全 文 ：基金项目：本研究由吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(2012121)和 2015长春工业大学大学生创新创业训练计划项目
共同资助
分子植物育种，2016年，第 14卷，第 7期，第 1815-1820页
Molecular Plant Breeding, 2016, Vol.14, No.7, 1815-1820
研究报告
Research Report
垂枝桦的组培快繁
吴宗泽 王世杰 王立福 贾浩然 王旭 李晓玲 *
长春工业大学化学与生命科学学院,长春, 130012
*通讯作者, lxl5275278@163.com
摘 要 以垂枝桦(Betula pendula Roth.)具节茎段为外植体，对其组培快繁体系进行了比较系统的研究。结
果表明，将垂枝桦茎段外植体在 MS+6-BA 0.5 mg/L+KT 1.25 mg/L+NAA 0.1 mg/L+3% Sucrose+0.7% Agar
(pH 5.8)培养基上培养，不定芽萌发率最高；将其不定芽在MS+6-BA 0.75 mg/L+KT 0.75 mg/L+NAA 0.1 mg/L+
3% Sucrose+0.7% Agar (pH 5.8)培养基上继代培养一个月左右，不定芽继代增殖系数可达到 5.0~7.0；垂枝桦
试管苗在 1/2MS+KT 0.05 mg/L+NAA 0.3 mg/L+1.5% Sucrose+0.7% Agar (pH 5.8)培养基上，生根率为96.7%；经
驯化、移栽后，垂枝桦生根试管苗成活率可达到 90.0%以上。
关键词 垂枝桦,组织培养,快速繁殖
Rapid Propagation of Betula pendula Roth. by Tissue Culture
Wu Zongze Wang Shijie Wang Lifu Jia Haoran Wang Xu Li Xiaoling *
School of Chemistry and Life Science, Changchun University of Technology, Changchun, 130012
* Corresponding author, lxl5275278@163.com
DOI: 10.13271/j.mpb.014.001815
Abstract We used the stem sections with nodes of Betula pendula Roth. as explants to systematically study its
rapid propagation system by tissue culture. The result showed that the germination rate of the adventitious buds
was maximum when the stem sections from Betula pendula Roth. as explants were cultured on the medium
contained MS basal salts and vitamins, 6-BA 0.5 mg/L, KT 1.25 mg/L, NAA 0.1 mg/L, 3% sucrose and solidified
with 0.7% agar (pH 5.8). After subculturing the adventitious buds on the medium contained MS basal salts and
vitamins, 6-BA 0.75 mg/L, KT 0.75 mg/L, NAA 0.1 mg/L, 3% sucrose and solidified with 0.7% agar (pH 5.8) for
about one month, the propagation coefficient of subculture ranged from 5.0 to 7.0. The rooting rate of Betula
pendula Roth. test-tube plantlets was 96.7% on the medium contained half-strength MS basal salts and vitamins,
KT 0.05 mg/L , NAA 0.3 mg/L, 1.5% sucrose and solidified with 0.7% agar (pH 5.8). After domestication and
transplant, the survival rate of Betula pendula Roth. test-tube plantlets with roots would be more than 90%.
