全 文 :
2012,41(2):27-31.
Subtropical Plant Science
云南龙竹的快速繁殖和离体保存研究
李春芳1,2,程治英2,杨俊波2,熊 智1
(1.西南林业大学 林学院,云南 昆明 650224;2.中国科学院 昆明植物研究所,西南野生生物种质资源库,云南 昆明
650204)
摘 要:本研究以干冷保存(-20 ℃,相对湿度 15%)150 d 的云南龙竹(Dendrocalamus yunnanicus)颖果为
实验材料,通过种子萌发建成丛芽无菌无性系进行快繁和离体保存。研究表明,丛芽增殖的最佳培养基为 MS +
6-BA 2 mg/L + NAA 0.2 mg/L,蔗糖浓度以 3%为佳;生根培养的最佳培养基为 MS + IBA 1 mg/L + NAA 1 mg/L,
以单芽诱导生根为好;离体保存丛芽的最适培养基为 MS + 6-BA 0.5 mg/L + NAA 0.2 mg/L;当培养温度由室温
(25±3)℃降低至(20±3)℃和 12 ℃时,其继代周期可由原来的 2 个月分别延长至 4 个月和 8 个月。在组织培养
过程中发现白化苗或叶色变异现象。
关键词:云南龙竹;丛芽;快速繁殖;离体保存
Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2012.02.007
中图分类号:Q943.1 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2012)02-0027-05
Rapid Propagation and In vitro Conservation of Dendrocalamus yunnanicus
LI Chun-fang1,2, CHEN Zhi-ying2, YANG Jun-bo2, XIONG Zhi1
(1.College of Forestry, Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan China; 2.Kunming Institute of Botany, Chinese
Academy of Sciences, The Germplasm Bank of Wild Species, Kunming 650204, Yunnan China)
Abstract: The caryopsis of Dendrocalamus yunnanicus, which had been stored for 150 days at
-20 and RH℃ 15%, were used as the experimental materials, and aseptic clones were induced from
them then used for propagation and in vitro conservation. The results showed that the best media for
tufted-bud proliferation were MS + 6-BA 2 mg/L + NAA 0.2 mg/L, both sucrose and glucose
contributed to the proliferation culture, and the best concentration was 3%. The most effective
medium for rooting was MS + IBA 1 mg/L + NAA 1 mg/L, a single bud rooting was better; the best
medium for buds in vitro conservation was MS + 6-BA 0.5 mg/L + NAA 0.2 mg/L. The subculture
cycle of shoots was 60 days at 25±3 , ℃ which could change to 160 days and 240 days at low
