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白羊草成熟种子组织培养影响因素的研究



全 文 :动物科学 现代农业科技 2011年第 8期
白羊草(Bothriochloa ischaemum)为乔本科孔颖草属多
年生丛生禾草,是优良的牧草和水土保持植物,其品质好、
适口性强、覆盖度大、固土保水能力强,对控制水土流失、维
持丘陵山地的生态平衡具有重要作用 [1]。白羊草在世界各暖
温带都有分布,在我国主要分布于华北和西北的南部、中南
区北部的山区坡地和黄土高原 [2]。目前,白羊草的组织培养
再生研究鲜有报道 [3-5]。该研究以白羊草的成熟种子为外植
体,通过对种子处理与愈伤诱导的筛选,旨在建立一套适宜
白羊草成熟种子外植体处理与愈伤组织诱导、分化的组织
培养体系,为其再生体系的建立奠定一定的基础,并为进一
步应用生物技术改良白羊草提供技术平台。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试的白羊草种子于 2006 年 10 月采自山西省太谷县
凤山,海拔 1 100 m,植被为喜暖灌草丛类草地,建群种为白
羊草,千粒重 0.6975 g [6]。
1.2 试验方法
1.2.1 白羊草种子的处理。取充分成熟、结构完整的供试白
羊草种子,剥去外稃,先用无菌水浸泡 10 min,去除杂质并
使其沉淀,然后用 75%酒精浸泡 30 s,期间不断摇动,用无
菌水冲洗 3 遍,再用 0.1 %升汞溶液分别消毒 5、10、15、20、
25 min,无菌水冲洗 4~5 次后,用滤纸吸干水渍。然后接种到
诱导愈伤组织培养基上。
1.2.2 愈伤组织的诱导。以 MSB(MS 无机盐+B5有机成分)
为基本培养基,蔗糖浓度 30 g/L,琼脂 5 g/L,pH 值调至 5.8,
每瓶接种 25 粒,设 3 个重复,接种到附加不同浓度 2,4-D
(1.0、2.0、3.0、4.0、6.0 mg/L)的诱导培养基上,在黑暗[24 h 完
全黑暗,温度(25±2)℃]和光照[光照强度 2 000~3 000 lx,光
周期为 16 h/d,温度(25±2)℃] 2 种条件下进行培养,35 d 后
分别统计出芽数和出愈数,筛选出白羊草诱导愈伤组织的
最适条件和最适激素。
1.2.3 愈伤组织的继代改造。25~30 d 后将初生愈伤组织从
母体上切下,转移至降低 2,4-D 浓度的改造培养基上,继代
4~5 d,继代培养基为 MSB+1.0 mg/L 2,4-D。
1.2.4 愈伤组织的分化。将继代中结构致密、颗粒状、鲜黄
或嫩黄的胚性组织转至 MSB+0.1 mg/L 6-BA+0.05 mg/L
NAA 分化培养基进行分化培养。培养条件为(25±2)℃,光照
强度 2 000~3 000 lx,光周期为 16 h/d 进行 40~50 d 的分化
培养,白羊草在分化过程中就有根的产生,待芽长到 6~7 cm,
根长 3~4 cm 时转到没有激素培养基上壮根。
1.2.5 炼苗与移栽。将壮根后的白羊草幼苗进行移栽。移栽
前先去掉封口膜在培养室中锻炼 2~3 d 后,把幼苗基部的残
留琼脂洗净,移栽至小盆内,移栽基质为腐殖质、细沙和菜
园土以 1∶1∶1混匀配制而成。
1.3 数据处理
出芽率(%)=出芽种子数
接种种子数
×100
出愈率(%)=产生愈伤组织块数
接种种子数
×100
污染率(%)=污染种子数
接种种子数
×100
胚性愈伤组织诱导率(%)=产生胚性愈伤组织块数
接种愈伤组织数
×100
分化率(%)=出芽愈伤数
接种愈伤数
×100
2 结果与分析
2.1 种子表面消毒方法的选择
试验发现,用升汞对种子进行不同时间(5、10、15、20、
25 min)的消毒处理,随着消毒时间的延长,污染率逐渐降
低,出芽率和出愈率呈现先上升后下降的趋势,当升汞消毒
白羊草成熟种子组织培养影响因素的研究
于 娜 1 董宽虎 2 *
(1山西省林业职业技术学院园林系,山西太原 030009; 2山西农业大学动物科技学院)