Keywords Betula pendula Roth., Tissue culture, Rapid propagation
在城市园林绿化和植物造景中，垂枝植物因其
枝条自然下垂、树形婀娜多姿而备受人们的瞩目和
青睐。垂枝桦(Betula pendula Roth.)为桦木科桦木属
落叶乔木，其树干通直，树皮白色，枝条细长下垂，异
常优美，具有很高的观赏价值。据(辛建芝 2013, 农民
致富之友, (19): 105)和吕荣芝(2005)等报道，垂枝桦
具有适应性强、耐寒、抗风等适合北方地区引种的优
良特性，且不需要采取任何防寒措施即可安全过冬，
因而适宜作为北方城市园林造景绿化树种。
目前，该树种主要还是靠种子繁育，受到种子成
熟度差、采种困难、种子发芽能力有限等条件的限
制，使其采种育苗均存在一定的难度，因而在很大程
度上限制了垂枝桦的繁殖速度和推广应用(辛建芝,
2013,农民致富之友, (19): 105;吕荣芝, 2005;靳林等,
1999,新疆农业科学, (2): 84-85)。随着北方城市园林
建设的发展，市场对垂枝桦的需求量不断增加，现有
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
的传统育苗技术已难以满足当前市场需求。因此，本
研究以垂枝桦具节茎段为外植体，对其组培快繁技
术进行较为系统的研究，旨在为该优良耐寒绿化树
种苗木的繁育和大面积推广应用奠定基础。
1结果与分析
1.1垂枝桦不定芽诱导培养基筛选
研究结果表明，剪自垂枝桦春季萌条的具节茎
段外植体生活力较强，在各种初代培养基上均可成
活。在低含量细胞分裂素培养基上，垂枝桦不定芽萌
发的时间相对较晚，有的不定芽甚至在培养至 20天
后才开始出现冒绿萌发迹象。随着培养基中细胞分
裂素含量的增加，不定芽的萌发时间相对提前，萌发
率也逐渐增加。与对 6-BA的诱导反应相比较，垂枝
桦不定芽对外源 KT的反应相对更为敏感(表 1)。当
培养基中 KT含量增至 1.5 mg/L时，垂枝桦茎段顶
芽或腋芽在接种 10天左右即开始陆续萌发，萌发率
均可达到 81.7%。进一步提高培养基中 KT含量，垂
枝桦不定芽的萌发率反而下降，其茎段切口和表面
开始出现愈伤化倾向。
在培养基中同时添加适量的 KT和 6-BA，可在
表 1垂枝桦具节茎段不定芽诱导培养基筛选
Table 1 Screening of media for induction of adventitious buds from Betula pendula Roth.
培养基编号
No. of media
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
I10
I11
I12
I13
I14
I15
I16
I17
I18
I19
I20
接种芽数
Number of buds inoculated
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
萌发芽数
Number of buds germinated
18
22
34
41
48
46
23
38
47
49
44
38
45
53
55
42
27
41
41
39
萌发率(%)
Germination rate (%)
30.0
36.7
56.7
68.3
80.0
76.7
38.3
63.3
78.3
81.7
73.3
63.3
75.0
88.3
91.7
70.0
45.0
68.3
68.3
65.0
一定程度上改善培养效果、提高垂枝桦不定芽的萌
发率(表 1)。其中，以含 6-BA0.5mg/L和KT 1.25mg/L
的 I14培养基对垂枝桦不定芽的诱导效果最为理想。
在 I14培养基上，在接种培养 8天后，茎段基部可见
少量绿色愈伤，顶芽或腋芽也开始陆续萌发，萌发率
可高达 88.3%。萌动后的小芽生长速度较快，其幼嫩、
黄绿色叶片也随即迅速伸长、舒展(图 1A)，长势比较
健壮，适宜下一步继代培养。如果进一步提高培养基
中 6-BA和 KT的含量，不定芽萌发率可略有升高，
但是其中少数不定芽叶片开始出现卷曲和不正常的
伸长、乃至有的叶片出现了似冻伤的玻璃化趋势，这
种状态不利于后续对不定芽的继代增殖培养。尤其
是在培养后期，在 6-BA和 KT含量较高的 I17 和
I20培养基上，少数垂枝桦茎段外植体与培养基接触
的切口处愈伤组织相对明显膨大，有的茎段表皮上
开始出现了零星的水浸状愈伤组织斑点，其不定芽萌
发率明显下降。因此，综合考虑垂枝桦不定芽的萌发
率和生长状态，建议以 I14培养基作为垂枝桦具节茎
段培养的不定芽诱导培养基，培养时间为 28~30 d。
1.2垂枝桦不定芽继代增殖培养基筛选
根据垂枝桦不定芽诱导结果，我们以含有 0.1mg/L
