全 文 :TDZ和 CPPU对鼎湖山紫背天葵不定芽诱导的影响
陈雄伟 ,陈刚* ,王瑛华 (肇庆学院生命科学学院 ,广东肇庆 526061)
摘要 [目的 ]研究TDZ和 CPPU对紫背天葵不定芽诱导的作用。 [方法]以鼎湖山野生紫背天葵(BegoniafimbristipulaHance)的无菌苗
叶片和愈伤组织为材料 ,研究TDZ和CPPU对其不定芽诱导的影响。 [结果] TDZ和CPPU均可诱导紫背天葵叶片和愈伤组织形成不定
芽 ,其中MS+0.5mg/LTDZ诱导不定芽的效果最佳 ,在 1/2MS+0.2mg/LIBA的培养基上不定芽可 100%生根并长成完整植株 ,小苗移
栽成活率达到 90%以上。 [结论] TDZ和CPPU能够有效地诱导紫背天葵不定芽的形成。
关键词 紫背天葵;不定芽诱导;TDZ;CPPU
中图分类号 Q945 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)27-1336-03
EffectsofTDZandCPPUontheAdventitiousBudDifferentiationofBegoniafimbristipulaHanceonDinghushanMountain
CHENXiong-weietal (FacultyofLifeScience, ZhaoqingUniversity, Zhaoqing, Guangdong526061)
Abstract [ Objective] TheresearchaimedtostudytheeffectsofTDZandCPPUonadventitiousbudsdiferentiationinBegoniafimbristipula
Hance.[ Method] TheleavesandcaliofB.fimbristipulawereusedtoinduceadventitiousbuds.[ Result] Theresultsshowedthattheopti-
mummediumforadventitiousbudsdiferentiationwasMS+0.5mg/LTDZ.MS+0.2 mg/LIBAwassuitablefortesttubeseedlingrooting
andregeneration.[ Conclusion] ThisstudywilprovidethescientificreferenceforchoosingthefeasiblemediumintissuecultureofB.fimbris-
tipulaHance.
Keywords BegoniafimbristipulaHance;Adventitiousbuddiferentiation;TDZ;CPPU
基金项目 广东省农业科技攻关项目(2007B020704001);肇庆学院自
然科学基金项目(0651)。
作者简介 陈雄伟(1958-),男 ,广东肇庆人 ,副教授 ,从事植物学的教
学与科学研究。 *通讯作者, E-mail:chengang@zqu.edu.cn。
收稿日期 2009-05-25
鼎湖山紫背天葵(BegoniafimbristipulaHance),据 《中国
植物志 》记载为秋海棠科植物 ,别名丹叶 、散血子 ,分布于我
国广东 、广西 、福建和江西等地 ,模式标本采自广东省鼎湖山
和罗浮山 [ 1] 。紫背天葵功能清热解毒 ,润燥止咳 ,活血消
肿 [ 2-3] 。紫背天葵用开水冲泡 ,其色紫红 ,味微酸 ,清香可
口 ,若加入少许白糖 ,其味更佳 ,能消暑除热 ,又有解酒之
效 [ 2] ,它的药用部分为全草 ,有研究人员将紫背天葵用于治
疗糖尿病。但是 ,紫背天葵生长在高山老林悬崖陡壁的荫蔽
处 ,每年生长 1片叶子 ,产量极低 。由于长期采挖已使自然
资源日益缺乏 ,现鼎湖山野生紫背天葵已被列为珍稀保护
植物。
TDZ(N-苯基 N′-噻二唑 -5-脲 , thidiazuron)和 CPPU〔N-苯
基 -N′-(4-吡啶基)脲 , N-phenyl-N′-(4-pyridyl)urea〕均为人工
合成的取代脲类 ,是具有类似细胞分裂素活性的植物生长调
节剂 ,已成功地应用于某些植物的愈伤组织 、体细胞胚及不
定芽诱导及增殖 [ 4-6] 。TDZ和 CPPU对植物组织培养芽的形
成具有重要的生理作用 ,但在秋海棠科植物的组织培养中目
前所采用的细胞分裂素大多为 6-BA和 KT[ 7-8] ,尚未见采用
TDZ和 CPPU进行不定芽诱导的报道 。笔者作此研究旨在
通过应用 TDZ和 CPPU,进一步完善紫背天葵组织培养方法 ,
提高人工快速繁育系数和组培苗的质量 ,建立一种快速 、高
效的离体再生途径 ,以满足大规模生产紫背天葵的需求。