temperature preservation 20±3 ℃ and 12 , ℃ respectively. Albino seedlings or variant of leaf colors
were found during tissue culture.
Key words:Dendrocalamus yunnanicus; tufted-buds; rapid propagation; in vitro conservation
竹类是重要的木材资源,具有重要的生态和经济价值,开发前景广阔。联合国景观规划署世界环
境中心报告,全球一半的竹类可能濒临灭绝[1]。因竹子一生仅开花一次,故普遍采用传统的竹鞭和竹
秆无性繁殖方式繁衍,导致遗传多样性低。由于竹子开花难以预测,结果种子量少,种子败育多、萌
发率低,且寿命短、不易保存等原因。因此,用离体保存构建竹类无菌无性系的试验平台将成为保护
竹类资源的重要方法。
收稿日期:2011-12-28
基金项目:中国西南野生生物种质资源库项目(0802261411)
作者简介:李春芳(1982-), 女,江西南康人,硕士研究生,从事野生植物种质资源离体保存研究。E-mail: lichunfang@mail.kib.ac.cn
注:杨俊波(E-mail: jbyang@mail.kib.ac.cn)、熊智(E-mail: zhix@swfu.edu.cn)为通讯作者。
第 41 卷 ﹒28﹒
云南龙竹(Dendrocalamus yunnanicus)是云南特有的竹种,其地下茎类型为合轴丛生型,仅分布
在勐腊、保山、金平和河口等地的低山沟谷密林中,可供建筑、围篱和采笋用等[2]。云南龙竹成片开
花之后的自然死亡,其繁衍已受到严重威胁;加上人为因素对其生境的破坏,加剧了云南龙竹的濒危
程度。因此,保护云南龙竹种质资源和多样性已迫在眉睫。
国内学者对云南龙竹的研究多见于对其果实形态[3]和解剖特征[4]以及育苗技术[5]等方面,对巨龙
竹、勃氏甜龙竹、龙竹、马来西亚甜龙竹、麻竹等竹种的快繁技术和离体培养亦有诸多的报道[6-10],
但是对云南龙竹的快繁和离体保存技术研究至今未见报道。因此,本文以云南龙竹种子为试验材料,
探讨其试管快繁条件和离体保存技术。试管苗再生体系的建立,对云南龙竹的保护和可持续利用具有
重要的科学价值和应用前景。
1 材料与方法
1.1 材料
2009 年采自西双版纳的云南龙竹颖果,保存在-20 ℃下,150 d 后取出作为试验材料。
1.2 方法
1.2.1 培养基配方 种子萌发培养基:① 1/2MS + 6-BA 0.5 mg/L(单位下同)。芽增殖培养基:② MS +
6-BA 2 + NAA 0.2;③ MS + 6-BA 3 + NAA 0.1;④ MS + 6-BA 5 + NAA 0.1;⑤ MS + TDZ 0.2;⑥ MS
+ TDZ 1。生根培养基:⑦ MS + NAA 1;⑧ MS + NAA 2;⑨ MS + IBA 1;⑩ MS + IBA 1 + NAA 1。
离体保存培养基:○11 MS + 6-BA 0.5 + NAA 0.2。以上培养基均加琼脂粉 5.5 g/L,糖浓度除生根培养基
为 20 g/L 外,其余均为 30 g/L,pH 5.8。
研究糖种类对丛芽增殖影响的培养基:基本培养基 MS + 6-BA 2 + NAA 0.2 中,加入糖种类分别为
蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、乳糖、山梨醇和甘露醇。有机添加物诱导丛生芽的培养基:基本培养基 MS +
6-BA 2 + NAA 0.2,分别加入椰子汁(CM)20%、腺嘌呤(Ad)20 mg/L、蛋白胨 1 g/L、水解酪蛋白
(CH)1 g/L 和水解乳蛋白(LH)1 g/L。
1.2.2 材料处理 将颖果去掉果皮,取种子浸水约 20 h,再去掉种皮,用 75%酒精表面消毒 1 min,无
