effects of different disinfection methods,culture medium
and proportions of transferring media on explants Betula microphylla var.paludosa were investigated.
The result showed that the disinfection effect of 10%sodium hypochlorite was better than 0.1% mercuric
chloride.The appropriate culture medium for adventitious bud inducing proliferation was MS+0.6mg/L
6-BA +30g/L sucrose+7g/L agar.The optimized rooting medium was MS+30g/L sucrose+7g/
L agar.The most effective medium for livability of asepsis sprout transferring of Betula microphylla var.
paludosa was vermiculite∶perlite∶peat=3∶3∶4,and its surviving rate reached 100%.Tissue culture
seedlings grew wel in Shanghai area.
Key words:Betula microphylla var.paludosa;tissue culture;Shanghai area;pilotscale experiment
    沼 泽 小 叶 桦 (Betula microphylla var.
paludosa)为桦木科(Betulaceae)桦木属(Betula)植
物,小乔木或灌木[1],生长于西北地区潮湿盐碱地
及盐沼泽附近,能大面积生于荒漠沼泽的独特生境,
其地理分布范围极为狭小,仅产于阿勒泰县内朗河
的下游,是盐碱地绿化和造林的重要树种[2,3]。因
第1期 张 群:濒危植物沼泽小叶桦组织培养技术及其在上海地区的中试
此开展沼泽小叶桦繁殖方面的研究,对推广和应用
尤为重要。
上海地区为典型滨海盐渍土土壤,植被种类稀
少,而新疆濒危植物沼泽小叶桦具有极强的抗盐特
性,可作为上海地区盐碱地绿化和造林的重要候选
树种之一。沼泽小叶桦一般用种子繁殖,为湿地的
指示灌木,但种源稀少,扦插成活率低,不能大量育
苗。因此,通过组织培养快速繁殖沼泽小叶桦是一
种非常有效的途径,可以极大地提高其繁殖系
数[4-5],为上海盐碱地绿化提供大量苗木。我国对
沼泽小叶桦的组织培养技术研究较少,主要是对沼
泽小叶桦的芽诱导增殖阶段和诱导生根阶段两方面
分别进行研究,而对其完整的从初代培养到移栽及
中试全过程研究的较少[6]。本研究通过对沼泽小叶
桦茎尖进行丛生芽诱导、生根、移栽,成功获得完整
沼泽小叶桦组培苗。研究了外植体不同灭菌方法、
不同激素浓度、不同移栽介质配比等因素对沼泽小
叶桦组培的影响,从而获得一套较完善的沼泽小叶
桦微繁技术。
1 材料与方法
1.1 材料
将沼泽小叶桦从原产地移植到上海市园林科学
研究所邬桥基地,种植半年后,从基地选用长势旺
盛、健壮、半木质化的带芽枝条,去掉叶片,剪断为
5cm节段作为外植体。
1.2 方法
1.2.1 外植体不同消毒方法 
将沼泽小叶桦外植体用洗洁精轻轻搓洗,再用
流水冲洗2~3h,去除枝条表面污物。转移到超净
工作台上,剪为长2cm左右的带芽茎段,放入无菌
三角瓶中。先用70%的酒精浸泡1min,进行以下
几种灭菌处理:(1)用0.1%升汞消毒8min,最后用
无菌水洗3~6次;(2)用0.1%升汞消毒15min,最
后用无菌水洗3~6次;(3)用0.1%升汞消毒
20min,最后用无菌水洗3~6次;(4)用10%次氯
酸钠消毒6min,最后用无菌水洗3~6次;(5)用
10%次氯酸钠消毒8min,最后用无菌水洗3~6
次;(6)用10%次氯酸钠消毒12min,最后用无菌水
洗3~6次。考察该6种消毒方法对沼泽小叶桦外
植体灭菌的效果。
1.2.2 启动培养基(芽诱导萌发培养基)的筛选 
试验设计5种外植体芽诱导萌发培养基:MS、
MS+0.1mg/L 6-BA、MS+0.25mg/L 6-BA、
MS+0.5mg/L 6-BA、MS+1.0mg/L 6-BA,研
