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毛菍茎段离体培养



全 文 :Vol. 32 No.4
Dec. 2014
第 32卷 第 4期
2014年 12月
经 济 林 研 究
Nonwood Forest Research
收稿日期:2013-10-13
基金项目:广州市科技计划项目(11A63030233)。
作者简介:伍成厚(1968—),男,湖南绥宁人。教授级园林高级工程师,博士,主要从事园林植物组织培养方面的应用研究。
E-mail:1563538456@qq.com。
毛菍 Melastoma sanguineum Sims为野牡丹科
野牡丹属大灌木,分布于长江以南各省区,为海
拔 400 m以下酸性土壤中常见植物 [1],全株或叶
入药,具解毒止痛、生肌止血等功效 [2]。毛菍高
1.5~ 3.0 m,全株被长粗毛,叶卵状披针形,开
花期长,花朵硕大,花瓣粉红色或紫红色,果杯
状球形,密被红色长硬毛,是优良的观花和观果
植物,可作庭园孤植树、群植或行道树 [3-6]。
关于毛菍的研究当前主要集中在药效成分分
析 [7]、形态学观察 [8-9]和传粉生物学 [10]等方面,
有关其组织培养的研究仅限于种子培养 [11]。文中
采用毛菍枝条进行离体培养,以期探索出一条高
效的无性繁殖途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料取自广州市园林科学研究所培育的 2
年生毛菍容器袋苗,植株生长健壮、无病虫危害,
已经开花结实。在 2012年 4~ 5月剪取当年生新
梢作为试验材料。
1.2 试验方法
1.2.1 材料消毒与接种
将枝条剪除叶片后浸泡在加有洗洁精的洗涤
液中 10~ 20 min,用软毛刷洗净附着的尘土,再
用自来水冲洗 30 min。在超净工作台上,将冲洗
干净的枝条用 75%酒精浸润 30 s,然后转入 0.1%
毛菍茎段离体培养
伍成厚,郑慈真,代色平,孙砥柱,刘 文,黄春燕
(广州市园林科学研究所,广东 广州 510405)
摘 要:为加速优良母株的无性繁殖,以嫩梢茎段为材料,进行了毛菍快繁技术的研究。结果表明:离体培养
的毛菍茎段腋芽萌发后可以形成丛生芽,MS培养基添加 6-BA 0.3~ 2.0 mg/L时芽增殖系数达到 3.6~ 6.5倍;
在培养基 1/2MS+NAA0.1~ 0.5 mg/L中试管苗生根率均达到 100%;在水帘温室内只需常规管理,试管苗移栽
成活率超过 95.0%。培养基添加 300 mg/L活性炭对毛菍芽的增殖和根的诱导均产生不利影响。
关键词:毛菍;茎段;不定芽;试管苗;快速繁殖
中图分类号:S685 文献标志码:A 文章编号:1003—8981(2014)04—0147—05
Stem segment in vitro culture in Melastoma sanguineum Sims
WU Cheng-hou, ZHENG Ci-zhen, DAI Se-ping, SUN Di-zhu, LIU Wen, HUANG Chun-yan
(Guangzhou Institute of Landscape Gardening, Guangzhou 510405, Guangdong, China)
Abstract: In order to accelerate asexual propagation of superior mother plant, using tender stem segments as materials,
rapid propagation in Melastoma sanguineum Sims was studied. The results showed that cluster buds could form after
axillary buds in stem segments germinating, and multiplication coefficient reached 3.6-6.5 times when 0.3-2.0 mg/L 6-BA
was added into MS medium. The rooting rate of test-tube plantlets reached 100% in the 1/2 MS added with 0.1-0.5 mg/L
NAA. The survival rate of transplanted test-tube plantlets was over 95.0% through normal management in the greenhouse
with water curtain. Adding activated carbon 300 mg/L into the media would reduce the rates of bud multiplication and
root inducing in M. sanguineum Sims.
