免费文献传递   相关文献

双片苣苔的离体培养



全 文 :西北林学院学报 2016,31(3):165~169
Journal of Northwest Forestry University
  doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2016.03.28
双片苣苔的离体培养
 收稿日期:2015-12-02 修回日期:2016-01-16
 基金项目:广东省林业科技创新项目(2015KJCX037);绍兴文理学院校级项目(2014LG1018);绍兴文理学院元培学院院级项目
(Z20150014)。
 作者简介:罗 洁,女,硕士,研究方向:植物应用和植物造景。E-mail:lj26wlxy@163.com
*通信作者:杨 国,男,硕士,研究方向:植物资源开发。E-mail:ygelite@163.com
罗 洁1,杨 国2*,陈红锋3
(1.绍兴文理学院 元培学院,浙江 绍兴312000;2.绍兴文理学院 生命科学院,浙江 绍兴312000;
3.中国科学院 华南植物园,广东 广州510650)
摘 要:以珍稀植物双片苣苔(Didymostigma obtusum)叶片和叶柄为外植体,以 MS为基本培养
基,研究了外植体的消毒方式,不同生长调节剂及其组合对不定芽诱导及生根的影响,探讨不同光
照、pH、叶片放置方式等因素对不定芽诱导的影响。结果表明:适量的链霉素有利于外植体消毒,
叶片诱导不定芽发生的适宜培养基为MS+2.0μmol·L
-1 TDZ+0.2μmol·L
-1 NAA,叶柄诱导
不定芽发生的适宜培养基为 MS+2.0μmol·L
-1 TDZ+1.0μmol·L
-1 BA,pH为5.6~6.0,叶
背面朝下接种有利于叶片不定芽的诱导发生,适当增强光照有利于芽苗的生长;适宜生根培养基为
1/2MS+2μmol·L
-1 IBA+2μmol·L
-1 NAA,生根率达100%,根系生长较好;试管苗移栽到腐
殖质和黄泥(2∶1)的混合基质中,置于半荫温室中,成活率达100%。
关键词:双片苣苔;珍稀植物;离体快繁;组织培养
中图分类号:S722.89   文献标志码:A   文章编号:1001-7461(2016)03-0165-05
Rapid Propagation in vitro of Didymostigma obtusum
LUO Jie1,YANG Guo2*,CHEN Hong-feng3
(1.Shaoxing University,Academy of Yuanpei,Shaoxing,Zhejiang312000 China;2.Shaoxing University,Academy of Life Science,
Shaoxing,Zhejiang312000,China;3.South China Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou,Guangdong510650,China)
Abstract:Leaves and petioles of Didymostigma obtusum were used as explants for rapid propagation.The
effects of different cultural conditions on the formation of adventitious buds were examined,such as ilumi-
nation,pH,disinfection method,plant growth regulators and their combinations,explant orientation for in-
duction.The results showed that streptomycin was beneficial to sterilization,the MS medium combined
with 2.0μmol·L
-1 TDZ and 0.2μmol·L
-1 NAA was most suitable for shoot organogenesis from leaf
explants,and the MS medium combined with 2.0μmol·L
-1 TDZ and 1.0μmol·L
-1 BA was the best for
shoot organogenesis from petiole explants,leaf explants placed with adaxial side in contact induced more
adventitious shoots.MS medium contained 2.0μmol·L
-1 TDZ and 0.2μmol·L
-1 NAA was the best for
multiplication and growth of adventitious buds,the optimal pH was 5.6-6.0,growth of adventitious buds
was improved by increasing light intensity.Rooting of shoots was achieved on medium on half-strength MS
salts and supplemented with 2μmol·L
-1 IBA and 2μmol·L
-1 NAA.Plantlets were transplanted to pot-
ting mixture(1∶2,yelow soil∶humus)in half-shadow greenhouse with about 100%survival percentage.
