全 文 :野生乳头百合组织培养及快速繁殖研究
潘佑找1,赵金萍2,曾祥秒1,李春风3,张 洁1
(1.长江大学园艺园林学院,湖北荆州 434025;2.荆州市林业科学研究所 湖北荆州 434025;3.荆州市太湖农场,湖北荆州 434025)
摘要 [目的]筛选野生乳头百合组织培养最适宜的培养基。[方法]以野生乳头百合的鳞片、株芽、茎段和叶片为外植体进行组织培
养。采用的基本培养基为:MS、B5和White,各培养基均附加 0. 03 mg /L NAA。分化培养基设置 4 种配方:MS + 2. 00 mg /L 6-BA + 0. 20
mg /L NAA、MS +0. 20 mg /L 6-BA +1. 00 mg /L IAA、MS +0. 10 mg /L KT +0. 10 mg /L NAA、MS + 0. 03 mg /L NAA。继代增殖培养基设 6
种配方:MS +0. 03 mg /L NAA、MS +2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA、MS +0. 20 mg /L 6-BA +1. 00 mg /L IAA、MS + 0. 10 mg /L KT、MS
+0. 20 mg /L KT +0. 20 mg /L NAA、MS +0. 10 mg /L KT +0. 15 mg /L NAA。生根培养基设置 4 种配方:MS + 1. 00 mg /L IBA、MS + 1. 00
mg / L IBA +0. 20 mg /L 6-BA、1 /2MS +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA、White +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA。[结果]MS为最适基
本培养基;鳞片在 MS +0. 03 mg /LNAA上分化效果最好;株芽和叶片在 MS +2. 00 mg /L6-BA + 0. 20 mg /LNAA中分化效果最好;茎段在
MS +0. 20 mg /L IAA中培养效果最好;最适的继代增殖培养基为 MS +0. 10 mg /LKT + 0. 15 mg /LNAA;无根子球和小苗在 1 /2MS + 0. 20
mg /L6-BA +1. 00 mg /L IBA上易生根。在大田栽培中,以鳞片和株芽为外植体的组培苗生长状况较好,生长能力强。[结论]该研究筛
选出野生乳头百合最佳的快速繁殖培养基,为野生乳头百合的快速繁殖奠定了基础。
关键词 野生乳头百合;组织培养;快速繁殖;外植体 ;鳞片;株芽
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2011)14 -08256 -03
Study on Tissue Culture and Rapid Propagation of Wild Lilium papilliferum
PAN You-zhao et al (School of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jingzhou,Hubei 343025)
Abstract [Objective]To screen out the optimal medium for tissue culture of wild Lilium papilliferum. [Method]The tissue culture of wild Lili-
um papilliferum was studied by using its scales,bulblet,stem pieces and leaves as explants respectively. The basic mediums were MS,B5 and
White that included 0. 03 mg /L of NAA. Four differential mediums were:MS +2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA,MS +0. 20 mg /L 6-BA +
1. 00 mg /LIAA,MS +0. 10 mg /L KT +0. 10 mg /NAA and MS + 0. 03 mg /LNAA. Six proliferation formulas were as below:MS + 0. 03 mg /L
NAA,MS +2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA,MS +0. 20 mg /L 6-BA +1. 00 mg /L IAA,MS +0. 10 mg /L KT,MS +0. 20 mg /L KT +0. 20
mg / L NAA and MS +0. 10 mg /L KT +0. 15 mg /L NAA. Four rooting media were:MS +1. 00 mg /L IBA,MS +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-
BA,1 /2MS +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA and White +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA. [Result]MS medium was the optimum basic
medium. The optimal differential mediums for scale,bulblet,leaf and stem pieces of wild Lilium papilliferum were MS +0. 03 mg /L NAA,MS
+2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA,MS +0. 20 mg /L IAA,and MS +2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA,respectively. The optimum sub-
culture medium was MS + 0. 10 mg /L KT +0. 15 mg /L NAA and the optimal medium for rooting of rootless bulbs and seedlings was 1 /2MS +0.
20 mg /L 6-BA +1. 00 mg /L IBA. In the field,the tissue culture seedlings formed by scales and bulblets grew more strongly than others. [Con-
clusion]The optimal tissue culture mediums for wild Lilium papilliferum were obtained in this work,which provided basis for the rapid propaga-
tion of wild Lilium papilliferum.
