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金钱松植物愈伤组织诱导和快速增殖条件研究



全 文 :西北农业学报 2013,22(3):152-156
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica
金钱松植物愈伤组织诱导和快速增殖条件研究

王跃华,杨小萍,黄 兴,王 丹,袁 畅,张 珏,王 强
(成都大学 生物产业学院,成都 610016)
摘 要 筛选金钱松产生愈伤组织的最佳外植体和愈伤组织快速增殖的最佳培养条件。以金钱松的叶原基、
芽轴和芽为外植体,从不同激素配比、培养温度和光照时间等方面筛选出金钱松产生愈伤组织的最佳培养条
件。金钱松植物叶原基是产生愈伤组织的最佳外植体,愈伤组织增殖的最佳培养基为 MS+6-BA1.0
mg·L-1+NAA0.5mg·L-1,最适光照时间为每天12h,最佳培养温度为25℃。
关键词 金钱松;外植体;诱导;愈伤组织
中图分类号 S641.3   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2013)03-0152-05
The Research on Calus Induction and Rapid
Proliferation of Pseudolarix amabilis
WANG Yuehua,YANG Xiaoping,HUANG Xing,WANG Dan,YUAN Chang,
ZHANG Jue and WANG Qiang
(Department of Biological Engineering,Chengdu University,Chengdu 610016,China)
Abstract The object of the research is to screen out the best explant and optimal culture condition for
calus production and rapid proliferation for Pseudolarix amabilis.Leaf primordium,bud axis and
buds of Pseudolarix amabilis were selected as the explants,combined with different hormone ratio,
temperature and light time,the optimal culture condition for calus production and rapid proliferation
were screened out.The leaf primordium is the best explant for producing calus,the best medium for
calus proliferation is MS+6-BA 1.0mg·L-1+NAA 0.5mg·L-1,the best ilumination time is
12h·d-1 and the optimal temperature is 25℃.
Key words Pseudolarix amabilis(Nelson)Rehd.;Explant;Induction;Calus
  金钱松[Pseudolarix amabilis(Nelson)Re-
hd.]是中国特有的古老孑遗松科(Pinaceae)树
种[1]。根据世界保护联盟(IUCN)新制定的物种
受威胁的分类系统标准和中国植物红皮书的标
准,金钱松均被定为渐危种,并被列为国家二级保
护植物[2-4]。金钱松不仅是重要的庭园植物,同时
更是一种应用前景广阔的药用植物。金钱松主要
的药用成分是从其树皮和根皮中提取出来的二萜
类化合物土槿酸[5],它具有抗肿瘤、抗真菌、抗早
孕和使胆囊自截等功效,尤其是抗肿瘤的功效使
得金钱松的药用价值更加凸显。现代药理研究发
现,土槿酸及其衍生物能作用于多种癌细胞并具
有明显的量效关系[6],它的抗癌机制是通过破坏
肿瘤细胞使其凋亡而实现的[7],这一研究结果预
示着对金钱松植物中的活性成分开发研究具有十
分重要的意义。
目前,对金钱松植物的研究工作主要集中在
药用成分的分析和药理作用,以及对金钱松植物
的内生真菌等方面的研究[8-11];本试验对金钱松
植物愈伤组织诱导和快速增殖进行研究,旨在为
* 收稿日期:2012-10-29  修回日期:2012-12-10
基金项目:成都大学重点科技项目(2012A231)。
第一作者:王跃华,女,教授,研究方向为生物技术。E-mail:wangyaohua888@yahoo.com.cn
通信作者:张 珏,副教授,博士,主要从事植物组织培养及植物转基因研究。E-mail:zjhebest@gmail.com
下一步大规模开展悬浮培养生产金钱松有效组分