Key words:Didymostigma obtusum;rare plant;in vitro culture;rapid propagation
  苦苣苔科(Gesneriaceae)植物大多株型秀美、花
色艳丽,有较高观赏价值,国外已选育出大量优秀观
赏花卉,如大岩桐属、非洲堇属、芒毛苣苔属等,在世
界各地得到广泛的应用[1],中国野生的苦苣苔科资
源极为丰富,但开发利用较少。双片苣苔(Didy-
mostigma obtusum)是双片苣苔属多年生草本,叶片
正面深绿,叶背紫红色,花冠蓝紫色略带些黄白色,
开花时异常美丽,有极高的观赏价值,在广东、福建
等地有少量分布,生境受人为干扰比较严重,为我国
易危种植物[2]。双片苣苔属为中国特有属,对研究
苦苣苔科系统演化与亲缘关系有较大的科学价
值[3]。双片苣苔野外种群数量少,种子较小,而且分
布在贫瘠山地中,自然条件下自我更新能力较差。
本研究以双片苣苔叶片为材料,研究该植物的组织
培养和植株再生体系,旨在为该物种的大规模繁殖、
保护和利用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料及培养条件
供试材料双片苣苔小苗采集于广东省南昆山
(113°91′E、23°64′N)。以 MS[4]为基本培养基,附加
蔗糖30g·L-1,琼脂5.5g·L-1,pH 5.8,附加多
种植物生长调节剂,所有培养基均在121℃条件下
高压灭菌15min,培养室温度(25±1)℃,光照40
μmol·m
-2·s-1,光周期12h·d-1。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体消毒 取带叶柄的叶片为外植体,用
软毛刷轻刷叶面,自来水洗净后,在超净工作台上用
75%乙醇擦拭30s,再用0.1% HgCl2 溶液分别消
毒5、6min与7min,2% NaClO溶液消毒15min,
外植体用2% NaClO溶液消毒15min,无菌水清洗
干净,再用1%链霉素(重庆永川农药有限公司)溶
液消毒20min(表1),无菌水冲洗5次,无菌纸将水
吸干,将叶片接种至不含植物生长调节剂的 MS培
养基上。
1.2.2 不定芽的诱导和生长 以无污染的双片苣
苔叶片和叶柄为外植体,将叶片剪成0.7cm×0.7
cm的小块,叶柄长1cm,依次接入9种诱导培养基
(表1):MS为对照,2.0μmol·L
-1 BA (6-Benzy-
ladeneine),2.0μmol·L
-1 TDZ (Thidiazuron),
2.0μmol·L
-1 KT(Kinetin),2.0μmol·L
-1 TDZ
+0.2μmol·L
-1 NAA,2.0μmol·L
-1 BA+0.2
μmol·L
-1 NAA,2.0μmol·L
-1 KT+0.2μmol·
L-1 NAA,2.0μmol·L
-1 TDZ+1.0μmol·L
-1
BA,2.0μmol·L
-1 BA+1.0μmol·L
-1 TDZ(表
2)。培养30d后,观察外植体生长状况,统计不定
芽诱导情况及每个外植体诱导的芽数量。
芽诱导率=分化出芽的外植体数/未污染的外
植体总数×100% (1)
每处理统计20个外植体,重复3次。将较大的
丛芽切割成小丛芽(4~6芽·丛-1),接入含0.5
μmol·L
-1 BA的 MS培养基中继代培养和生长。
1.2.3 生根和移栽 选取高3cm左右的芽苗,将
基部清洗干净,接入不同的生根培养基,1/2MS(对
照),1/2MS+2.0μmol·L
-1 IBA(Indole-3-butyr-
ic acid),1/2MS+2.0μmol·L
-1 NAA (α-Naph-
thaleneacetic acid),1/2MS+2.0μmol·L
-1 IBA+
2.0μmol·L
-1 NAA。20d后观察结果,记录植株
生长状况并计算生根率。将生根的小苗移栽至遮阴
温室的混合基质(腐殖质∶黄泥=2∶1)中,每4d