1816
垂枝桦的组培快繁
Rapid Propagation of Betula pendula Roth. by Tissue Culture
表 2垂枝桦不定芽的继代增殖
Table 2 Propagation of adventitious buds from Betula pendula Roth. by subculture
培养基编号
No. of media
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
接种芽数
Number of buds
inoculated
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
增殖芽数
Number of buds
propagated
169
242
407
215
375
452
196
298
441
504
增殖率(%)
Propagation
rate (%)
281.7
403.3
678.3
358.3
625.0
753.3
326.7
496.7
735.0
840.0
成苗率(%)
Seedling-forming
rate (%)
48.3
86.7
68.3
63.3
81.7
55.0
65.0
86.7
56.7
38.3
畸形苗百分率(%)
Percent of abnormal
shoots (%)
0
0
3.33
0
0
10
0
0
11.7
11.7
图 1垂枝桦具节茎段的组培快繁
注: A:已经萌发生长的顶芽和腋芽; B:继代增殖的丛生芽; C:
试管苗生根; D:试管苗移栽成活
Figure 1 Rapid propagation of Betula pendula Roth. stem sec-
tions with nodes by tissue culture
Note: A: Germinated apical buds and axillary buds; B: Propagat-
ed rosette shoots by subculture; C: Rooted shoots in vitro; D: Sur-
viving shoots in vitro after transplantation
NAA的MS培养基作为基本继代培养基，研究培养
基中 6-BA和 KT浓度配比对垂枝桦不定芽增殖及
成苗的影响(表 2)。将垂枝桦不定芽在含有较低浓度
的 6-BA和 KT的 S1培养基上培养后，不定芽的生
长和增殖都相对较缓慢，只有其中少数不定芽经培
养后形成了芽丛。在有些不定芽基部愈伤组织上，还
可见到少数毛状不定根形成；随着培养基中 6-BA
和 KT含量的增加，不定芽的增殖速度也逐渐加快。
在 S3 和 S5 培养基上，不定芽增殖率均可高达
500.00%以上。进一步提高培养基中 6-BA和 KT的
含量，不定芽继代增殖系数继续增大。尤其是在 S9
和 S10培养基上，不定芽切口处多形成较膨大的愈
伤组织，形成的芽丛越来越多，其中多数芽丛中含
6~10个不定芽。但其不定芽生长很缓慢，叶片短细卷
曲，导致其成苗率非常低。经 3次继代培养后，个别
不定芽丛中还会出现扁宽茎或膨大茎等畸形苗。因
此，综合考虑不定芽的增殖率和成苗率，含有 0.75mg/L
6-BA、0.75 mg/L KT和 0.1 mg/L NAA的 S5培养基
比较适合垂枝桦不定芽的继代增殖。不定芽在该培
养基上生长 30 天后，不定芽继代增殖率可达到
625.0%，且其中 80%以上的不定芽丛中出现了高达
4 cm以上、可用于生根的小苗(图 1B)，因而可满足规
模化快繁的要求。
1.3垂枝桦试管苗的生根壮苗
在培养基中添加少量的 NAA和 KT，对垂枝桦
试管苗进行生根、壮苗培养(表 3)。在待筛选的 6种
生根培养基中，垂枝桦试管苗在 R3培养基和 R4培
养基上生根效果相对较好(表 4)。在 R4生根培养基
上，垂枝桦试管苗生根率高达 95%以上。其中每株生
根小苗一般长出 4~5条不定根，根系发达、叶片充分
舒展，可满足下一步对其进行驯化、移栽的要求(图
1C)。结果表明，在含有 NAA的生根培养基中加入少
量 KT，有利于提高垂枝桦试管苗的生根率(表3)。
1.4垂枝桦试管苗的移栽驯化
选取 100株根系发育良好、叶片充分展开、且长
势健壮的垂枝桦试管苗，将其在温室中进行炼苗后，
移栽入 1:1(v/v)的珍珠岩和原质土混合基质中培养。
1817
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
表 3垂枝桦待筛选培养基组分设计
Table 3 Composition design of media for screening of Betula pendula Roth.