提供重要的理论基础。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验材料采自四川省成都市植物园,经成都
大学植物鉴定室鉴定为金钱松属(Pseudolarix
Gord.)植物金钱松。
1.2 方 法
1.2.1 金钱松不同外植体的筛选 选取金钱松
植株上的芽,剥去芽上的芽鳞后放在超净工作台
上,先用w=0.1%升汞溶液消毒15min,菌水洗
涤3次后,并用吸水纸吸干外植体上的水分,最后
将消毒后的芽以及由芽分割的叶原基和芽轴3部
分外植体接入 MS+6-BA 1.0mg·L-1+NAA
0.3mg·L-1+IAA 0.1mg·L-1的愈伤组织诱
导培养基中进行培养。每种外植体接种40个,培
养40d统计愈伤组织的诱导率,以上试验重复
3次。
1.2.2 愈伤组织快速增殖的最佳激素配比研究
 选取 MS培养基为基本培养基,并附加不同质
量浓度的植物激素6-BA、NAA和IAA共配制成
9种增殖培养基。选择生长状况良好的愈伤组织
接入不同培养基中,每种培养基接种40个外植
体,培养40d统计愈伤组织的增殖情况,以上试
验重复3次。
1.2.3 不同光照时间对愈伤组织增殖生长的影
响 将愈伤组织切成适当大小接入 MS+6-BA
1.0mg·L-1+NAA 0.5mg·L-1培养基中,分
别放置在无光照、每天光照12h和每天光照24h
的条件下,培养40d统计愈伤组织的增殖情况。
1.2.4 不同培养温度对愈伤组织增殖生长的影
响 将愈伤组织切成适当大小接入 MS+6-BA
1.0mg·L-1+NAA0.5mg·L-1培养基中,分
别放置在5℃ 、15℃ 、25℃和30℃的培养条件
下,40d统计愈伤组织在不同温度条件下的增殖
生长情况。
1.2.5 计算公式及数据分析 愈伤组织诱导
率=产生愈伤组织的外植体数/ 接种外植体
数[12],愈伤组织增殖倍数=(收获量一接种量)/
接种量;用SPSS 19.0统计学软件进行方差分析,
采用Duncan’s法进行多重比较;其中P<0.05
为显著差异,P<0.01为极显著差异。
2 结果与分析
2.1 金钱松不同外植体的愈伤组织诱导
选取金钱松植物的3个不同部位外植体接种
到 MS+6-BA 1.0 mg·L-1 + NAA 0.3
mg·L-1 +IAA 0.1mg·L-1培养基上,在培养
40d后统计各外植体的愈伤组织诱导率,结果
见表1。
  从表1可以看出,3个不同部位外植体在接
入培养基培养40d后,都能不同程度地诱导出愈
伤组织,并且相互之间差异极显著(P<0.01),具
有统计学意义;其中以叶原基外植体的愈伤组织
诱导率(97.43%±1.43%)最高,叶原基外植体接
入培养基后6d左右开始膨大,使得包在叶原基
外面的鳞片叶开始裂开,鳞片叶颜色由最初的绿
色逐渐变为褐色,愈伤组织开始产生在叶原基的
基部,随后逐渐向叶原基的上部生长;观察发现叶
原基外植体产生的愈伤组织生长速度快、颜色也
都由最初的浅绿色变为翠绿色(图1)。完整芽外
植体产生愈伤组织的诱导率为(65.00±1.25)%;
但芽外植体的启动时间较早,在接入培养基4d
左右就产生明显膨大,使得原本在芽轴上紧密排
列的叶原基变得向四周放射状生长(图2),随后
芽体上产生颜色为翠绿色、质地较疏松的愈伤组
织(图3)。而将芽轴外植体接入培养基后25d才
可观察到有明显的体积膨大,并随着培养时间的
延长,可观察到在芽轴上表面有质地较紧密、颜色
为淡黄绿色的愈伤组织产生(图4);但在芽轴的
下部并未观察到有明显的膨大和愈伤组织的产
生,而是随着培养时间的延长,芽轴外植体的颜色
会变为深褐色,培养40d后统计愈伤组织的诱导
率仅为(32.72±1.52)%。
表1 金钱松不同外植体的愈伤组织诱导率(珔x±s,n=3)
Table 1 Calus induction of different explants
外植体类型
Explant type
启动时间/d
Start time
愈伤组织诱导率/%
Calus induction rate
叶原基
Leaf primordia 6  97.43±1.43aA
芽Bud  4  65.00±1.25bB
芽 轴Bud axis  25  32.72±1.52cC
注:培养40d后统计的结果;同列不同小写字母表示差异显著(P
<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)[12]。下表同。
Note:The results are counted after cultivating 40days;different
lowercase letters and capital letters in the same column mean sig-
nificant difference at P<0.05and P<0.01respectively[12].The
same below.