浇1次水,30d后观察幼苗生长状况,并计算成活
率。
1.2.4 不同光照强度对不定芽诱导和生长的影响
 以 MS+2.0μmol·L
-1 TDZ+0.2μmol·L
-1
NAA为基本培养基,叶片外植体培养瓶分别放入
光照为0、40μmol·m
-2·s-1、70μmol·m
-2·
s-1、130μmol·m
-2·s-1的培养室,培养30d后,
观察不定芽的生长状况,统计不定芽的诱导率和个
数。
1.2.5 不同pH对双片苣苔不定芽诱导和生长的
影响 以 MS+2.0μmol·L
-1 TDZ+0.2μmol·
L-1 NAA为基本培养基,叶片外植体分别接种在
pH5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4与6.6的诱导
培养基,培养30d后,观察不定芽的生长状况,统计
不定芽的诱导率和个数。
1.2.6 叶片不同放置方式对不定芽诱导的影响 
以 MS+2.0μmol·L
-1 TDZ+0.2μmol·L
-1
NAA为培养基,叶片背面贴向培养基和叶正面贴
向培养基2种方式进行培养,培养20d与40d后,
统计不定芽的诱导率和数量(表5)。
1.3 数据分析
每处理20个外植体,重复3次。数据分析和数
据处理采用Excel 2007和SPSS16.0软件,同列数据
后不同小写英文字母表示经LSD法检验差异显著(p
<0.05),百分数的差异显著性分析经过反正弦转换。
2 结果与分析
2.1 不同消毒处理对外植体的影响
0.1% HgCl2 溶液消毒的外植体污染率随消毒
时间的增加而降低,但成活率均较低,最高仅为
2.5%,可见双片苣苔叶片和叶柄对 HgCl2 溶液较
敏感,容易致死。当单独使用2% NaClO溶液消毒
15min时,成活率显著提高,成活率达54.8%,但污
染率为51.2%,2% NaClO溶液和1%链霉素溶液
结合使用时能减低外植体的污染率,保证较高成活
率,成活率约为63.5%(表1)。
661 西北林学院学报 31卷 
表1 不同消毒处理对外植体消毒效果的影响
Table 1 Effect of disinfection on shoot organogenesis from
leaf and petiole explants
消毒处理 污染率/% 成活率/%
0.1% HgCl2溶液5min  88.9  1.1b
0.1% HgCl2溶液6min  65.5  2.5b
0.1% HgCl2溶液7min  20.0  1.7b
2% NaClO溶液15min  51.2  54.8a
2% NaClO溶液15min+1%链
霉素溶液20min
24.6  63.5a
2.2 不定芽的诱导和生长
叶片和叶柄外植体在不含激素的 MS对照培养
基上培养30d后,不定芽的诱导率为46.3%,平均
每个外植体产生不定芽12.6个;单独使用TDZ培
养20d后,叶柄愈伤化,有少许不定芽在绿色的愈
伤组织表面形成(图2A),当2μmol·L
-1 TDZ和1
μmol·L
-1 BA结合使用时,叶柄不定芽诱导效果
最明显,诱导率达85.9,每个外植体产生不定芽
23.0个(表2);当 MS培养基中添加一些植物生长
激素时,叶片不定芽的诱导率都得到大幅提高,细胞
分裂素(TDZ、BA、KT)和生长素NAA结合使用比
其单独使用效果更佳,2μmol·L
-1 TDZ和0.2
μmol·L
-1 NAA结合利于不定芽的诱导,平均每
个外植体产生不定芽达44.6个(图2B);将大的丛
芽切割成小丛芽(4~5芽·丛-1),接入含0.5μmol
·L-1 BA的 MS培养基继代,20d后,芽苗长大(图
2C),可用于生根培养。
表2 不同生长调节剂对双片苣苔不定芽诱导的影响
Table 2 Effect of growth regulators on shoot organogenesis from leaf and petiole explants of D.obtusum