Key words Wild Lilium papilliferum;Tissue culture;Rapid propagation;Explant;Scale;Bulblet
基金项目 长江大学科学发展基金项目。
作者简介 潘佑找(1964 - ) ,男,湖北浠水人,副教授,从事园艺植物、
药用植物资源及生理教学及研究工作,E-mail:panyouzhao@
163. com。
收稿日期 2011-02-18
乳头百合(Lilium longiflorum Franch.)是百合科(Liliace-
ae)百合属(Lilium. L)多年生宿根草本植物,原产于我国极狭
窄的高海拔区域[1 -2],是著名的观赏花卉和珍贵的药用植
物。到目前为止,乳头百合植物资源基本为野生,对其人工
栽培及人工繁殖的研究鲜见报道。因此,进行野生乳头百合
组织培养及快速繁殖的研究具有重要意义。在前人研究的
基础上[3 -13],笔者对野生乳头百合组织培养及快速繁殖过程
中的外植体及培养基进行研究,以期建立野生乳头百合较完
整的快速繁殖体系,为相关部门单位提供参考。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 供试材料。野生乳头百合,采自湖北省神农架林区
木鱼镇海拔 1 880 m 的山坡沟谷,带回后定植在花盆中,
备用。
1. 1. 2 主要试剂。NAA、IAA、KT、6-BA,均购自 Sigma公司。
1. 2 方法
1. 2. 1 供试材料的消毒和接种。取单株野生乳头百合用自
来水冲洗 30 min,除去衰老和有病虫害的茎叶,再用 75%的
酒精擦拭全株,在超净工作台上切取所需材料,分别放入小
烧杯中。叶片用 10%的漂白粉溶液消毒 10 min;株芽、茎段
和鳞片先在 75%的酒精中消毒 30 s,然后用 0. 1%的升汞消
毒 15 min,再用无菌水冲洗 6次,切取 0. 3 cm的株芽;幼叶切
成 0. 5 cm ×0. 5 cm的小块,茎段切成 0. 5 cm长的小块,鳞片
切取下半部分约 0. 8 cm长,分别接种在相应的培养基中。
1. 2. 2 培养基的选取。采用的基本培养基为:MS、White 和
B5,添加不同浓度的 NAA、IAA、KT 和 6-BA,蔗糖浓度为
3%,培养基在消毒锅内 121 ℃下灭菌 18 min。分化培养基
以 MS为基本培养基,设以下 4种激素配比:2. 00 mg /L 6-BA
+0. 20 mg /L NAA、0. 20 mg /L 6-BA + 1. 00 mg /L IAA、0. 10
mg /L KT +0. 10 mg /L NAA、0. 03 mg /L NAA。继代增殖培养
基也以 MS 为基本培养基,设 6 种激素配比,分别为:0. 03
mg /L NAA、2. 00 mg /L 6-BA +0. 20 mg /L NAA、0. 20 mg /L 6-
BA +1. 00 mg /L IAA、0. 10 mg /L KT、0. 20 mg /L KT + 0. 20
mg /L NAA、0. 10 mg /L KT +0. 15 mg /L NAA。生根培养基设
置 4种培养基配方,分别为:MS + 1. 00 mg /L IBA、MS + 1. 00
mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA、1 /2MS + 1. 00 mg /L IBA + 0. 20
mg /L 6-BA、White +1. 00 mg /L IBA +0. 20 mg /L 6-BA。
1. 2. 3 培养条件。接种后,先将野生乳头百合放在(23 ±
2)℃、光照强度为 500 ~700 lx的弱光条件下诱导脱分化,然
后放在(25 ±2)℃、光照强度为 1 500 ~ 2000 lx,每天光照 12
责任编辑 刘群燕 责任校对 李岩安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2011,39(14):8256 - 8258
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.14.194
h的条件下,进行再分化。
2 结果与分析
2. 1 小鳞茎或芽的形成 接种后的外植体 10 d 后开始膨
大,20 d后约增大为接种时的 2 ~3倍,35 d后切口处产生芽
状突起,45 d后形成小鳞茎,50 d后小鳞茎长成黄豆粒大小,
并有部分小鳞茎长出基生叶,开始分化成苗。
2. 2 不同基本培养基的分化效果 对 MS、B5和 White 3 种