菌水冲洗,在超净工作台上用 0.1%升汞(HgCl2)消毒 10 min,无菌水洗 3 次(5 min/次),接种于灭
菌的培养基上。
1.2.3 培养条件及试验方法 培养温度(25±3)℃,光照强度 20 µmol/m2·s,光照时间 12 h/d。每组试
验材料 6 瓶(5 丛芽/瓶),芽约 5 个/丛。每组试验设 3 次重复。
生根培养:用丛芽和单芽在生根培养基进行诱导生根。
离体保存:在(20±3)℃和 12 ℃下,以 MS + 6-BA 0.5 + NAA 0.2 为离体保存培养基进行离体保存。
数据处理和分析:用 SPSS 18.0 进行 t 检验和方差分析。
2 结果与分析
2.1 种子萌发和丛生芽培养
种子去壳消毒后接种于培养基①上无污染,但种子萌发率极低,种子总数 52 粒培养 30 d 后仅 2
粒萌发,1 粒种子萌发的芽中途死亡。另 1 株萌芽长高至 2.5 cm 时,转接到培养基②上进行增殖培养,
继代周期为 30 d,幼年期芽增殖和生长均缓慢,约经过半年时间培养才形成大量丛生芽,用丛生芽做
进一步试验的材料。
2.2 培养基对丛芽增殖的影响
将丛芽按试验设计要求分别接种在培养基②、③、④、⑤和⑥上,经过 30 d 培养,培养基②上丛
芽增殖速度最快,见图 1。
培养基②上培养的丛芽增殖速度快,生长旺盛,其余 4 个处理的丛芽茎叶都出现不同程度的褐化,
培养基④的褐化高于培养基③,培养基⑥褐化高于培养基⑤,并且 TDZ 达到 1 mg/L 时丛芽茎叶全部
第 2 期 李春芳,等:云南龙竹快速繁殖与离体保存研究 ﹒29﹒
褐化。说明生长调节剂(6-BA 和 TDZ)浓度越高,褐化现象越严重。
2.3 糖种类及其含量对丛芽增殖的影响
在基本培养基 MS + 6-BA 2 + NAA 0.2 中分别加入浓度为 3%的蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、乳糖、山
梨醇和甘露醇。结果表明,蔗糖和葡萄糖均适合云南龙竹的增殖培养(图 2),而且丛生芽在含葡萄糖
培养基上 2 个月再继代,培养物仍未产生褐化现象。这说明基本培养基加入葡萄糖有利于离体保存。
确定蔗糖和葡萄糖适用于云南龙竹的增殖培养后,进行了蔗糖浓度对丛芽增殖和生长的影响试验。
30 d 后观察显示,糖浓度为 7.5 g/L 时,培养物几乎无生长或增殖极慢,且丛芽褐化严重,甚至死亡;
糖浓度 15 g/L 的培养物极易生根,每丛培养物生根十几条,苗高增长快,最高达 8 cm,几乎无褐化现
象;30 g/L 蔗糖浓度较适合丛芽增殖和生长。
0
1
2
3
4
5
6
② ③ ④ ⑤ ⑥
丛
芽
增
殖
倍
数
0
1
2
3
4
5
6
蔗糖 葡萄糖 麦芽糖 乳糖 山梨糖 甘露醇
丛
芽
增
殖
倍
数
图 1 不同培养基对丛芽增殖的影响 图 2 糖类对丛芽增殖的影响
2.4 有机添加物对丛芽增殖的影响
在培养基 MS + 6-BA 2 + NAA 0.2 中分别加
入椰子汁(CM)200 ml/L、腺嘌呤(Ad)20 mg/L、
蛋白胨 1 g/L、水解酪蛋白(CH)1 g/L 和水解乳
蛋白(LH)1 g/L,培养 30 d 后观察丛生芽增殖
情况,结果见图 3。
图 3 有机添加物对丛芽增殖的影响
0
1
2
3
4
5
6
CM Ad 蛋白胨 CH LH
丛
芽
增
殖
倍
数
单因素方差分析表明,除椰子汁(CM)和蛋
白胨外,其余有机物对丛芽增殖无显著影响。
2.5 生根培养
培养物采用丛芽和单芽两种方式诱导生根
(图版 I: B-1,B-2),培养 30 d 统计生根效果。试
验结果见表 1。
表 1 植物生长素对培养物生根的影响
处理(mg/L) 接种方式 接种总数 生根数(条) 生根率(%)
丛芽 30 丛 2 6.7 MS + IBA 1 + N AA 1 单芽 60 芽条 54 90
丛芽 30 丛 0 0
MS + NAA 2 单芽 60 芽条 56 93.3
丛芽 30 丛 0 0
MS + NAA 1 单芽 60 芽条 55 91.7
丛芽 30 丛 2 6.7