Key words: Melastoma sanguineum Sims; stem segment; adventitious bud; test-tube plantlet; rapid propagation
148 第 4期伍成厚,等:毛菍茎段离体培养
的 HgCl2 溶液中消毒 10 min,再用无菌水冲洗
5~ 6次后将枝条切成单芽带节茎段,并迅速接到
培养基上。启动培养基为MS+ 6-BA0.5 mg/L+
NAA0.01 mg/L,培养基添加精制白砂糖 3%、卡
拉胶 0.51%,pH值 5.8,121 ℃蒸汽灭菌 20 min。
1.2.2 芽的增殖
以离体萌发的腋芽进行芽的增殖试验。增殖
培养基为MS添加不同质量浓度的细胞分裂素(6-
BA)、生长素(NAA或 IBA)和活性炭,精制白
砂糖 3%、卡拉胶 0.51%,pH值 5.8。每个培养基
接种 10瓶,每瓶接种 5株,45 d后观察芽的增殖
效果。新芽的标准为芽点萌发并长出叶片。
新增芽数=总芽数-接种芽数;
新芽增殖倍数=新增芽数 /接种芽数。
1.2.3 不定根的诱导
切取长度大于 1 cm的毛菍芽苗在 1/2MS培养
基上进行不定根的诱导。1/2MS培养基即 MS基
本培养基中大量元素质量浓度降低 50%,添加不
同质量浓度的 NAA、IBA和活性炭,以及精制白
砂糖 2%、卡拉胶 0.52%,pH值 5.8。每个培养基
接种 10瓶,每瓶接种 5株。接种后 30 d观察试管
苗的生长状况,并计算生根率和平均根数。长度
在0.2 cm以上且直接从芽苗基部长出的根才计数,
而从这些根上分化出来的侧根统一不计数。
生根率= (生根苗数 /接种苗数 )×100%;
平均根数=根的总条数 /长根苗数。
1.2.4 试管苗的移栽
试管苗在水帘温室经过 15~ 20 d炼苗,用自
来水冲洗干净根部的培养基后移到 72孔穴盘中栽
植,基质采用进口泥炭,栽完后浇 1次水,然后
在水帘温室内常规管理。移栽 30 d后观察试管苗
成活情况,计算移栽成活率。
移栽成活率= (成活苗数 /观察苗数 ) ×100%。
2 结果与分析
2.1 毛菍芽的诱导和增殖
毛菍茎段离体培养后,切口处会产生轻微
褐变,经过 20~ 30 d培养茎段腋芽和顶芽均可
以萌发,在培养基 MS+ 6-BA0.5 mg/L+ NAA
0.01 mg/L上可以获得无菌芽(见图 1A)。
无菌芽经继代培养后,在基部腋芽区域由于萌
发众多不定芽而形成芽丛(见图 1B),也有在基部
黑色箭头标示离体培养的老芽,白色箭头标示新芽。
The black and white arrows showed the in vitro cultured shoots and new buds, respectively.
图 1 毛菍茎段离体培养
Fig. 1 Stem segment in vitro culture in M. sanguineum
149第 32卷 经 济 林 研 究
切口处形成丛芽的(见图 1C)。芽的增殖方式除形
成不定芽外,还可通过节间腋芽的萌发即诱导毛菍
每个节间的 2个腋芽萌发而得以实现(见图 1D)。
2.2 生长调节物质和活性炭对毛菍芽增殖的影响
毛菍无根苗在不加生长调节物质和活性炭的
MS培养基(对照)上,新芽增殖较少,增殖倍
数仅为 0.5,新芽全部为茎节腋芽萌发而来,且有
18.0%的芽苗长根(见表 1)。
培养基添加细胞分裂素和生长素后,芽的增殖
数量明显增加。当NAA质量浓度为 0.01 mg/L时,
随着 6-BA质量浓度从 0.1 mg/L提高到 2.0 mg/L
芽的增殖倍数也相应地从 1.4倍增至 6.5倍,即芽
的增殖倍数与 6-BA的质量浓度呈现明显的正相
关性。6-BA与 IBA0.01 mg/L搭配使用也取得类
似的培养效果(见表 1)。虽然 6-BA的质量浓度
越高芽的增殖倍数也越大,但当 6-BA质量浓度
达到 2.0 mg/L时新增的芽苗叶片和茎细小,出现
玻璃化苗,其形成的有效芽苗比率明显降低。在
MS+ 6-BA1.0 mg/L+ NAA0.01 mg/L培养基上
芽的增殖倍数为 5.9,而 MS+ 6-BA1.0 mg/L+
NAA0.01 mg/L+ AC300 mg/L培养基上增殖倍数
仅为 0.1,比对照的 0.5倍还低,且有 68.0%的无
根苗长根,显示培养基添加活性炭 300 mg/L,可
以抵消 6-BA对芽增殖的诱导效果。
表 1 生长调节剂和活性炭对毛菍离体培养芽增殖的影响†
Table 1 Effect of growth regulators and activated carbon on multiplication of buds in M. sanguineum
培养基编号
Medium No.