1 材料与方法
1.1 材料 紫背天葵(BegoniafimbristipulaHance)引种于广
东省鼎湖山自然保护区 ,种植于肇庆学院生物园。
1.2 方法
1.2.1 无菌材料获得参照文献 [ 9]完成。
1.2.2 愈伤组织的诱导参照文献 [ 10]完成。
1.2.3 TDZ和 CPPU对不定芽分化的影响。无菌苗叶片和
愈伤组织分别接种于含有不同浓度 TDZ和 CPPU(0.2、0.5
和 1.0mg/L)的 MS培养基上进行不定芽的分化 [ 11] 。同时培
养基中均添加 200 mg/LLH、200 mg/LCH和 200 mg/LYE,
培养基 pH5.8 ~ 6.2,琼脂 0.8%。培养条件为:温度 25℃±
2℃,光照强度为 2 000lx,光照时间为 14 h/d。
1.2.4 不同培养基对不定芽生根培养的影响。当不定芽长
成较健壮的小苗后 ,转入生根培养基。比较 NAA和 IBA对
生根的影响 ,培养基 pH5.8 ~ 6.2,琼脂 0.8 %。每种处理接
30个小苗 ,光照培养 ,统计生根率和平均根数 。
2 结果与分析
2.1 TDZ和 CPPU分别对叶片诱导不定芽形成的影响
2.1.1 TDZ对叶片直接诱导不定芽的影响。由表 1可以看
出 ,不同浓度的 TDZ对紫背天葵叶片诱导芽有一定的影响 ,
随着 TDZ浓度的增加 ,不定芽形成的时间逐渐缩短。其中当
0.5mg/LTDZ时 ,诱导效果最好。
表 1 不同浓度的 TDZ对叶片诱导不定芽的影响
Table1 EfectsofdifferentconcentrationofTDZondiferentiationof
adventitiousbudsfromleaves
培养基编号
Culturemedium
code
TDZ
mg/L
不定芽形成时间∥d
Formationtimeof
adventitiousbuds
不定芽的诱导率∥%
Diferentiationrateof
adventitiousbuds
D1 0.2 20 9.2
D2 0.5 15 40.3
D3 1.0 14 21.2
2.1.2 CPPU对叶片直接诱导不定芽的影响 。由表 2可以
表 2 不同浓度的 CPPU对叶片直接诱导不定芽的影响
Table2 EfectsofdifferentconcentrationofCPPUonthedifferentia-
tionofadventitiousbudsfromleaves
培养基编号
Culture medium
code
CPPU
mg/L
不定芽形成时间∥d
Formationtimeof
adventitiousbuds
不定芽的诱导率∥%
Diferentiationrateof
adventitiousbuds
E1 0.2 27 2.8
E2 0.5 21 13.9
E3 1.0 32 2.8
责任编辑 夏静 责任校对 张士敏安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(27):13336-13338
看出 , CPPU对叶片不定芽诱导的效果 ,诱导率在 15%以下 。
CPPU浓度为 0.5mg/L时 ,比较有利于叶片诱导不定芽 。当
浓度过低或过高 ,不定芽诱导就没那么理想 。
2.2 TDZ和 CPPU分别对愈伤组织诱导不定芽形成的
影响
2.2.1 不同浓度 TDZ对愈伤组织诱导不定芽的影响。由表
3可以看出紫背天葵愈伤组织分别在 B1、B2和 B3 3种培养
基中的长芽时间逐渐缩短 ,不定芽的诱导率最高达到 81.3%
(图 1)。在 B2培养基上 ,无论是不定芽诱导率 、不定芽形成
时间以及株高都有明显的优势。由此得出结论:浓度为 0.5
mg/L的 TDZ培养基最利于紫背天葵的不定芽诱导和生长 。
随着培养时间的延长 ,不定芽的诱导频率还会增加 ,形成不
定芽丛(图 2)。
表 3 不同浓度的TDZ对愈伤组织诱导不定芽的影响(第 29天)
Table3 EffectsofdiferentconcentrationofTDZonthediferentia-
tionofadventitiousbudsfromcalus
培养基编号
Culture
mediumcode
TDZ
mg/L
不定芽形成时间∥d
Formationtimeof
adventitiousbuds
不定芽的诱导率∥%
Diferentiationrateof
adventitiousbuds
株高∥cm
Plant
height
B1 0.2 14 13.9 0.0 ~ 0.1
B2 0.5 7 81.3 0.2 ~ 0.4
B3 1.0 6 60.7 0.1 ~ 0.3
图 1 紫背天葵愈伤组织分化的不定芽
