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镜面草叶片和叶柄愈伤组织诱导



全 文 :中国园艺文摘 2012年第6期
第一作者简介:冯晓晓(1987-),女,硕士研究生;研究方向
为园林植物遗传育种与生物技术。
通讯作者:车代弟,教授。E-mail:daidiche@yahoo.com.cn
镜面草叶片和叶柄愈伤组织诱导
冯晓晓,李彩华,胡颖慧,杨 涛,车代弟
(东北农业大学 园艺学院,黑龙江 哈尔滨 150030)
摘 要:以镜面草(Pilea peperomioides Diels)叶部器官为研究对象,分别以叶片、叶柄作为外植体,研究不同激素种类
及其浓度配比对镜面草愈伤组织诱导过程的影响。结果表明,镜面草的叶片和叶柄均可在2, 4- D、NAA、6- BA的诱
导下产生愈伤组织,但激素单独使用和不同种类不同浓度组合对镜面草愈伤组织的诱导效果不同:2, 4- D单独使
用且浓度为0. 5 mg/ L时,愈伤组织诱导率达到95%以上,NAA 1. 0 mg/ L虽也有相当的效果,但NAA浓度达到
0. 5 mg/ L时,叶片和叶柄均会产生不定根;试验设计细胞分裂素6- BA分别与2, 4- D和NAA不同浓度组合处理叶片、
叶柄,诱导愈伤组织产生的最佳激素组合为2, 4- D 0. 5 mg/ L+6- BA 1. 0 mg/ L。
关键词:镜面草;叶片;叶柄;愈伤组织
镜面草(Pilea peperomioides Diels)又称翠屏草,清代
吴其浚著的 《植物实名图考》 中记载“镜面草生云南圃中。
根茎黑糙,附茎、附根发叶。叶极似莼,光滑厚脆,故有
镜面之名”[1]。镜面草在植物分类学上隶属于荨麻科藤麻族
冷水花属多年生草本,因其叶形奇特、“树”形优美,是
室内小型观叶植物中的佳品,深受人们的喜爱[2, 3],但镜面
草的分布区十分狭小,仅局限于云南西北部横断山山区。
作为一种比较理想的值得推广的观叶植物[4],近年来已为植
物园和园艺爱好者引种栽培[5],但关于其微培养方面的研究
还未见报导。
因此,根据镜面草植株特性,我们以其叶片、叶柄为
外植体,对镜面草愈伤组织的诱导及分化过程进行初步研
究,为建立稳定、高效的植物快繁推广体系,以及更深入
的研究奠定一定的基础。
1 试验材料与方法
1. 1 试验材料
镜面草(Pilea peperomioides Diels)种植于东北农业大
学园艺实验站玻璃温室内,常规水肥管理。选取植株上部
新鲜平展叶片、卷曲幼叶、叶柄作为外植体。
1. 2 培养条件
试验中培养基均以MS培养基为基础培养基,蔗糖浓度
30 g/ L、琼脂浓度7. 8 g/ L、pH值均为5. 8、培养温度为
(25±2)℃、光照强度为1 500~2 000 lx、光照周期18 h/ d,
愈伤组织诱导过程中,接种后先暗培养2周再进行光照
培养。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 外植体对愈伤组织诱导的影响 在镜面草生长时期
一致的侧枝(3~5片叶时)上部取新鲜平展叶片、卷曲幼叶、
叶柄,洗去表面污物并用流水冲洗30 min。在超净工作台
内用75%酒精消毒30 s后用无菌水冲洗3~4次;再用5%次
氯酸钠溶液中浸泡3~5 min,取出后用无菌水冲洗5~6次。
叶片切成0. 5 cm×0. 5 cm的切片,叶柄切成0. 5 cm左右的
切段,接种到MS+0. 5 mg/ L 2, 4- D+1. 0 mg/ L 6- BA+
30 g/ L蔗糖+7. 8 g/ L琼脂的固体培养基上进行暗培养。每
处理接种30个,重复3次,培养30 d观察统计愈伤组织诱导
率、出愈量及愈伤组织颜色、生长状态。
1. 3. 2 不同激素种类及浓度配比对愈伤组织诱导的影
响 以MS+30 g/ L蔗糖+7. 8 g/ L琼脂为基本培养基,附
加不同浓度的生长素类物质(2, 4- D、NAA)、细胞分裂素
物质(6- BA)。2, 4- D、NAA和6- BA单独使用:2, 4- D和
NAA浓度设置梯度0. 1 mg/ L、0. 5 mg/ L、1. 0 mg/ L、
2. 0 mg/ L;6- BA浓度设置梯度0. 5 mg/ L、1. 0 mg/ L、
1. 5 mg/ L、2. 0 mg/ L、3. 0 mg/ L、4. 0 mg/ L。