生长调节剂质量浓度
Mass concentration of
growth regulators /(mg·L-1)
接种数
Number of
inoculated
buds /株
新芽数
Number of
new buds
/个
增殖倍数
Multiplication
rate
生长情况
Growth status
6-BA NAA IBA
1(CK) 0 0 0 50 24 0.5 苗叶绿,少芽,有长根苗 9株和死苗 1株
2 0.1 0.01 0 50 72 1.4 苗叶绿,叶平展,少芽,新芽多由基部腋芽萌发
3 0.3 0.01 0 50 183 3.7 苗叶绿,叶平展,新增芽主要是腋芽萌发
4 0.5 0.01 0 50 261 5.2 苗叶绿,叶平展,腋芽多萌发,也有基部不定芽形成
5 1.0 0.01 0 50 295 5.9 苗叶绿,腋芽多萌发,基部形成芽丛
6 2.0 0.01 0 50 324 6.5 苗叶绿,腋芽多萌发,基部形成芽丛,少量苗有轻微玻璃化
7 1.0 0.01 0 50 6 0.1 苗叶绿,茎节伸长,苗多长根,长根苗 34株,有死苗 4株,极少新芽
8 0.1 0 0.01 40 62 1.6 苗叶绿,少芽,无长根苗,有死苗 1株
9 0.3 0 0.01 50 180 3.6 苗叶绿,叶平展,腋芽萌发
10 0.5 0 0.01 50 186 3.7 苗叶绿,叶平展,腋芽萌发
11 1.0 0 0.01 45 187 4.2 苗叶绿,叶平展,腋芽萌发,个别苗玻璃化
12 2.0 0 0.01 45 209 4.6 苗叶绿,叶平展,腋芽萌发,叶片接触培养基处都长出黄绿色至黄白色的愈伤组织,有少量苗玻璃化
† 7号培养基中添加 300 mg/L的活性炭。
300 mg/L active carbon has been added into the medium No.7.
2.3 毛菍不定根的诱导
毛菍无根苗在 MS基本培养基上有 18.0%的
芽苗长根,在 1/2MS培养基上不定根的诱导率达
到 54.0%(见表 2),表明降低培养基盐分浓度有
利于毛菍不定根的诱导。
在 1/2MS培养基添加生长素可以显著提高
不定根的诱导率。由表 2可以看出,在添加了
NAA0.1~ 0.5 mg/L的培养基中毛菍不定根的诱
导率均达到 100%,平均根数也达到 4~ 5条,并
有较多侧根的形成(图 1E)。IBA的诱导效果较
NAA差,在添加了 IBA0.1 mg/L的培养基上生根
率仅 86.0%,根条数 3.6,略低于 NAA0.1 mg/L处
理中的 3.9条。
在 1/2MS+ NAA0.3 mg/L培养基上添加活
性炭 300 mg/L后,不定根的诱导率从 100%降至
46.0%,表明活性炭抑制了毛菍茎段根的诱导。但
在 MS + 6-BA1.0 mg/L + NAA0.01 mg/L + AC
300 mg/L培养基上 68.0%的毛菍无根苗长根(见
表 1),显示活性炭对毛菍长根有很好的诱导作用。
前后 2次试验相互矛盾的结果揭示,活性炭对毛
菍不定根的诱导之所以产生促进或抑制作用是因
为活性炭吸附了培养基中的生长调节物质,并不
是活性炭本身对根的诱导有抑制或促进的作用,
即在生根诱导培养基加入 300 mg/L AC后由于活
性炭吸附了生长素从而不利于不定根的诱导。
2.4 毛菍试管苗的出瓶移栽
毛菍试管苗根系发达,在水帘温室内只需常
规管理,移栽成活率超过 95%(见表 3)。试管苗
150 第 4期伍成厚,等:毛菍茎段离体培养
移栽成活后,苗茎和叶柄由绿色变成紫红色,叶
片舒展,显示旺盛的生命力(见图 1F)。
3 讨 论
野牡丹科植物全世界约 240个属,3 000余
种,主要分布于世界各大洲热带或亚热带地区,
本科植物中许多种类除可作药用、食用外,多个
属种已被选育用于城市的园林绿化 [12]。随着其
园林开发应用的发展,野牡丹科植物的组织培养
日益受到人们的重视。利用带芽茎段进行快速繁
殖,因组培苗发生变异少,能保持野牡丹植株的
开花性状,对优良母株的快繁具有其它繁殖方式
不可取代的优越性。野牡丹属 Melastoma的野牡
丹 M. candidum[13]、 地 稔 M. dodecandrum[13-15]、
细叶野牡丹 M. intermedium[16]、印度野牡丹 M.