MS + IBA 1 单芽 60 芽条 55 91.7
t 检验结果表明,在所有的处理中,丛生芽和单芽诱导生根有极显著的差异,丛生芽不利于诱导生
根,而单芽条对诱导生根有利。单因素方差分析结果表明,不同生长调节剂对单芽条诱导生根率无显
第 41 卷 ﹒30﹒
著差异。NAA 诱导根数较多,根细长;IBA 诱导根数较少,但根粗壮较短。生长调节剂诱导单芽条生
根的最佳配方是 MS + IBA 1 + NAA 1。
2.6 试管苗移栽
将瓶内生根的健壮试管苗放入大棚内,打开瓶盖,炼苗 3~5 d,取出试管苗移栽时,不能伤及苗
的叶尖或根尖,流水洗净根上粘附的琼脂,再将其移入消毒的基质(腐叶土∶生黄土= 2∶1)中,浇
足定根水,注意保温(22~28 ℃),用塑料布覆盖,使其栽苗环境湿度为 90%左右,移苗后 1 周内注
意通风透气,并逐渐去掉覆盖。30 d 后成活率达 95%以上(图版 I: E)。
2.7 离体保存
常温下继代保存:采用离体保存培养基 MS + 6-BA 0.5 + NAA 0.2 保存丛生芽,继代周期可延长至
2 个月。
降低培养温度可延缓保存培养物的生长。丛芽接种在培养基○11 上,分别在(20±3) ℃和 12 ℃ 条件
下培养,以每瓶培养物褐化超过 20%为标准,确定每种温度下培养物的继代周期分别为 4 个月和 8 个
月。若要从保存培养物状态恢复到快繁状况,可将培养物接种在培养基②上,经过 1 个半月培养,便
可形成丛芽。由此可见,降低培养温度有利延长继代周期。值得指出的是,温度在 12 ℃以下不利培养
物的保存,表现为褐化严重或死亡。
生长抑制剂对保存培养物也会产生影响。脱落酸(ABA)、三十烷醇(TA)0.1~2 mg/L、青鲜素
(MH)和比九(B9)50 mg/L 保存培养物均会产生毒害作用,培养 30 d 均无生长和增殖,且褐化死亡,
仅矮壮素(CCC)10 mg/L,在室温下保存培养物继代周期可达 3 个月。
3 讨论
本研究通过对云南龙竹储藏种子萌发率的研究,发现种子极难萌发且萌发率低,仅为 3.85%,同
时芽增殖和生长均缓慢,因此,要解决大量快速繁殖,应采用植物离体快繁技术。一般情况下,竹类
植物组培较其他植物困难[8],云南龙竹地下茎类型为合轴丛生型,丛生竹在组织培养中丛生芽增殖方
式有两种,即:丛芽基部直接再生丛芽(图版I: A-1)和丛芽基部产生致密光滑乳白色愈伤组织团,然
后愈伤组织团再分化为丛芽团(芽数多达数十个)(图版I: A-2)。丛芽增殖以MS + 6-BA 2 + NAA 0.2
为最佳培养基,加入葡萄糖可用于离体保存。此外,30 g/L蔗糖浓度较适合丛芽增殖和生长,而有机添
加物对丛芽增殖无显著影响。要获得健壮正常的植株并诱导生根,建议以单芽形式诱导生根为佳,培
养基选用MS + IBA 1 + NAA 1 为佳(图版I: B-1, B-2)。当培养基的生长调节剂改为 6-BA 5~6 mg/L或
TDZ 1~2 mg/L时,会出现 2%~5%的苗和叶色变异,表现为白化苗(图版I: C-1);竹基部茎为紫红色
(图版I: C-2)、叶片或苗上部为白色的白化苗;或丛芽团的叶片呈现不规则的白绿相间花纹(图版I: D-1,
D-2)。白化苗的发生既有遗传因素,也可能是离体培养的诱导因素。生长调节剂是否造成云南龙竹遗
传变异,是否与水稻、小麦等花药培养[11-12]中产生白化的发生原因类似,仍值得进一步探讨。此外,
云南龙竹保存培养物用生长抑制剂方法不适合,而降低生长抑制剂使用浓度是否有利于离体保存尚待
深入研究。
参考文献:
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图版Ⅰ 云南龙竹的快速繁殖和离体保存
A-1.丛芽基部直接再生丛芽;A-2.丛芽基部产生致密光滑乳白色愈伤组织团,然后愈伤组织团再分化为丛芽团,芽数多达数十个(箭头 C);
B-1.丛芽生根苗;B-2.单芽生根苗;C-1.白化苗;C-2.紫茎白化苗;D-1,D-2.丛芽叶片叶色变异(不规则白、绿相间);E.移栽苗