究促使沼泽小叶桦外植体芽诱导萌发合适的6-BA
激素浓度,筛选出沼泽小叶桦组织培养适宜的启动
培养基。
1.2.3 从生芽诱导培养基的筛选 
设计 5 种丛生芽诱导培养基:MS、MS +
0.2mg/L 6-BA、MS+ 0.4mg/L 6-BA、MS+
0.6mg/L 6-BA、MS+0.8mg/L 6-BA,研究促使
沼泽小叶桦丛生芽诱导萌发合适的6-BA激素浓
度,筛选出沼泽小叶桦组织培养适宜的增殖培
养基。
1.2.4 生根培养基的筛选 
将沼泽小叶桦经增殖培养获得的丛生芽分离,
转移至生根培养基培养,生根培养基设计以下5种:
MS、1/2MS、1/2MS+0.2mg/L NAA、1/2MS+
0.1mg/L NAA、1/2MS+0.05mg/L NAA,通过
沼泽小叶桦无菌苗在培养基上诱导生根的情况筛选
出合适的生根培养基。
1.2.5 炼苗及不同移栽介质的筛选 
5月上旬,当沼泽小叶桦无菌苗长出2~3条约
1.0cm左右长的不定根时,将沼泽小叶桦无菌苗移
出培养室,在玻璃温室的自然光下,不开瓶炼苗
14d,当不定根长至3cm左右后,开瓶炼苗7d。之
后用镊子小心取出生根苗,洗净根上的培养基,用
1 000~1 500倍的适乐时药剂浸泡10~20min,然
后移栽至灭菌过的4种不同配方的基质中:(1)珍珠
岩,(2)蛭石,(3)细沙,(4)蛭石∶珍珠岩∶草炭=
3∶3∶4。移栽前先用同浓度适乐时药剂淋透基质放
置1d再使用。移苗后保证环境湿度60%~80%,
温度26~28℃。每隔2d观察移栽苗的生长情况,
30d后统计移栽苗的成活率。
1.2.6 培养条件 
实验所采用的基本培养基为 MS培养基,附加
激素,每升培养基加糖30g,琼脂7g,pH 值调为
5.8~6.0。组培室温度条件为24~26℃,光照度为
2 000~3 000lx,光照时间为14或16h/d[7]。
萌发率、芽增值系数、生根率、生根系数的计算
方法:
萌发率=(萌发株数/接种株数)×100%
芽增殖系数=增殖后有效芽数/接种芽数
生根率=(生根株数/接种株数)×100%
生根系数=生根总数/生根株数
15
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第30卷
2 结果与分析
2.1 外植体经不同消毒方法处理之后的污染情况
6种消毒方法处理的沼泽小叶桦外植体接种后
情况如下。
由表1可见,10%次氯酸钠8~12min处理效
果最理想,污染率达到一个相对较低的水平。0.1%
表1 不同消毒方法的污染情况
Tab.1 Polution level of different disinfection methods on explants Betula microphylla
编号
No.
消毒方法
Methods of disinfecton
时间/min
Time
接种芽数
Shoots number
污染芽数
Number of poluted
shoots
污染率/%
The rate of
polution
1 0.1%
升汞
0.1% mercuric chloride
8  50  47  94.0
2 0.1%
升汞
0.1% mercuric chloride
15  50  40  80.0
3 0.1%
升汞
0.1% mercuric chloride
20  50  32  64.0
4 10%
次氯酸钠
10%sodium hypochlorite
6  30  14  46.0
5 10%
次氯酸钠
10%sodium hypochlorite
8  30  10  33.0
6 10%
次氯酸钠
10%sodium hypochlorite
12  30  8  25.0
升汞和10%次氯酸钠都随着消毒时间的延长污染
率呈现降低的趋势。
2.2 启动培养基的筛选
植物生长调节素6-BA(6-苄氨基嘌呤)在诱导
植物愈伤组织发生和芽的形成方面有重要作用,由
表2可以看出当6-BA浓度为1.0mg/L时,外植体
萌发率最高 。随着6-BA激素的增加,外植体萌发
率也随之递增。因此沼泽小叶桦外植体最适的启动
培养基可选 MS+1.0mg/L 6-BA。
表2 不同浓度6-BA对沼泽小叶桦外植体诱导的影响
Tab.2 Effects of 6-BA with different concentrations on
the induction of explants in Betula microphylla
编号
No.