摘要 以白羊草成熟种子为外植体,研究不同表面消毒方法、外界条件及继代对愈伤组织诱导的差异。结果表明:外植体选用酒精浸
泡 30 s、0.1%升汞处理 15 min 为理想消毒方法;MSB+2.0 mg/L 2,4-D 结合完全黑暗培养, 愈伤诱导率达到 86.7%; 经继代培养基 MSB+1.0
mg/L 2,4-D 继代后,分化率明显提高。
关键词 白羊草;成熟种子;继代;愈伤组织;植株再生
中图分类号 S336 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)08-0322-03
Induction of Effect Factor on Mature Embryo Tissue Culture of Bothriochloa ischaemum
YU Na 1 DONG Kuan-hu 2*
(1 Department of Landscape,Shanxi Forestry Vocational Technical College,Taiyuan Shanxi 030009; 2 College of Animal Science and Veterinary
Medicine,Shanxi Agricultural University)
Abstract Experiment was conducted on effect of different superficial sterilized measure,environmetal condition and subculture on callus
induction of Bothriochloa ischaemum with its seeds as explants. The results showed that the explants sterilized way were immersed in 75% ethanol for
30s,then disinfested 0.1%(w∶v)HgCl2 solution for 15 min. Culture medium of callus induction was MSB+2.0 mg/L 2,4-D combined complete darkness
culture that callus induction reached 86.7 %. Callus differentiation were improved evidence in the callus subculture medium MSB+1.0 mg/L 2 ,4-D.
Key words Bothriochloa ischaemum;mature embryo;subculture;embryogenic callus;plant regeneration
基金项目 国家科技支撑计划项目(2007BAD56B01)。
作者简介 于娜(1979-),女,山西阳城人,硕士。研究方向:草地资源
与草地管理。
* 通讯作者
收稿日期 2011-03-18
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处理为 5~15 min 时,出芽率和出愈率逐步
上升,到 15 min 时均达到峰值,污染率也逐
渐降至零;随着升汞处理时间延长,尽管污
染率降低至零, 但对种子的储藏物质造成
伤害, 从而影响芽的产生和愈伤的诱导 。
因此,酒精浸泡30 s、升汞 15 min 为最佳消
毒方法。
2.2 外界条件对愈伤组织诱导率的影响
由试验可知 ,2,4-D 浓度在 1.0 ~3.0
mg/L,光照和黑暗条件对白羊草种子发芽
率影响不大 。光照条件下 2,4-D 浓度在
4.0 mg/L 时,出芽率能达到 100%,在 2,4-D
浓度为 6.0 mg/L 时也明显高于黑暗条件下
的出芽率 ;从发芽状态看 ,光照条件下 ,
2,4-D 各浓度处理的胚芽和胚根都明显比
黑暗条件下增长 1~2 倍, 胚芽长至 0.5 cm,
胚根达到 9~11 cm。
无论是黑暗条件还是光照条件 ,都有