Fig.1 AdventitiousbudsfromcallusofB.fimbristipula
图 2 紫背天葵不定芽丛
Fig.2 MultipleshootofB.fimbristipula
2.2.2 不同浓度 CPPU对愈伤组织诱导不定芽的影响。CP-
PU植物生长调节剂在该试验中所设计的浓度范围内对愈伤
组织诱导不定芽的诱导效果整体上不佳 ,表现为:不定芽生
长缓慢 ,芽呈浅绿色 ,而生根效果明显 ,根短而粗壮 。这种结
果表明 , CPPU在 0.5 mg/L的浓度时 ,对愈伤组织诱导不定
芽的诱导影响相对较好 ,随着培养时间的延长 ,不定芽的诱
导频率还会增加 。同时由表 4可以看出 , CPPU在该试验所
设计的范围内对愈伤组织诱导不定芽的诱导整体效果明显
不如 TDZ所产生的效果 。
表 4 不同浓度的 CPPU对愈伤组织诱导不定芽的影响(第 29天)
Table4 EfectsofdifferentconcentrationofCPPUonthedifferentia-
tionofadventitiousbudsfromcalus
培养基编号
Culture
mediumcode
CPPU
mg/L
不定芽形成时间∥d
Formationtimeof
adventitiousbuds
不定芽的诱导率∥%
Diferentiationrateof
adventitiousbuds
株高∥cm
Plant
height
C1 0.2 27 24.6 0.0 ~ 0.1
C2 0.5 21 38.5 0.1 ~ 0.3
C3 1.0 32 21.8 0.1 ~ 0.2
2.3 不同培养基对不定芽生根培养的影响 将表 1、2、3和
表 4诱导产生的不定芽从基部切下 ,转到生根培养基中进行
不定根的诱导。每个处理接种 72个不定芽 ,在培养 14 d记
录生根情况。从表 5可以看出 ,紫背天葵是一种生根较容易
的植物 ,不定芽转接至 R1 ~ R4培养基培养 8 ~ 17 d可产生
不定根 ,且最终生根率均可达到 100%。在培养基 R2中小苗
生根速度快 ,茎粗壮 ,叶片正常生长 ,根系发达 ,根粗而长(图
3),而在 R1培养基中生根的小苗茎较纤细 ,叶片较小 ,生根
数目少 ,且根短小。对比 R2和 R3,当 IBA浓度为 1.0mg/L
时 ,长根时间最早 ,根的数目较多。而根的条数则是 0.2
mg/LNAA效果最好。综合考虑 ,紫背天葵最佳生根培养基
为:1/2MS+0.2mg/LIBA+3%蔗糖 +0.7%琼脂。
图 3 紫背天葵生根
Fig.3 RootingofB.fimbristipula
图 4 紫背天葵移栽
Fig.4 TransplantseedlingsofB.fimbristipula
1333737卷 27期 陈雄伟等 TDZ和 CPPU对鼎湖山紫背天葵不定芽诱导的影响
表 5 不同浓度的IBA对生根的影响
Table5 EffectsofdifferentconcentrationofIBAonrooting
培养基编号
Culturemediumcode
IBA
mg/L
球茎
Grownbulbs
长根时间∥d
Rootingtime
平均根数∥个
Numberofaverageroots
生根率 ∥%
Rateofrooting
平均根长 ∥cm
Averagerootlength
R1 0.0 无 8 1.13 100 0.32
R2 0.2 有 15 20.00 100 0.30
R3 0.5 有 17 19.00 100 0.30
R4 1.0 无 8 19.50 100 0.25
当紫背天葵的幼根在生根培养基上长到 1 ~ 3 cm左右
时 ,去掉玻璃瓶的封口膜 ,在室内炼苗 2 d后 ,取出组培苗用
自来水洗净根部黏附的琼脂 ,移栽到腐殖土中 ,盖塑料薄膜
保湿 3 ~5 d,保持湿度 80% ~ 90%,温度 25 ℃左右 ,植株成
活率达到 90%以上。目前 ,首批移栽的紫背天葵已经开花结
实(图 4)。
3 讨论
该研究中 TDZ和 CPPU不仅能诱导紫背天葵叶片直接
分化形成不定芽 ,还能诱导愈伤组织产生不定芽。在不定芽
诱导效果方面 ,不论是紫背天葵叶片直接分化不定芽 ,还是
愈伤组织诱导不定芽 ,均表现出 TDZ的诱导效果优于 CPPU,
最高可以达到 81.3%,最佳培养基为:MS+0.5 mg/LTDZ。
但是与紫背天葵相关研究中 6-BA诱导不定芽的效果比较 ,
TDZ和 CPPU对紫背天葵不定芽诱导效果稍差一些 [ 9-10] ,这
可能是由于秋海棠科植物内源激素水平不同而引起的。
参考文献
[ 1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志:第五十二卷第一分
册 [ M].北京:科学出版社 , 1999:190-192.