基本培养基进行了分化效果的对比试验,各培养基均加入
0. 03 mg /L NAA,试验材料为鳞片切块,结果见表 1。虽然 3
种培养基均能分化出小鳞茎或芽,但其分化效果差异明显
(表 1) ,分化效果最好的是 MS培养基,其次是 B5培养基,最
差的为White培养基。
2. 3 不同分化培养基对不同外植体小鳞茎分化的影响 由
表 2可知,不同外植体在不同激素配比培养基中分化效果不
同:鳞片切块的分化率最高,达 80. 0%,其最适分化培养基为
MS +0. 03 mg /LNAA,其开始分化的天数最短;其次是株芽和
叶片,其最适分化培养基均为 MS + 2. 00 mg /L 6-BA + 0. 20
mg /L NAA,分化率分别达 80. 0%和 42. 0%;分化率最低的为
茎段,其最适分化培养基为 MS + 0. 20 mg /L 6-BA + 1 . 0
mg /L IAA,分化率仅为 18. 00%。由表 2还可知,不同外植体
在同一激素配比下分化率不同,这可能与不同外植体的生理
状态差异有关。
表 1 不同基本培养基对野生乳头百合鳞片切块分化的效果
Table 1 The differentiation rate of Wild Lilium papilliferum cultured
in different basic medium
培养基
Medium
分化出芽平均
所需天数∥d
Mean days from
inocula-tion to
formation of buds
形成小鳞茎的
外植体数∥%
No. of explants
which formed
bulbils
分化
率∥%
Differenti-
ation
MS 42 24 80. 0
B5 49 19 63. 3
White 53 11 36. 7
注:接种块数为 30。
Note:Inoculated amount is 30.
表 2 不同激素配比对不同外植体分化效果的影响
Table 2 The effect of different hormone combinations on the differentiation of various explants
外植体
Explan
激素浓度∥mg /L
Hormone concentration
6-BA KT IAA NAA
接种外植体数
No. of incul-
ated explants
开始分化的天数∥d
Days from inocula-
tion to differentia-
tion beginning
形成小鳞茎
或芽数
No. of induced
bulbil and bud
分化率∥%
Differenta-
tion rate
鳞片 2. 00 - - 0. 20 30 52 16 53. 3
0. 20 - 1. 00 - 30 54 17 56. 7
- 0. 10 - 0. 10 30 45 23 76. 7
- - - 0. 03 30 37 27 90. 0
株芽 2. 00 - - 0. 20 10 50 8 80. 0
0. 20 - 1. 00 - 10 57 7 70. 0
- 0. 10 - 0. 10 10 56 6 60. 0
- - - 0. 03 10 61 4 40. 0
叶片 2. 00 - - 0. 20 50 66 21 42. 0
0. 20 - 1. 00 - 50 79 18 36. 0
- 0. 10 - 0. 10 50 78 10 20. 0
- - - 0. 03 50 79 5 10. 0
茎段 2. 00 - - 0. 20 50 65 8 16. 0
0. 20 - 1. 00 - 50 63 9 18. 0
- 0. 10 - 0. 10 50 77 4 8. 0
- - - 0. 03 50 68 8 16. 0
表 3 继代次数对小鳞片分化能力的影响
Table 3 The effect of subculture times on the differentiation ability of
little scale
继代次数
Times of subculture
分化的小鳞茎数
No. of induced bulbi
分化率∥%
Differentiation rate
1 25 83. 3
2 27 90. 0
3 26 86. 7
4 20 66. 7
5 14 46. 7
6 8 26. 7
注:转移的小鳞片数为 30。
Note:Amount of transferred little scale is 30.