2, 4- D、NAA和6- BA不同浓度配比组合:2, 4- D浓度
0. 1 mg/ L、0. 5 mg/ L;NAA 0. 3 mg/ L、 0. 5 mg/ L;
分别与6- BA 0. 5 mg/ L、1. 0 mg/ L、2. 0 mg/ L梯度组合。
每处理接种30个,重复3次,培养30 d观察统计愈伤组
织诱导率、出愈量及愈伤组织颜色、生长状态,以筛选出
适合愈伤组织诱导的最佳培养基。
2 结果与分析
2. 1 不同外植体对镜面草愈伤组织诱导的影响
观察发现,分别以叶片和叶柄作为外植体接入诱导培
养基均能诱导形成愈伤组织,愈伤组织均在切口处产生。
叶片愈伤组织是在切片四面切口产生,叶柄是在切段两端
产生,但出愈时间、愈伤组织诱导率、愈伤组织生长量以
及愈伤组织的色泽、松散程度状态有所差别(见表1)。
从出愈时间来看,叶片作为外植体,接种7~9 d,叶
外植体
卷曲幼叶
平展嫩叶
叶柄
愈伤诱导率(%)
-
94. 3
97. 7
愈伤组织生长量
-
++++
+++
愈伤组织颜色状态
-
白色、透明、较松散
白色或绿色、透明、小颗
粒较致密
表1 外植体对镜面草愈伤组织诱导的影响
1
CHINESE HORTICULTURE ABSTRACTS
片切口处开始膨大,叶片卷曲翘起,12~15 d切口边缘出
现白色透明的愈伤组织(见图1A、1B),且增殖迅速;叶柄
9~10 d从切口两端逐渐膨大并形成愈伤组织,但增殖速度
较叶片缓慢,且观察发现叶柄切段总是从一端先开始产生
愈伤组织(见图1C),试想与其形态学上端是否有关;从愈
伤诱导率来看,叶片与叶柄的诱导率分别为94. 3%、97. 7%;
从愈伤组织的发生量来看,叶片的出愈量相对于叶柄较多;
从愈伤组织的颜色及生长状态来看,叶片产生的愈伤组织
呈透明白色,质地松散(见图1D),而叶柄产生的愈伤组织
有2种状态:(1)白色透明小颗粒状的(见图1E);(2)绿色半透
明颗粒状的。质地相对叶片的愈伤组织紧密(见图1F),且
继续培养会更致密不能继续分化。其中以卷曲幼叶作为外
植体,因其叶片幼嫩,消毒处理时易伤,在诱导过程中褐
化情况较严重。
2. 2 不同激素种类及浓度配比对镜面草愈伤组织诱
导的影响
2. 2. 1 生长素类物质单独使用 与不添加任何植物生长调
节剂的基本培养基相比,2, 4- D和NAA都明显有助于诱导
镜面草的叶片和叶柄的愈伤组织产生,但诱导效果不同。
如表2中所示,2, 4- D浓度为0. 1 mg/ L时,叶片和叶柄的
愈伤诱导率都达到90%以上,与NAA 0. 5 mg/ L的效果相
当;当2, 4- D的浓度达到0. 5 mg/ L和NAA达到1. 0 mg/ L
时,叶片和叶柄的愈伤诱导率达到最大;愈伤组织的产生
量2, 4- D较NAA多,说明在一定程度上2, 4- D的诱导力比
NAA强。
观察发现:2, 4- D诱导下,叶片、叶柄在7~8 d后出
现愈伤组织,且增殖很快,在培养14~15 d后产生大量愈
伤组织;在NAA诱导下,叶片、叶柄在培养7~9 d后出现
愈伤组织,在培养20 d后增殖出较多愈伤组织。NAA浓度
为0. 5 mg/ L时,叶片和叶柄在培养过程中均有不定根形
成,叶片的不定根有的从愈伤组织上发生,有的直接从外
植体切口处发生(见图2A- D),叶柄的不定根从愈伤组织上
发生(见图2E、F)。
2. 2. 2 细胞分裂素类物质单独使用 设定的各个浓度梯度
的6- BA均可诱导镜面草叶片、叶柄产生愈伤组织。随着培
养基中6- BA浓度的增大,愈伤组织诱导率及愈伤组织生长
量变化表现为先增后减,在浓度为1. 0~2. 0 mg/ L时出现
峰值,最高诱导率为89%左右。
观察发现,附加6- BA,叶柄在培养9~10 d后出现愈
伤组织,叶片在培养12~14 d后出现愈伤组织,增殖缓慢,
诱导的叶片、叶柄愈伤组织呈淡绿色或者绿色,半透明、
颗粒状、结构致密。
2. 2. 3 不同生长素和细胞分裂素的组合 除激素种类,不
同激素的浓度配比也是影响愈伤组织诱导的关键因素。如
表3中所示,当6- BA浓度相同时,NAA诱导叶片、叶柄愈
伤组织的产生率和产生量比2, 4- D少,说明2, 4- D的诱导
效果大于NAA;且6- BA与2, 4- D组合时叶片愈伤组织诱