培养阶段
Culture phase
初代培养
Primary culture
继代培养
Subculture
生根壮苗
Rooting and
strengthening
culture
培养基编号
No. of media
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
I10
I11
I12
I13
I14
I15
I16
I17
I18
I19
I20
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
R1
R2
R3
R4
R5
R6
基本培养基
Basic medium
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
1/2MS
6-BA
(mg/L)
0.5
1.0
1.25
1.5
1.75
2.0
0
0
0
0
0
0
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.0
0.5
0.5
0.5
0.75
0.75
0.75
1.0
1.0
1.0
1.0
KT
(mg/L)
0
0
0
0
0
0
0.5
1.0
1.25
1.5
1.75
2.0
1.0
1.25
1.5
1.75
2.0
1.0
1.25
1.5
0.5
0.75
1.0
0.5
0.75
1.0
0.25
0.5
0.75
1.0
0.1
0.05
0.1
0.05
NAA
(mg/L)
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.3
0.5
0.3
0.3
0.5
0.5
Sucrose
(%)
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
Agar
(%)
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
于移栽 45天后观察，沙盘中 91株垂枝桦试管苗移
栽成活、长势良好(图 1D)，其移栽成活率可达到 90%
以上。由此表明，垂枝桦试管苗在 1:1(v/v)的珍珠岩
和原质土混合基质中移栽效果比较理想。
2讨论
基于组织培养的植物无性快繁体系，对保护珍
稀植物种质资源与物种多样性、加速推进优良苗木
的工厂化生产、提高园林绿化苗木多样性水平等均
具有重要的意义。桦木科的许多树种已成为常用的
园林绿化树种，如白桦、欧洲鹅耳枥、垂枝桦和紫垂
枝桦等。近年来，随着园林市场对桦木科植物的需求
量逐渐加大，围绕多种桦木科植物的引种和组培快
繁技术研究也已陆续展开，金建邦和祝遵凌(2013)还
1818
对桦木科植物组织培养研究进展进行了综述。到目
前为止，桦木科中有很多植物组培已获得成功，如白
桦、盐桦、西南桦、普陀鹅耳枥等。研究表明，在对多
种桦木科植物的组培体系研究中，于春季采集的外
植体不定芽萌发率或愈伤组织诱导率均明显优于其
他采集期(梅新娣等, 2006;刘家宁等, 2006)。本研究
也获得了相类似的结果，将垂枝桦春季萌条剪成的
具节茎段作为外植体，在以 MS为基本培养基的 I14
培养基上，不定芽的萌发率可高达 88.3%。此外，垂
枝桦不定芽在含有 0.75 mg/L 6-BA、0.75 mg/L KT
和 0.1 mg/L NAA 的 S5 培养基上生长 30 天后，不
定芽继代增殖率可达到 625.0%，成苗率也比较理
想，因此该快繁体系相对高效，可满足大规模工厂
化快繁的要求。
木本植物试管苗的生根和移栽驯化常给大规模
育苗带来技术障碍，因此成为木本植物组培快繁体
系必须克服的瓶颈问题。本研究在含有 NAA的生根
培养基中加入少量 KT，在一定程度上提高了垂枝桦
试管苗的生根率。同时，借鉴大樱桃组培苗的移栽经
验(李晓玲等, 2014)，将试管苗根部用 1%多菌灵溶液
浸蘸后再移栽，并采取利用拱形棚通风保湿培养、择
期喷洒 1%多菌灵溶液等措施，大大提高了垂枝桦试
管苗的成活机率，使其移栽成活率可达到 90%以上。
垂枝桦是原产于欧洲北部寒冷地区的树种，具有适
应性强、耐寒及抗风等适合北方引种的优良特性。尤
其是其变种-紫垂枝桦不但耐寒抗风、而且叶片为
紫色，是北方城市绿化园林景观建设中不可多得的
彩色树种。随着北方城市园林建设的发展，当前市场
对垂枝桦及紫垂枝桦等苗木的需求量逐渐加大，因
而有必要摸索出一套更为高效的垂枝桦育苗技术。
本研究以垂枝桦带腋芽的茎段及茎尖为外植体，建
立了比较成熟高效的垂枝桦体外无性快繁体系。目
前，经该快繁体系繁育的垂枝桦试管苗已在北方地
区安全过冬，因而本研究成果可为垂枝桦及其紫垂
表 4垂枝桦试管苗生根培养基筛选
Table 4 Screening of media for roots development of shoots in vitro from Betula pendula Roth.