植物生长调节剂
/(μmol·L-1)
叶片外植体
诱导率/% 平均芽数/外植体
叶柄外植体
诱导率/% 平均芽数/外植体
0  46.3b 12.6d 19.4c 4.4d
KT2.0  84.8a 23.7c 64.7b 8.3c
BA2.0  92.7a 27.3c 79.8a 15.4b
TDZ2.0  92.9a 28.6c 82.6a 16.8b
BA2.0+NAA0.2  93.4a 36.3b 80.9a 15.7b
KT2.0+NAA0.2  94.0a 28.1c 78.1a 15.0b
TDZ2.0+NAA0.2  98.4a 44.6a 84.7a 17.4b
BA2.0+TDZ1.0  98.2a 35.6b 79.2a 16.8b
TDZ2.0+BA1.0  98.9a 36.9b 85.9a 23.0a
2.3 不同生长调节剂对生根与移栽的影响
对照生根率为71.6%,生根系数仅4.9;添加适
量的生长素的生根培养基能提高双片苣苔的生根率
和生根系数,2μmol·L
-1 IBA 和2μmol·L
-1
NAA结合使用,生根效果最好,生根11.9条,根系
较健壮(表3、图2D)。将苗高3cm以上的生根幼
苗移栽到腐殖质和黄泥(2∶1)的混合基质中,置于
半荫温室里面,60d后,成活率达100%(图2E)。
表3 双片苣苔生根培养
Table 3 Root formation of D.obtusumafter 20-day culture
生长素
/(μmol·L-1)
生根
/%
生根数/外植体
0  71.6b 4.9c
IBA2.0  100.0a 8.2b
NAA2.0  100.0a 7.6b
IBA2.0+NAA2.0  100.0a 11.9a
2.4 不同光照、pH、放置方式对双片苣苔叶片不定
芽诱导和生长的影响
  在黑暗环境中,不定芽的诱导数量较少,仅为
20.8,且不定芽发育不良,多为黄化苗;当光照强度
增加时,不定芽诱导率和平均不定芽数量也随之增
加,但并无显著性差异,但当光照为130μmol·m
-2
·s-1时,芽苗生长状况最佳(表4)。但光照的强弱
对不定芽诱导率和数量影响不大,适当增强光照,具
有壮苗的效果。
表4 不同光照对双片苣苔叶片不定芽发生的影响
Table 4 Effect of light on shoot organogenesis from leaf
explants of D.obtusum
光量子数
/(μmol·m-2
·s-1)
诱导率
/%
平均芽数
/外植体
生长状况
0.0  87.7a 20.8b 芽苗发育不良,黄化
40.0  94.0a 43.2a 芽苗较细,叶片较小,黄绿色
70.0  96.5a 45.9a 芽苗中等,叶片中等,黄绿色
130.0  94.5a 47.5a 芽苗粗壮,叶片较大,青绿色
随着诱导培养基的pH 升高,不定芽的诱导率
和不定芽数量总体呈先上升后下降的趋势,当pH
为5.6时,不定芽的诱导率和数量达到最大值,偏酸
性的培养基更利于双片苣苔不定芽的诱导。所以,
当培养基pH为5.6-6.0时,有利于不定芽的发生
(图1)。
761第3期 罗 洁 等:双片苣苔的离体培养
图1 不同pH对双片苣苔叶片不定芽诱导的影响
Fig.1 Effect of pH on shoot organogenesis from leaf explants of D.obtusum
注:A:叶柄在 MS+2.0μmol·L-1 TDZ+1.0μmol·L-1 BA培养基上培养30d后,愈伤组织形成的不定芽;B:叶片在 MS+2.0μmol·L-1
TDZ+0.2μmol·L-1 NAA培养基上培养30d后,叶表面形成的叶状不定芽;C:不定芽在 MS+0.5μmol·L-1 BA培养基上增殖和生长;
D:在1/2MS+2.0μmol·L-1 IBA+2.0μmol·L-1 NAA培养基上培养20d生根;E:移栽到混合基质(腐殖质∶黄泥土=2∶1)中,2个月后