导率,比6- BA单用时的最高诱导率高;6- BA与NAA组合
使用时镜面草叶片、叶柄愈伤组织诱导率比各自单用时低,
且均有不定根产生。这说明在诱导镜面草叶片、叶柄形成
愈伤组织时,6- BA与NAA间可能有相互抑制的作用。综
上所述,2, 4- D和6- BA的组合更适用于镜面草叶片和叶柄
2
中国园艺文摘 2012年第6期
生长调节剂
种类(mg/ L)
空白对照
2, 4- D 0. 1
2, 4- D 0. 5
2, 4- D 1. 0
2, 4- D 2. 0
NAA 0. 1
NAA 0. 5
NAA 1. 0
NAA 2. 0
6- BA 0. 1
6- BA 0. 5
6- BA 1. 0
6- BA 2. 0
6- BA 3. 0
6- BA 4. 0
表2 不同种类的生长调节剂单独使用对叶片和叶柄愈伤组织诱导的影响
叶片愈伤组织
接种数(个)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
诱导率(%)
-
93. 32
98. 23
97. 84
95. 45
55. 72
93. 44
98. 71
96. 62
22. 10
35. 51
89. 23
89. 08
84. 31
79. 12
愈伤组织生长量
-
+++
++++
++++
+++
++
+++
++++
++++
+
++
++++
+++
+++
+++
叶柄愈伤组织
接种数(个)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
诱导率(%)
-
92. 27
96. 20
93. 55
95. 62
61. 20
94. 31
98. 22
97. 83
-
42. 23
61. 90
58. 30
43. 20
45. 51
愈伤组织生长量
-
+++
++++
+++
+++
++
+++
++++
+++
-
++
+++
+++
++
++
的愈伤组织诱导,且当2, 4- D 0. 5 mg/ L和6- BA 1. 0 mg/ L
时,叶片和叶柄的愈伤诱导率分别为98. 45%、97. 60%,且
愈伤组织产生量大,在之后的继代过程中能保持较好的状
态。因此,2, 4- D 0. 5 mg/ L和6- BA 1. 0 mg/ L为诱导镜
面草愈伤组织产生的最佳激素配比组合。
3 结论与讨论
一般而言,茎尖、茎段、顶芽、种子、胚、子叶、胚
轴、真叶等都可以作为外植体产生愈伤组织[6],但植物不同
的器官和组织对离体培养的反应是不同的,其形态发生的
能力也是不同的,即使是相同的器官,由于其生理学或发
育年龄的差异,也会影响形态发生的类型及方式。有研究
表明,分生细胞和薄壁细胞如未成熟胚、胚的幼轴、子叶
等生理代谢旺盛而分化程度较低的组织较易诱导出体细胞
胚并形成植株[7],这可能主要由外植体本身的内源激素水平
3
CHINESE HORTICULTURE ABSTRACTS
决定[8]。叶片、叶柄取材方便又不损坏植株,受时间季节限
制较少,还可大量取材,因而离体叶片、叶柄培养在植物
器官培养中占有重要地位 [9]。试验中根据镜面草本身的植
株特性,选其叶片和叶柄作为外植体,结果表明两者均可
诱导产生愈伤组织,但出愈时间、愈伤组织诱导率、愈
伤组织生长量以及愈伤组织的色泽、松散程度状态有所
差别。
不同植物种类对生长素的浓度反应不同,对多数植物
材料培养而言,2, 4- D是生长素中诱导愈伤组织和实现细
胞悬浮培养最有效的物质,常用浓度为0. 2~2. 0 mg/ L
[10]。该试验中单独使用2, 4- D浓度为0. 1 mg/ L时,叶片
和叶柄的愈伤诱导率都达到90%以上,与NAA 0. 5 mg/ L
的效果相当。另外,在愈伤组织的诱导、器官发生和增殖
过程中,细胞分裂素和生长素的比例是非常重要的 [11],
当细胞分裂素含量高时产生不定芽,反之,产生不定根[12]。
而两者的比例因内、外源激素的含量不同而不同,并且
内、外源激素对植物离体培养形态发生起着相互的连
续性作用 [13, 14]。试验中当NAA含量达到0. 5 mg/ L时,
叶片和叶柄均产生不定根。调节生长素和细胞分裂素的比
例,诱导愈伤组织最佳的激素组合为2, 4- D 0. 5 mg/ L+
6- BA 1. 0 mg/ L。
该试验仅对镜面草叶片和叶柄愈伤组织的诱导过程