malabathricum[17]、展毛野牡丹 M. normale[18] 和
紫 毛 野 牡 丹 M. penicillatum[19], 以 及 金 锦 香
属 Osbeckia 的朝天罐 O. opipara[20]、肉穗草属
Sarcopyramis的肉穗草 S. nepalensis[21]和蒂牡花属
Tibouchina的角茎野牡丹 T. granulosa[22]等植物茎
段离体培养研究已获得成功,而毛菍尚未见此类
报道。毛菍为异花授粉植物,长期异花授粉导致
毛菍的基因型高度杂合,使毛菍实生苗个体表现
型之间产生差异,可以从中筛选性状优良的单株,
本试验中建立的茎段培养技术对于毛菍优株的快
繁并实现无性系化具有很好的应用前景。
本试验中毛菍芽的增殖有 2种方式,一是在
茎节基部腋芽区域或切口处形成不定芽并发育成
丛生芽(见图 1B、C);另一种方式是节间腋芽
萌发,即每个茎节的2个腋芽萌发实现芽的增殖(见
图 1D)。诱导节间腋芽萌发需要的激素质量浓度
较低,在低质量浓度的 6-BA(0~ 0.3 mg/L)条
件下即可诱导腋芽萌发,其增殖倍数在添加了 BA
0.3 mg/L和 NAA0.01 mg/L的培养基上达到 3.7,
在添加 BA0.3 mg/L和 IBA0.01 mg/L的培养基上
为 3.6倍。诱导茎节基部不定芽形成需要较高质量
浓度的 6-BA(0.5~ 2.0 mg/L),在高质量浓度
6-BA条件下节间腋芽也基本萌发,并由此获得较
高的增殖倍数。由于低质量浓度水平的 6-BA可能
发生变异的概率很低,从保持母株优良特性的角
度出发在芽增殖阶段尽可能降低细胞分裂素质量
浓度是非常必要的。在 BA0.3 mg/L时芽的增殖达
到 3倍以上,已经基本可以满足快繁对芽增殖倍
数的要求,因此毛菍芽的增殖方式以选择诱导腋
芽萌发较为适宜。
在木本植物组织培养中常使用到活性炭以减
表 2 生长素和活性炭对毛菍不定根诱导的影响†
Table 2 Effect of auxins and activated carbon on adventitious root induction in M. sanguineum
培养基编号
Medium No.
生长素 Auxin /(mg·L- 1) 总苗数
Total number of
seedlings /株
长根苗数
Number of seedlings
with roots/株
生根率
Rooting rate
/%
平均根数
Average number
of roots /条NAA IBA
13 0 0 (CK) 50 27 54.0 2.0±1.2
14 0.1 0 50 50 100.0 3.9±1.9
15 0.3 0 50 50 100.0 4.6±2.5
16 0.5 0 50 50 100.0 4.8±2.3
17 0 0.1 50 43 86.0 3.6±1.9
18 0 0.3 50 48 96.0 5.1±2.3
19 0 0.5 50 48 96.0 4.8±2.3
20 0.2 0.1 50 50 100.0 4.6±1.6
21 0.3 0 50 23 46.0 2.6±1.6
† 21号培养基中添加 300 mg/L的活性炭。
300 mg/L active carbon has been added into the medium No.21.
表 3 毛菍试管苗的移栽成活情况
Table 3 Survival status of transplanted test-tube plantlets in M. sanguineum
批次
No.
日期(年 -月 -日)Date (Y-M-D) 总苗数
Total number of
seedlings /株
成活苗
Number of survival
seedlings /株
成活率
Survival rate
/%
炼苗
Acclimatization
出瓶
Transplanting
观察
Observation
1 2013-05-02 2013-05-21 2013-06-21 360 354 98.3
2 2013-06-21 2013-07-04 2013-08-05 720 700 97.2
合计 Total 1 080 1 054 97.6
151第 32卷 经 济 林 研 究
轻褐变。在荔枝 Litchi chinensis[23]、核桃 [24]的茎
段离体培养中,添加活性炭对抑制褐变有一定效
果,在樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica[25] 的
成熟胚培养中附加活性炭对不定芽的生长与伸长
有良好的促进作用。在油茶 Camellia oleifera组培
试验中添加活性炭有利于幼苗的生长 [26],但不利
于小孢子的离体发育 [27]。在肉穗草长根试验 [21]中
培养基添加 1%活性炭时生根率达到 90%以上,
在本试验中,添加活性炭对毛菍不定芽的增殖和
不定根的分化均产生不利影响,因此毛菍组织培
养中活性炭应谨慎使用。
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[本文编校:闻 丽 ]