愈伤出现,但 2 种条件下诱导差异很大。这
种差异主要表现在愈伤状态及诱导频率
上。光照条件下的愈伤质地较硬,致密,多呈浅黄至深黄,团
状,表面干燥,生长迅速;黑暗条件下的愈伤质地柔软 ,松
散,多呈乳白色,团状,表面湿润,生长相对较慢;黑暗条件
下 2,4-D 各浓度处理的出愈率都明显高于光照条件;另外,
从出愈时间看,2 种条件下时间相差 1~2 d,差异很小。
2.3 不同 2,4-D 浓度对愈伤组织诱导的影响
试验表明,2,4-D 浓度对白羊草种子出愈率有一定影
响。2,4-D 浓度在 1.0~2.0 mg/L 范围内,白羊草诱导率呈上
升趋势,超过 2.0 mg/L 后出愈率逐渐下降 ,2,4-D 浓度在
1.0~6.0 mg/L 范围内,1.0 mg/L 时的出愈率最低为 57.1%,浓
度在 2.0 mg/L 时出愈率达到最高,为 86.7%。说明 2,4-D 浓
度过高或过低都会抑制种子的出愈,以 2.0 mg/L 为白羊草
种子出愈的适合浓度。
2.4 继代对白羊草愈伤组织分化的影响
继代后愈伤组织分化率明显高于不继代直接进行分化
的分化率,说明通过降低培养基中 2,4-D 的浓度,使致密或
疏松的颗粒胚性愈伤组织发生率提高,从而提高分化率。
2.5 白羊草组培再生
试验表明,将白羊草胚性愈伤组织接种到 MSB+0.1 mg/L
6-BA+0.05 mg/L NAA 培养基进行分化培养,6~7 d 后有绿
色芽点产生,1 个月后逐渐发育成再生小植株,分化同时就
有根的产生,待芽长到 6~7 cm,根长 3~4 cm 时转到没有激
素的培养基上壮根(图 1)。将壮根后的白羊草幼苗进行移栽
即可成活并生长良好。
3 结论与讨论
用成熟胚作外植体时,一般用升汞,但升汞作为消毒剂
时,由于白羊草种子较小,而升汞杀伤力又较强,一旦消毒
时间过长,会杀死部分种子,且种子上残留的升汞会对种子
产生毒害,导致种子的发芽率或胚性愈伤组织诱导率偏低,
而消毒时间过短,又会增加污染率。因此,适宜的消毒时间
是试验成功的基础 [7]。该试验中,除控制适宜的消毒时间外,
对消完毒的种子一定要彻底清洗,直到没有升汞味。
光照培养与暗培养对愈伤组织诱导率没有显著影响,
由于愈伤质量的差异,光照对后期胚性愈伤组织的诱导率
有很大影响 [8]。因此,暗培养利于愈伤组织诱导 。通常情况
下,黑暗环境中愈伤组织诱导率比在光照下高,并且产生的
愈伤组织形态结构较好;时永杰等 [3]认为禾草在形成再生苗
以前,以暗培养为好,有利于愈伤组织的生长和分化。
多数植物组织培养诱导脱分化都必须使用 2,4-D[8],特别
是单子叶植物,如禾本科作物往往需要较高浓度的 2,4-D,并
且只需要添加生长素就可诱导出体胚形成 [9-10]。桂耀林等 [11]
指出,愈伤组织的形成是外植体自溶体和 2,4-D 相互作用
的结果,可见 2,4-D 对愈伤组织的诱导起着重大作用。试验
中设置了 5 个浓度梯度,以筛选白羊草成熟胚愈伤组织的
最佳激素浓度。试验结果与肖辅珍等 [4]的研究结果一致。过
高的 2,4-D 浓度不利于愈伤组织的分化。
白羊草的胚性愈伤组织只能产生在松软的非胚性愈伤
组织上,愈伤组织的胚性和非胚性是用以表达其再生植株的
分化潜力,胚性愈伤组织是指在适宜的培养条件下能分化出
再生植株的愈伤组织,表现特征一般是黄色带绿点、质硬、
结构紧密、生长较慢,有节状或瘤状突起;非胚性愈伤组织
则是不具备分化再生潜力的培养物,一般表现为白色或黄
褐色、结构疏松、无节瘤状突起物、生长速度快、呈海绵状[12]。
禾本科植物的愈伤组织根据形态主要可分为 4 种类型:第
一类型生长迅速、结构致密,颗粒小、易碎;第二类型呈黄
色、生长迅速、质地疏松;第三类型呈黄白色或灰绿色,生长
缓慢,结构致密,而且在其表面可看到许多芽原;第四类型
松软多水无定型、呈果冻状或棉絮状 [13]。只有前 3 类的愈伤
组织能够分化出芽。在该试验中白羊草成熟种子诱导出来
的愈伤组织一般为第四类型,这种非胚性愈伤组织在分化
A B
C D
注:A-成熟种子诱导出的非胚性愈伤组织;B-继代后干燥、紧密、颗粒状的愈伤组织;C-分化