6-BA
/(mg·L-1)
接种芽数
Shoots
number
萌发芽数
Number of shoot
germination
萌发率/%
Rate of
germination
1  0  60  0  0
2  0.1  60  0  0
3  0.25  62  4  6.5
4  0.5  59  10  16.9
5  1  65  60  92.3
2.3 不同6-BA激素浓度对沼泽小叶桦组培苗丛
生芽诱导(增殖培养)的影响
将沼泽小叶桦经原代培养获得的沼泽小叶桦无
菌苗进行增殖培养,通过增殖培养形成的丛生芽获
得大批沼泽小叶桦无菌苗,实现沼泽小叶桦的无性
扩大繁殖。由表3可以看出当6-BA为0~0.2mg/
L时,没有出现丛生芽,当高于0.2mg/L时,开始
出现丛生芽的生长,且随着浓度的增加,芽增殖系数
也逐渐递增,芽的生长也越来越瘦弱,6-BA浓度为
0.6mg/L时,芽生长势最好,增殖系数也较适中,因
此沼泽小叶桦丛生芽诱导合适的培养基为 MS+
0.6mg/L 6-BA。图1展示了沼泽小叶桦在添加
0.6mg/L 6-BA与无添加6-BA 的 MS上的增殖
情况。
2.4 不同NAA激素浓度对沼泽小叶桦无菌苗诱导
生根的影响
将获得的大量健壮沼泽小叶桦丛生芽接种至生
根培养基上,让其长出发达、健康的根系,形成完整
沼泽小叶桦苗植株,用于后期移栽。在组织培养中,
通过器官发生途径产生再生植株的基本方式有3
种[8]:一是先分化芽,待芽伸长后在其幼茎基部长
根,形成完整植株。这种方式在木本植物组织培养
中较为普遍;二是先分化根,再在根上产生芽而形成
完整植株;三是愈伤组织的不同部位分别形成根和
芽,然后二者的维管组织互相连接形成完整植株。
本实验的结果符合第一种情况。
根据前人研究成果试验设计了5种生根培
养基[9]。NAA在诱发不定根形成中有重要作用,但
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第1期 张 群:濒危植物沼泽小叶桦组织培养技术及其在上海地区的中试
表3 不同浓度的6-BA激素对沼泽小叶桦试管苗增殖的影响
Tab.3 Effects of 6-BA with different concentrations on shoot proliferation in vitro in Betula microphylla
编号
No.