·351·3期           王跃华等:金钱松植物愈伤组织诱导和快速增殖条件研究
2.2 不同激素配比对愈伤组织增殖的影响
选取诱导产生的颜色为翠绿色愈伤组织切成
适当的大小,接入不同激素配制的9种培养基中,
培养40d后统计愈伤组织的增殖情况,结果见
表2。
  从表2可知,将愈伤组织接入A0未加任何激
素的 MS培养基(CK)后,在培养40d后未见有明
显的愈伤组织增殖,说明植物激素对金钱松愈伤
组织的增殖生长有十分重要的促进作用。
另外,观察6-BA与NAA组合的A1~A4号
培养基和6-BA与IAA组合的A5~A8号培养基
中各愈伤组织的增殖生长情况可以发现,激素
图1 叶原基愈伤组织
Fig.1 Calus form leaf primordial
图2 膨大的芽
Fig.2 Expanded bud
图3 芽愈伤组织
Fig.3 Calus form bud
图4 芽轴愈伤组织
Fig.4 Calus form bud axis
表2 不同激素配比对金钱松愈伤组织增殖的影响(珔x±s,n=3)
Table 2 The effect of different hormone ratio on calus proliferation
培养基编号
Medium No.
激素配比/(mg·L-1)Hormone ratio
6-BA  NAA  IAA
增殖倍数
Proliferation multiple
愈伤组织生长状况
Calus growth status
A0(CK) 0  0  0.0  0.00±0.00hH 未见明显生长 No.significant growth
A1  1.0  0.1  0.0  1.63±0.13dD 淡绿色,质地疏松Light green,loose texture
A2  1.0  0.3  0.0  2.61±0.12cC 绿色,质地紧密 Green,close texture
A3  1.0  0.5  0.0  3.92±0.22aA
翠绿色,质地较紧密
Emerald,relatively close texture
A4  1.0  1.0  0.0  3.03±0.03bB
黄绿色,质地较疏松
Chartreuse,relatively loose texture
A5  1.0  0.0  0.1  0.63±0.13gG
黄色,质地疏松
Yelow,loose texture
A6  1.0  0.0  0.3  0.96±0.08fF
浅黄色,质地较紧密
Buff,relatively close texture
A7  1.0  0.0  0.5  1.83±0.13dD
黄绿色,质地较疏松
Chartreuse,relatively loose texture
A8  1.0  0.0  1.0  1.29±0.08eE
浅黄绿色,质地疏松
Light yelow-green,loose texture
·451· 西 北 农 业 学 报                  22卷
6-BA与NAA组合的培养基更有利于金钱松的
愈伤组织增殖生长,愈伤组织不仅增殖倍数高,而
且产生的愈伤组织也多为质量状况好的绿色;而
在6-BA与IAA激素组合的培养基上生长的愈
伤组织,不仅增殖的速度慢,而且产生的愈伤组织
质量状况不佳,多为黄色、水浸状。
由表2结果分析发现,在植物激素6-BA质
量浓度为1mg·L-1时,随着NAA和IAA的质
量浓度由0.1升高到0.5mg·L-1,其愈伤组织
的增殖倍数均表现为增高的趋势,其中以 A3培
养 基 MS+6-BA 1.0 mg· L-1 + NAA
0.5mg·L-1的愈伤组织增殖倍数(3.92±0.22)
最高,显著高于其他各组培养基中愈伤组织的增
殖倍数(P<0.01);但当 NAA和IAA的质量浓
度继续升高到1.0mg·L-1,其愈伤组织增殖倍
数反而下降,并且产生的愈伤组织还出现部分的
褐变情况。由此可以得出,在一定的质量浓度范
围内,生长素NAA和IAA促进金钱松愈伤组织
的增殖生长,过高质量浓度的NAA和IAA对金
钱松愈伤组织的增殖生长起抑制作用。
2.3 不同光照时间对愈伤组织增殖的影响
由表3可知,金钱松愈伤组织在每天光照
12h下其愈伤组织的增殖倍数最高,为(3.63±
0.06)倍,明显高于无光照条件下的增殖倍数
(1.12±0.12)和每天光照24h下的增殖倍数
(2.89±0.19)。
  不同光照条件下金钱松愈伤组织的增殖状况
极显著不同(P<0.01)。其中以每天光照12h下