长大的植株,标尺3mm。
图2 双片苣苔(D.obtusum)叶片和叶柄组织离体快繁
Fig.2 Micropropagation via leaf and petiole explants of D.obtusum
  双片苣苔叶片不同的放置方式对不定芽诱导具
一定影响,叶背面向下接种培养时,平均每个外植体
不定芽的数量为35.8,而叶正面向下接种培养时,
平均每个外植体不定芽的数量仅为23.2,差异较显
著(表5)。
3 结论与讨论
苦苣苔科植物离体培养时可以使用多种不同外
植体,大岩桐[5]和非洲紫罗兰[6]以叶片和叶柄外植
表5 不同叶片放置方式对不定芽诱导的影响
Table 5 Effect of leaf orientation on shoot organogenesis
of D.obtusum
外植体
放置方式
培养20d
诱导率/%
平均芽数
/外植体
培养40d
诱导率/%
平均芽数
/外植体
叶正面朝下 85.7a 35.8a 98.7a 55.8a
叶背面朝下 84.0a 23.2b 95.5a 36.2b
体、海角樱草[7]以叶片和花瓣为外植体,通过不定芽
861 西北林学院学报 31卷 
或体细胞胚诱导都建立了离体快繁体系。本研究发
现双片苣苔叶片外植体的诱导系数较叶柄的高,叶
片是较适宜的外植体。
双片苣苔叶片和叶柄有较多柔毛,不易消毒,如
何建立无菌体系成为了本试验的关键。使用适量的
抗菌素溶液辅助消毒,效果较好。在芍药[8]和红
掌[9]的外植体消毒中也有类似的发现。
外植体的不同放置方式对不定芽或体细胞胚的
诱导有较大的影响,T.Orlikowska[10]等研究发现变
叶木茎段腋芽茎尖朝下贴着培养基培养时能有效地
提高不定芽的增殖系数,特洛亚枳橙和越桔的茎段
平放在培养基上培养时,不定芽的增殖系数更
高[11-12],西红柿[13]、大豆[14]和向日葵[15]子叶外植体
的放置方式不同,其不定芽和体细胞胚的诱导率也
不一样。本研究发现双片苣苔叶正面向下接种培养
时能增加不定芽的增殖系数。报春苣苔的叶片离体
快繁中也有相同的发现[16]。
黑暗条件下双片苣苔的不定芽诱导率低,生长
状况差,适当增强光照,有壮苗的效果。可见,光照
的强弱在试管苗诱导和生长过程中起着重要的作
用,W.P.Gow[17]发现光照对蝴蝶兰体细胞胚发生
和生长着至关重要,蝴蝶兰叶片外植在黑暗条件下
培养60d,有利于体细胞胚的诱导和生长,但在一直
有光的条件下,体细胞胚诱导难度大,而且诱导出的
体细胞胚最终褐化死亡;尤海波[18]发现低光照增加
蝴蝶兰试管苗对蔗糖的吸收量;王华[19]的研究表
明,弱光条件有利于葡萄试管苗根系和地上部分生
长,可增强试管苗光合自养能力,移栽后更易成活。
双片苣苔幼苗生长速度较快,对土壤的要求不
高,耐阴性好,是理想的园林地被植物,本研究为双
片苣苔在园林中的应用奠定了一定的基础。
参考文献:
[1] 韦毅刚.华南苦苣苔科植物[M].南宁:广西科学技术出版社,
2010:1-20.
[2] 邢福武.中国的珍稀植物[M].长沙:湖南教育出版社,2005:
92-221.
[3] 李振宇,王印政.中国苦苣苔科植物 [M].郑州:河南科学技术
出版社,2004:13-677.
[4] MURASHIGE T,SKOOG F.A revised medium for rapid growth
and bio assays with tobacco tissue[J].Physiol.Plant.,1962,15
(3):473-497.
[5] XU Q L,HU Z,LI C Y,et al.Tissue culture of Sinningia spe-
ciosa and analysis of the in vitro-generated tricussate whorled
phylotaxis(twp)variant[J].In Vitro Cel Dev.Biol.Plant,
2009,45(5):583-590.