2. 4 小鳞茎的继代增殖 在供试的 6 种继代增殖培养基
中,不同继代增殖培养基的继代效果以 MS + 0. 10 mg /L KT
+0. 15 mg /LNAA的继代效果最好。由表 3 可知,继代 2 ~ 3
次时,鳞茎分化率最高,以后随着继代次数的增加,其分化率
开始下降,继代到第 6次时,下降最为明显。
2. 5 野生乳头百合的生根与移栽 植物无根的子球和小苗
要发育成完整植株,需要进行生根培养。试验结果表明,在
供试的 4种生根培养基中,以 1 /2MS +1. 00 mg /L IBA +0. 20
mg /L 6-BA生根效果最好,经 20 ~ 25 d 后开始长根,40 d后
生根率达 80. 0%以上。组培苗在炼苗期间未发生感染,直接
将其移入塑料杯中。将组培苗移到塑料杯后,鳞片和株芽的
再生植株移栽成活率明显高于其他外植体,且生长速度快,
这主要是因为它们在生根培养中,根系的生长较好,根系比
较健壮,对水分和营养液的吸收好,因此生长比较旺盛。而
叶片和茎段的根系较短且纤细,也容易腐烂,对水分和营养
物质的吸收差,移栽的成活率最低,生长缓慢。天气回暖后
把所有的苗子移栽到大田,保持较高的湿度,早晨和傍晚让
苗子充足光照,午间用遮阳网盖住,7 d后根系在沙土里生长
752839 卷 14 期 潘佑找等 野生乳头百合组织培养及快速繁殖研究
扎实,苗子成活,成活率高达 100. 0%,组培苗生长旺盛,生长
的速度比在实验室里快。
3 结论与讨论
在分化培养中通过对 MS、B5 和 White 3 种培养基的比
较,发现分化效果最好的是 MS培养基。分析其原因可能是
MS培养基无机盐浓度较高,可保证百合组织生长所需的矿
质营养,加速愈伤组织的生长,其中的无机养分的数量和比
例比较合适,足以满足植物细胞在营养上和生理上的需要。
该试验得到野生乳头百合鳞片诱导其最适培养基为 MS
+ 0. 03 mg /L NAA;而株芽和叶片最适诱导分化培养基为MS
+ 2. 00 mg /L 6-BA + 0. 20 mg /L NAA;茎段最适诱导分化培
养基为 MS + 0. 20 mg /L 6-BA + 1. 00 mg /L IAA,符合组织培
养中 6-BA∶ NAA值应为 5∶ 1 ~10∶ 1的要求。
褐变在植物组织培养过程中普遍存在,是植物组织培养
发展的一大障碍,其是由外植体的切口表面渗出的酚类物质
氧化后成为醌类物质,使外值体变成褐色,从而对组织产生
毒害作用的现象。目前认为植物组织培养中的褐变多为酶
促褐变,因此褐变的发生与外植体组织中酚类物质的含量及
多酚氧化酶的活性有直接的关系。影响褐变的因素有:植物
材料的基因型、年龄、取材部位、取材时期、外植体的大小和
受伤害程度以及其他一些培养条件等。该试验中,叶片和茎
段的分化能力低,出现的褐变现象十分严重,具体原因有待
于进一步分析和试验。
在诸多百合组织培养的文献报道中[6-8],多采用百合鳞
片作为外植体。但鳞茎是百合的地下贮藏器官,体内存在内
生菌不仅能造成在初代培养中外植体消毒困难,而且在长期
的继代过程中容易出现内生菌引起的污染。珠芽是地上部
分,表面光滑,内生菌污染可能很轻,因此,该试验选用珠芽
作外植体,其较鳞茎更容易消毒,也可避免继代过程中内生
菌造成的污染。
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46 -48.
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图 4 原原种重量与原种粒重相关性
Fig. 4 The correlation between breeder's stock weight and origi-
nal potato grain weight
要经济性状之间存在密切的关系,有随着原原种重量的增
加原种产量逐渐增加的趋势,同时也有原种大中薯率、每窝
粒数及平均粒重随着原原种重量的增加而增加的趋势。但
从决定系数看,偕同变异最高的也只达60. 25%,尚有近40%
的变异不属于必然,并非随着原原种重量的增加而增加,而
是达到一定的程度后,增加不明显。该试验原原种大于 5. 0
g以后,原种产量、大中薯率、每窝粒数、平均粒重等均增加不
明显,与相关分析结果相同。
(2)在原原种生产过程中要注意控制原原种的大小。原
原种的粒重太重,生产成本就高,反之,原原种的粒重太轻,
生产出来的原种产量太低,又提高了原种生产成本。该研究
结果表明,原原种的大小应控制在 1. 0 ~5. 0 g。
(3)该研究结果仅对马铃薯品种会-2 而言,其他品种是
否为这样的结果,尚待研究。
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