培养基编号
No. of media
R1
R2
R3
R4
R5
R6
接种苗数
Number of shoots inoculated
60
60
60
60
60
60
生根苗数
Number of shoots developing roots
43
47
55
58
46
53
生根率(%)
Rooting rate (%)
71.7
78.3
91.7
96.7
76.7
88.3
枝桦等相关苗木的大量繁育、推广和种质改良等工
作提供一定的技术参考。
3材料与方法
3.1取材
剪取垂枝桦(B. pendula Roth.)春季萌条，将其用
洗洁精洗刷、清洗干净，再放在自来水龙头下用流水
冲洗 2~3 h。然后将其取出、控净水，用刀片将其切成
约 2 cm长的具节茎段。
3.2外植体的消毒
用 70%乙醇水溶液，将上述垂枝桦具节茎段表
面消毒处理 60 s。然后，用 0.1% HgCl2溶液将其浸
泡、振荡灭菌 8 min。最后，将其用无菌水冲洗 5次，
并放入垫有无菌滤纸的培养皿中，吸干水分备用。
3.3接种与初代培养
在无菌条件下，将上述外植体分别接种于各种
待筛选初代培养基上(表 4)。然后，将培养瓶置于
(25±2)℃、3 500 Lx 光照强度、13 h/d 光周期的条件
下培养。每隔 2天观察一次不定芽的萌动情况，并于
培养一个月后分析、统计不定芽萌发率和生长状态。
综合考虑不定芽的萌发、生长情况，筛选出较适宜的
不定芽诱导培养基的组成，并根据初代培养结果设
计继代培养基激素浓度配比。
3.4不定芽的继代增殖
剪取初代培养基上萌发的不定芽，分别将其转接
到所设计的各种继代培养基(表 4)上培养一个月，培
养条件同 3.3。然后以尽可能均匀一致作为对照实验
的取材原则为依据，剪取培养基上高度约 1 cm的不
定芽，再分别将其转接至上述各种新鲜继代培养基上
培养。培养一个月后，观察、记录垂枝桦丛生芽的长势
和不定芽增殖系数，进而筛选出合适的继代培养基。
垂枝桦的组培快繁
Rapid Propagation of Betula pendula Roth. by Tissue Culture 1819
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
3.5生根壮苗培养
观察继代培养的垂枝桦试管苗，选取其中已长
高至 4 cm以上、且长势较健壮的试管苗，从其顶端
起剪取约 3 cm高的小苗，分别将其转接至各种生根
培养基(表 4)上培养，培养条件同 3.3。培养 25天后，
观察、统计各种培养基上垂枝桦试管苗生根状况。
3.6试管苗移栽驯化
在已生根的试管苗中，选出叶片已充分伸展、且
长势健壮的小苗，将其置于 23℃~25℃温室中炼苗 5
天(最后 2天去掉封瓶膜,开瓶炼苗)。然后，小心地用
水冲洗掉试管苗根部粘附的固体培养基，并将其根
部用 1%多菌灵溶液浸蘸一下，再移栽入 1:1(v/v)的
珍珠岩和原质土混合基质中。最后，将移栽试管苗置
于室温 20℃~27℃、湿度 60%~80%条件下半遮荫养
护培养。注意保持通风,每天早晚各喷水 1次。随时观
察试管苗的生长状态，择期喷洒一次 1%多菌灵溶
液，培养 45天后统计其成活率。
作者贡献
吴宗泽、王世杰和王立福是本研究的实验设计
和实验研究的执行人；吴宗泽和王世杰完成数据分
析，论文初稿的写作；贾浩然和王旭参与实验设计，
试验结果分析；李晓玲是项目的构思者及负责人，指
导实验设计，数据分析，论文写作与修改。全体作者
都阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由吉林省教育厅“十二五”科学技术研究
项目(2012121)和 2015长春工业大学大学生创新创
业训练计划项目共同资助。
参考文献
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of Betulaceae, Beifang Yuanyi (Northern Horticulture), (23):
202-206 (金建邦, 祝遵凌, 2013, 桦木科植物组织培养研
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Liu J.N., Gao X.H., and Qin L., 2006, Tissue culture of hybrid
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