6-BA
/(mg·L-1)
接种芽数
Shoots
number
丛生芽数
Number of
multiple shoots
芽增殖系数
Coefficient of shoot
proliferation
丛生芽特征
Character of
multiple shoots
1  0  30  30  1.0 无丛生芽生长
2  0.2  30  30  1.0 无丛生芽生长
3  0.4  30  62  2.1 茎短,叶片色正常
4  0.6  30  109  3.6 茎长度适中,健壮叶片色正常
5  0.8  30  172  5.7 茎细长,瘦弱,叶色浅绿
图1 沼泽小叶桦在添加6-BA(左)与无
添加6-BA(右)的 MS上的增殖情况
Fig.1 The comparison of shoot proliferation in medium
with 6-BA(left)or without 6-BA(right)
由表4可以看出,在3种含有 NAA的培养基中沼
泽小叶桦外植体植株几乎没有生根,且生出的不定
根细弱,根本无法满足移栽成活要求,而在不含有
NAA的 MS培养基上沼泽小叶桦外植体植株生出
的不定根强壮,30d根系长度最长可达5.0cm,表
明激素 NAA抑制了沼泽小叶桦外植体植株的生
根,其无菌苗生根培养基可选择没有添加任何激素
的 MS培养基。
2.5 炼苗及不同移栽介质对沼泽小叶桦组培苗移
栽成活的影响
不同移栽介质由于其透水性、透气性、营养组成
等方面的差异严重影响组培无菌苗的移栽成活率,
本研究选择了4种沼泽小叶桦无菌苗移栽介质,研
究了沼泽小叶桦无菌苗在其上的生长情况。4组介
表4 不同NAA激素浓度对沼泽小叶桦试管苗生根的影响
Tab.4 Effects of NAA with different concentrations on rooting in vitro in Betula microphylla
编号
No. NAA
/(mg/L)
接种株数
Shoots number
生根总数
Roots number
生根系数
Coefficient of rooting
根系平均长度/cm
Average length
of roots
根系特征
Character of roots
1 MS  30  104  3.5  3.5 粗壮,较长
2  1/2MS  30  46  1.5  1.1 细弱
3  1/2MS+ NAA0.05  30  20  0.7  0.5 细弱
4  1/2MS+ NAA0.1  30  16  0.5  0.7 细弱
5  1/2MS+ NAA0.2  30  12  0.4  0.5 细弱
质的移栽苗每日用1/10MS营养液喷洒和浇灌。
通过表5可以看出沼泽小叶桦组培苗在介质蛭石与
蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4上存活率达100%,较珍
珠岩、细沙单独使用效果好。尽管沼泽小叶桦无菌
苗在介质蛭石与蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4上存活
率都达到100%,但从长远上考虑复合介质蛭石∶珍
珠岩∶草炭=3∶3∶4的营养组成比较合理,该介质组
成中的珍珠岩起到调节介质孔隙度的作用,草炭所
含有的丰富有机质起到给植株提供营养物质等作
用。因此认为介质蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4为沼
泽小叶桦无菌苗较适合的移栽介质。当沼泽小叶桦
移栽苗在介质蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4上长至20
cm左右高时,将其转移至大盆盆栽。图2为沼泽小
叶桦组培苗从2010年12月移栽,栽植6个月之后
的生长状况。
2.6 沼泽小叶桦组培苗在上海崇明东滩的中试
试验
为进一步了解沼泽小叶桦组培苗的实际应用前
景,在上海崇明东滩对沼泽小叶桦组培苗进行了中
试研究。通过前期对沼泽小叶桦组培苗存在抗盐特
性的初步研究,2011年5月将经组织培养获得的
200棵平均高度约70cm的沼泽小叶桦组培苗种植
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书上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第30卷
表5 不同介质对于沼泽小叶桦试管苗移栽成活率的影响
Tab.5 Effects of different transpalnted medium on the
surviving rate in vitro in Betula microphylla
编号
No.