增殖产生的翠绿色愈伤组织生长速度最快,品质
也最佳;在无光照条件下产生的绿黄色和浅黄色
愈伤组织不仅生长速度慢,而且品质也不太好;而
在每天24h光照下增殖产生的愈伤组织尽管生
长速度也较快,但增殖产生的黄绿色愈伤组织有
部分出现褐变的情况。从上述试验分析可以得
出,金钱松愈伤组织增殖的最适光照时间为每天
光照12h。
2.4 不同培养温度对愈伤组织增殖的影响
将叶原基外植体产生的翠绿色愈伤组织接入
MS+6-BA 1.0mg·L-1+NAA 0.5mg·L-1培
养基中,分别放置在5℃、15℃、25℃和30℃
4种不同温度下培养,40d后统计愈伤组织增殖
倍数,结果见表4。
  由表4得知,金钱松愈伤组织在增殖生长过
程中受温度影响较大,不同的培养温度对金钱松
愈伤组织的增殖影响差异极显著(P<0.01)。试
验观察发现,5℃下接入培养基中生长的愈伤组
织多数为黄色,并还有部分呈现水浸状,愈伤组织
的增殖生长速度极慢,培养40d后其愈伤组织增
殖倍数还不到1倍;而当培养温度为25℃时,培
养40d后其愈伤组织的增殖倍数可高达(3.97±
0.22)倍;但当温度继续升高为30℃时,尽管愈伤
组织的生长速度快、增殖倍数也较高(3.41±
0.04),但产生的深绿色愈伤组织在后续的继代生
长过程中发现较易出现褐变的情况。
表3 不同光照时间下金钱松外植体愈伤组织增殖及生长状况(珔x±s,n=3)
Table 3 The effect of different light time on calus proliferation
光照时间/(h·d-1)
Light time
增殖倍数
Proliferation multiple
愈伤组织生长状况
Calus growth status
0  1.12±0.12cC 生长慢,绿黄色和浅黄色Slow growth,green yelow and light yelow
12  3.63±0.06aA 生长快,翠绿色Fastest growth,emerald
24  2.89±0.19bB 生长较快,黄绿色,部分褐变Grow faster,chartreuse,browning partly
注:光照度1 000lx。
Note:The light intensity is 1 000lx.
表4 不同培养温度下金钱松愈伤组织增殖及生长状况(珔x±s,n=3)
Table 4 The effect of different temperature on calus proliferation
培养温度/℃
Culture temperature
增殖倍数
Proliferation multiple
愈伤组织生长状况
Calus growth status
5  0.69±0.10dD 生长极慢,黄色,质地疏松Slowest growth,yelow,loose texture
15  1.97±0.11cC
生长较慢,浅黄色,质地较紧密Slower growth,light yelow,relatively close
texture
25  3.97±0.22aA 生长快,翠绿色,质地紧密Faster growth,emerald,close texture
30  3.41±0.04bB 生长较快,深绿色,质地疏松Faster growth,dark green,loose texture
·551·3期           王跃华等:金钱松植物愈伤组织诱导和快速增殖条件研究
3 小结与讨论
目前,金钱松人工种植方式主要为有性繁殖
和营养繁殖2种。金钱松植物对环境适应力不
强、结实率低、结实间隔期较长,一般3~5a结实
1次[13];金钱松植物采种一般需要母树年龄在
100a左右为最好,种子需低温贮藏。金钱松为菌
根性树种,宜在海拔500m左右的山地建立永久
性育苗基地或在土内有菌的林间育苗;植物生长
周期长,并易受金钱松小卷蛾的严重危害[14]。因
此,金钱松现有的栽培技术极大地限制金钱松植
物的快速繁殖,同时也限制其活性产物的开发与
利用。
本试验利用组织培养技术成功地建立金钱松
植物的无菌繁殖体系,并实现对其愈伤组织的快
速增殖生产,从而探索出一条利用生物技术开发
药物资源的有效途径,确保植物资源可持续利用,
并在一定程度上缓解金钱松植物资源的匮乏,为
进一步开展利用金钱松细胞大规模生产其有效组
分奠定理论基础。
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