培养基上分化的簇生苗;D-再生植株。
图 1 白羊草植株再生过程
于 娜等:白羊草成熟种子组织培养影响因素的研究
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动物科学 现代农业科技 2011年第 8期
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(上接第 319页)
或沉性的配合饲料为佳 。饲料的粗蛋白质含量为 30%~
32%,饲料的颗粒大小要与鱼种的大小相配合,在保证营养
基础上使其大小适口。
鱼种入箱后即开始训养。每天上午、下午各驯化 1 次。
驯化时先给以固定的声响信号,然后用手把饲料慢慢撒向
网箱的中央位置。每次驯化时间不少于 40 min,约 1 周就可
使鱼形成集中上浮摄食的习惯。网箱饲养彭泽鲫投饲技术
十分重要。投饲量应根据网箱中鱼群的总重量来确定,还要
与天气状况以及鱼的活动、摄食情况有关。睛好天气应正常
投喂,闷热、阴雨、大风天气应减少投饲量。投喂应以少量多
次为原则进行。一般日投喂 3~4 次,日投喂量和投喂次数的
安排,以下午多于上午为好。经过 180~200 d 的饲养,平均个
体重可达 200 g 以上,可生产彭泽鲫 8~25 kg/m2。
5 日常管理
5.1 网箱的清洗
饲养期间应每天检查网箱 1 次,以防网箱破漏而发生
逃鱼现象。网箱入水后,会因污泥和藻类附着而堵塞网目,
影响网箱内外的水体交换,不利于彭泽鲫的生长,因而应定
期予以清除。可将网衣提起直接用手洗清除,也可用喷水枪
喷洗清除。
5.2 干旱和洪水季节的管理
干旱季节,要防止网箱搁浅,为此,当水位下降较多时,
可把网箱往深水的地方移动。洪水季节,要防止网箱被冲
走,在洪水到来之前,最好将网箱移至缓流处,以避开洪水
的冲击。
5.3 防暴风
设置在大水面内的网箱,有时候会受到暴风引起的大
波浪的袭击,而后导致发生破网、逃鱼等现象。因此,在暴风
到来之前,必须检查框架和桩柱的牢固程度以及绳索的强
度等,确保不出任何问题。对于大风造成的网箱变形或移
位,要及时进行调整,保证网箱的有效面积和箱距在合理的
范围内。
6 疾病防治
彭泽鲫作为人工选育的养殖品种,抗病力强是其主要
优点。但由于网箱中鱼群比较集中,密度大,一旦发病就较
易传播蔓延。因此,一定要做好疾病的防治工作。彭泽鲫常
见的疾病为体表动物性病原体引起的鱼病,如烂鳃病、车轮
虫病、水霉病等。除放养时鱼体用食盐水等浸洗消毒外,饲
养期间还应定期用漂白粉或生石灰等在网箱内及近旁水体
泼洒消毒。
7 参考文献
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(上接第 320 页)
及洪涝讯期,要增加巡塘次数。
3 疾病防治
克氏鳌虾抗病力强,但在高密度养殖的条件下,其代谢
的废物和残饵会大量沉积池底,若不及时捞出,易导致水体
恶化和滋生大量的病原体,诱发疾病,养殖前期要彻底清塘
和消毒,养殖过程中要定期换水,施用生石灰、微生物制剂,
保持水体中微生物种群的动态平衡、能量和物质的良性循环。
4 捕捞
经过 3 个月的饲养,可以达到上市规格。由于克氏鳌虾
的生长不可能完全同步,所以从每年 7 月开始,用虾笼轮捕
上市,捕大留小。9—10 月,彻底干塘,将克氏鳌虾集中到虾
潭中,将达到上市规格的全部上市,小规格的再转入水草丰
盛的池塘中,加深水,待翌年早上市。
5 参考文献
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9-10.
培养基上很难分化成苗。因此,将愈伤组织先在较低浓度的
2,4-D 诱导培养基上继代培养一段时间,然后再转移到分
化培养基上,有助于愈伤组织向胚性愈伤组织的转化,从而
提高愈伤组织的分化率 [14-15],证实成熟胚胚性愈伤组织只能
在形成松软的非胚性愈伤组织之后,经继代培养才能产生
致密的胚性愈伤组织 [16-17]。
4 参考文献
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