基质
Medium
总数
Sum
成活数
Survived
seedlings
成活率%
Rate of
suviving
1 珍珠岩Perlite  36  31  86.0
2 蛭石Vermiculite  36  36  100.0
3 细沙Sand  36  27  75.0

蛭石∶珍珠岩∶草炭=3∶3∶4
Vermiculite∶Perlite∶Peat=3∶3∶436  36  100.0
图2 沼泽小叶桦无菌组培苗在移栽之后成活且长势良好
Fig.2 The seedlings of Betula microphylla
grew wel after being transplanted
于上海崇明东滩土壤,3个月之后对沼泽小叶桦组
培苗的生长状况进行调查。调查结果发现,沼泽小
叶桦组培苗存活率高达94.0%,生长良好的植株约
占42.7%,植株平均高度升高至90cm。中试试验
结果表明,沼泽小叶桦组培苗可以在上海滨海盐渍
土上存活且生长,但沼泽小叶桦组培苗优势率进一
步的提高可能需要更长时间对上海滨海盐渍土环境
的适应及驯化。为更深入了解沼泽小叶桦在原产地
新疆和引种地上海两地的生长差异性,对两区域的
土壤性质指标进行了选择性测定比较,测定结果见
表6。
3 讨论
本试验使用健壮沼泽小叶桦枝条的带芽茎段,
而以往研究较多取用休眠枝为外植体,萌发周期较
长,长势较弱。此外,由于沼泽小叶桦枝条上密布许
多短而密的白色柔毛及黄色的树脂腺体,且采于
自然环境中,自身附带的污染物较多,一般使用升汞
表6 崇明东滩及沼泽小叶桦新疆原产地土壤性质比较
Tab.6 The comparison of soil from Chongming Dongtan and Sinkiang place of origin
地点Site  pH
EC
/(mS·cm-1)
全盐量/
(g·kg-1)
Total salt
钠离子/
(g·kg-1)
Na+
氯离子/
(g·kg-1)
Cl-
重碳酸氢根/
(g·kg-1)
HCO3-
新疆原产地Sinkiang  7.79  0.16  2.72  0.12  0.19  1.60
崇明东滩Chongming Dongtan  8.34  0.45  1.46  0.22  0.60  0.45
灭菌,但利用升汞对外植体进行灭菌容易造成材料
死亡率高,对环境污染严重,故不提倡使用;次氯酸
钠灭菌效果好、对环境污染较小、使用方便,可作为
沼泽小叶桦外植体灭菌剂的选择。
植物组培育苗在濒危植物的营救以及种质资源
的保存等方面有着不可替代的地位。沼泽小叶桦为
新疆特有的濒危种,仅存于新疆阿勒泰地区,是一种
抗盐能力极强的树种。上海为典型的滨海盐渍土土
壤,沼泽小叶桦在上海滨江盐碱地造林绿化方面的
应用研究具有重要意义。上海地区进行沼泽小叶桦
组培苗的培育不仅可以为将来上海沿江造林绿化提
供优质苗木,也为沼泽小叶桦的种质资源保存提供
广阔的空间。本研究成功摸索一套沼泽小叶桦组培
及移栽技术,其外植体宜选择健壮的带芽茎段,外植
体启动培养基为 MS+1.0mg/L 6-BA +3% 蔗
糖+0.7%琼脂,丛生芽增殖培养基为 MS+0.6
mg/L 6-BA+3% 蔗糖+0.6%琼脂,生根培养基为
MS+3%蔗糖+0.7‰琼脂,最佳移栽介质为蛭石∶
珍珠岩∶草炭=3∶3∶4。后期的崇明东滩示范地中试
试验结果表明沼泽小叶桦组培苗在上海滨海盐渍土
上存活率高,在上海地区应用前景广阔。上海是典
型滨海盐渍土土壤,(见表6),上海崇明地区土壤
pH、钠离子、氯离子明显高于沼泽小叶桦原产地,可
能是导致沼泽小叶桦组培苗虽然在崇明地区存活率
高但生长良好率低的原因,其中高浓度的氯化钠对
沼泽小叶桦组培苗造成盐胁迫。电导率不仅与温度
有关,还与溶液离子组成有关,崇明东滩的EC值虽
然高于新疆原产地,但其全盐量却并不高于新疆原
产地,表明两地区土壤离子组成存在较大的差异性,
新疆原产地土壤重碳酸氢根离子含量很高,达到了
1.60g/kg。除上述研究外沼泽小叶桦组培苗与实
生苗在上海地区生长特性的比较等也都需要进行进
一步的相关研究,为将来沼泽小叶桦在上海地区的
成功引种提供必要的技术支撑。
(下转第60页)
45
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第30卷
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