进行初步摸索,对其完整的再生体系建立过程还有更多
的工作需要做。但良好的愈伤组织状态,为植物生长发
育及分化机制、遗传变异规律的进一步研究奠定了一定
的基础。
参考文献:
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生长调节剂配比
(mg/ L)
2, 4- D 0. 1+6- BA 0. 5
2, 4- D 0. 1+6- BA 1. 0
2, 4- D 0. 1+6- BA 2. 0
2, 4- D 0. 5+6- BA 0. 5
2, 4- D 0. 5+6- BA 1. 0
2, 4- D 0. 5+6- BA 2. 0
NAA 0. 3+6- BA 0. 5
NAA 0. 3+6- BA 1. 0
NAA 0. 3+6- BA 2. 0
NAA 0. 5+6- BA 0. 5
NAA 0. 5+6- BA 1. 0
NAA 0. 5+6- BA 2. 0
表3 不同种类的激素不同浓度配比组合对叶片和叶柄愈伤组织诱导的影响
叶片愈伤组织
接种数(个)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
诱导率(%)
93. 32
97. 84
95. 45
98. 23
98. 45
93. 44
62. 20
78. 61
72. 10
45. 32
84. 53
69. 18
叶柄愈伤组织
接种数(个)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
诱导率(%)
92. 27
100
93. 55
95. 60
97. 60
94. 31
65. 42
67. 05
69. 09
52. 69
81. 24
66. 50
4
中国园艺文摘 2012年第6期
Induction of callus from leaf and petiole of Pilea peperomioides Diels
FENG Xiao-xiao, LI Cai-hua, HU Ying-hui, YANG Tao, CHE Dai-di
Abstract:An experiment was conducted with the young leaf and petiole in vitro of Pilea peperomioides Diels. for studying the effects
of different explants, phytohormone and phytohormones combination levels on the callus inducement. The results showed that calli
were induced from leaf and petiole explants on MS media supplemented with NAA, 2, 4-D or 6-BA. Differences were observed in
induction periods, induction rates, sizes and shapes of calli, depending on hormones and their concentrations. The rate of callus in-
ducement reached more than 95% on MS media supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D or 1.0 mg/L NAA. But higher concentration of
NAA resulted in excessive root formation. Adding cytokine 6-BA respectively with the different concentration 2, 4-D and NAA, the
optimal phytohormones combination for leaves and petioles callus induction of Pilea peperomioides Diels. was 2,4-D 0.5 mg/L+6-BA
1.0 mg/L.