[6] MITHILA J,HALL J C,VICTOR J M R,et al.Thidiazuron
induces shoot organogenesis at low concentrations and somatic
embryogenesis at high concentrations on leaf and petiole ex-
plants of African violet(Saintpaulia ionantha Wendl.)[J].
Plant Cel Reports,2003,21(5):408-414.
[7] CHAUDHURY A,POWER J B,DAVEY M R.High frequen-
cy direct plant regeneration from leaf and petals of Cape prim-
rose(Streptocarpus)[J].J.Crop Sci.Biotech.,2010,13(2):
107-112.
[8] 王吉凤,李青,包欣.芍药组织培养中污染现象的克服[J].植物
研究,2012,32(1):84-90.
[9] 简兴,王米力,石大兴.红掌组培苗继代过程中细菌污染的防治
试验[J].亚热带植物科学,2003,32(2):52-54.
[10] ORLIKOWSKA T,SABALA I,KUCHARSKA D.The effect of
leaf and shoot tip removal and explant orientation on axilary
shoot proliferation of Codiaeum variegatum Blume var.pictum
Muel.Arg.cv.excelent[J].Scientia Horticulturae,2000,85(1/
2):103-111.
[11] GARCA-LUIS A,MOLINA R V,VARONA V,et al.The
influence of explant orientation and contact with the medium
on the pathway of shoot regeneration in vitro in epicotyl cut-
tings of Troyer citrange [J].Plant Cel Tiss.Org.Cult.,
2006,85(2):137-144.
[12] DEBNATH S C,DEBNATH S C.Micropropagation of ling-
onberry:influence of genotype,explant orientation,and over-
coming TDZ-induced inhibition of shoot elongation using zeat-
in[J].Hortscience,2005,40(1):185-188.
[13] BHATIA P,ASHWATH N,MIDMORE D J.Effects of geno-
type,explant orientation,and wounding on shoot regeneration in
tomato[J].In Vitro Cel Dev.Biol.Plant,2005,41(4):457-464.
[14] KO T S,LEE S,KRASNYANSKI S.Two critical factors are re-
quired for efficient transformation of multiple soybean cultivars:
Agrobacterium strain and orientation of immature cotyledonary
explant[J].Theor.Appl.Genet.,2003,107(3):439-447.
[15] VEGA T A,NESTARES G M.Biochemical and histological
changes associated with in vitro responses in sunflower coty-
ledonary explants[J].In Vitro Cel Dev.Biol.Plant,2007,43
(5):415-422.
[16] MA G H,HE C X,REN H,et al.Direct somatic embryogenesis
and shoot organogenesis from leaf explants of Primulina tabacum
Hance[J].Biologia Plantarum,2010,54(2):361-365.
[17] GOW W P,CHEN J T,CHANG W C.Effects of genotype,
light regime,explant position and orientation on direct somat-
ic embryogenesis from leaf explants of Phalaenopsis orchids
[J].Acta physiologiae plantarum,2009,31(2):363-369.
[18] 尤海波,毕洪文,谭巍.光、CO2 和蔗糖对蝴蝶兰组培苗生长
及光合的影响[J].西北林学院学报,2007,22(5):75-77.
YOU H B,BI H W,TAN W.Influences of ilumination,CO2
and cane sugar intensive on the growth and photosynthesis of
tissue culture seedlings of Moth orchid[J].Journal of North-
west Forestry University,2007,22(5):75-77.(in Chinese)
[19] 王华,王艳妮,苏娟.组培微环境对瑞引葡萄Granior试管苗生
长及生理特性的影响[J].西北林学院学报,2011,26(1):72-76.
WANG H,WANG Y N,SU J.Effects of in vitro microenviron-
ment on the growth and physiological characteristics of wine grape
cultivar“Granoir”from Switzerland[J].Journal of Northwest
Forestry University,2011,26(1):72-76.(in Chinese)
961第3期 罗 洁 等:双片苣苔的离体培养