Key words: Pilea peperomioides Diels; Leaf; Petiole; Cullus
不同化肥种类及施肥方法对甘蔗产量的影响
黄恒掌,陆春燕,谢 恒,莫丽琼
(广西来宾市兴宾区农业技术推广站,广西 来宾 546100)
摘 要:试验研究氮磷钾化肥配施、专用复混肥、控释肥3种不同化肥种类及施肥方法对甘蔗产量的影响,结果表
明,控释肥、专用复混肥的增产效果均比氮磷钾化肥配施好,以控释肥的效果最好,分别比专用复混肥、氮磷钾
化肥配施每667 m2增产11. 7%、19. 3%,专用复混肥比氮磷钾化肥配施增产6. 8%。控释肥的投资利润分别比氮磷钾
化肥配施和专用复混肥每667 m2增加383. 59元、257. 82元。在施肥方法上,氮磷钾化肥配施以基肥加3次追肥效果
最好,专用复混肥以基肥加2次追肥效果最好,而控释肥以基肥加1次追肥效果最好。
关键词:化肥种类;施肥方法;甘蔗;产量
化肥属无机化合物,其成分比较单纯,多为单一肥料,
部分为复合肥料。复混肥料因可以物化施肥技术、提高肥
效,并能减少施肥次数、节省施肥成本,受到世界各国的
普遍重视。我国20世纪80年代后期复合肥才有较大发展,
近10年来,我国复合肥产业发展很快,据统计,2007年全
国各种复合(混)肥的产量超过5 000 万t实物量,占我国化
肥产量的33%。关于复混肥料的肥效问题,过去认为,三
元复混肥与单质化肥配合施用相比,均为等养分等效。但
随着平衡施肥的认识提高,尤其是测土施肥的发展,各种
专用复混肥、配方肥大量生产使用结果表明,配方合理的
复混肥肥效优于常规单质化肥配施的肥效。近几年来,缓
控释肥开始在生产上应用,其在水稻、玉米、甘蔗等农作
物的增产增效作用更为突出,显示出广阔的推广前景。
甘蔗是广西来宾市种植面积最大的农作物,全市糖料
蔗面积达到17. 33 万hm2,甘蔗不仅是农民主要经济来源,
也是财政收入的重要来源,甘蔗产量关系农民增收和财政
收入。肥料是影响甘蔗产量的主要因素,目前,来宾市甘
蔗化肥使用以氮磷钾化肥配施为主,部分使用普通复混肥,
而控释肥几乎空白,在施肥方法上以少量基肥和多次追肥
为主。因此,让农民使用更具有科技含量的复合肥并掌握
其施肥方法,对提高甘蔗产量和效益意义重大。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验地点在兴宾区农科所,前茬作物为玉米,耕层土
壤有机质26. 7 g/ kg、全氮1. 24 g/ kg、碱解氮93. 6 mg/ kg、
全磷0. 67 g/ kg、速效磷18. 5 mg/ kg、全钾1. 94 g/ kg、
速效钾97. 4 mg/ kg,pH值6. 6,交换量14. 51 cmol/ kg。
甘蔗品种为‘新台糖22号’,化肥种类有:尿素、磷
肥、钾肥,普通复混肥,控释肥。尿素为柳州化肥厂生产,
含N 46%;磷肥为钙镁磷肥,广西鹿寨化肥厂生产,含P2O5
18%;钾肥为加拿大钾肥,含K2O 60%;复混肥为甘蔗专用
肥,南宁力源农资有限公司生产,养分含量为N 15%、P2O5
第一作者简介:黄恒掌(1964-),男,高级农艺师;从事农业技
术推广工作。
5