[ 2] 《全国中草药汇编》编写组.全国中草药汇编(下册)[ M].北京:人民卫
生出版社 , 1978:597.[ 3] 赵秀贞.青草药彩色图谱 [ M].福州:福建科学技术出版社, 1998:650-
651.
[ 4] 于树宏 ,张嫡群 ,杨双革.TDZ和 CPPU在虎杖组织培养中的应用[ J].
应用与环境生物学报 , 2006, 12(1):13-17.
[ 5] 崔广荣 ,陆峰,曹华龙,等.蓝莓离体叶片胚状体高效发生及其组织学
观察[ J].激光生物学报, 2008, 17(5):559-607.
[ 6] JIANGB, YANGYG, GUOYM, etal.Thidiazuron-inducedinvitro
shootorganogenesisofthemedicinalplantArnebiaeuchroma(royle)johnst
[J].InVitroCelDevBiol-Plant, 2005, 41:677– 681.
[ 7] 张兰英 ,李耿光 ,郭俊彦.紫背天葵叶片培养体细胞胚状体发生的研究[ J].植物学报, 1988, 30(2):134-139.
[ 8] 李耿光,张兰英 ,朱宝卿, 等.紫背天葵的愈伤组织诱导和器官分化
[ J].植物学报, 1983, 25(3):238-244.
[ 9] 陈刚,陈雄伟,王瑛华.鼎湖山紫背天葵离体快速繁殖试验[ J].现代农
业科技 , 2008(24):23-24.
[ 10] 陈刚 ,陈雄伟 ,王瑛华.鼎湖山紫背天葵组织培养及植株再生[ J].广
西植物, 2009,已录用.
[ 11] MURASHIGET, SKOOGF.Arevisedmediumforrapidgrowthandbioas-
sayswithtobaccotissuecultures[J] .PhysiolPlant, 1962, 15(3):473-
497.
[ 12] 秦静远.TDZ在植物组织培养中的应用[ J].杨凌职业技术学院学报,
2005, 4(2):19-22.
[ 13] 侯勇 ,马国瑞.CPPU研究进展 [ J] .植物营养与肥料学报, 1999, 5(2):
106-114.
[ 14] 黄群声.TDZ和CPPU对红掌快速繁殖的影响 [ J] .亚热带植物科学,
2004, 33(3):39-41.
[ 15] 魏岳荣,杨护 ,黄秉智 ,等.Picloram,ABA和 TDZ对香蕉体细胞胚胎发
生的影响 [ J].园艺学报 , 2007, 34(1):81-86.
(上接第 13321页)
[ 5] 邹春静,徐文铎.沙地云杉种内、种间竞争的研究 [ J].植物生态学报 ,
1998, 22(3):269-274.
[ 6] 王政权,吴巩胜,王军邦.利用竞争指数评价水曲柳落叶松种内种间空
间竞争关系[ J] .应用生态学报, 2000, 11(5):641-645
[ 7] 金永焕,谷会岩,申光日,等.长白山区天然红松阔叶林乔木种多样性变化 [ J].山地学报 , 2004, 22(1):59-65.
[ 8] 周莉 ,代力民 ,谷会岩 ,等.长白山阔叶红松林采伐迹地土壤养分含量
动态研究 [ J].应用生态学报 , 2004, 15(10):1771-1775.
[ 9] 代力民,孙伟中,邓红兵,等.长白山北坡椴树阔叶红松林群落主要树
种的年龄结构研究 [ J].林业科学 , 2002, 38(3):73-77.
[ 10] 邹春静 ,韩士杰 ,张军辉.阔叶红松林树种间竞争关系及其营林意义
[ J].生态学杂志 , 2001, 20(4):35-38.
[ 11] 张荣瑛.森林采伐对生态环境的影响[ J].亚热带水土保持 , 2006, 18
(4):15-18.
[ 12] 段仁燕,王孝安.太白红杉种内和种间竞争研究 [ J] .植物生态学报,
2005, 29(2):242-250.
[ 13] 马履一,王希群.生长空间竞争指数及其在油松、侧柏种内竞争中的
应用研究 [ J].生态科学 , 2006, 25(5):385-389
[ 14] BELLAIE.Anewcompetitionmodelforindividualtree[J].ForestSci-
ence, 1971, 17:367-372.
[ 15] TILMANGD.Resourcescompetitionandcommunitystructure[M].New
Jersey:PrincetonUniversityPres, Princeton, 1982.[ 16] PURVESDW, LAWR.Experimentalderivationoffunctionsrelating
growthofArabidopsisthalianatoneighborsizeanddistance[J] .Journal
ofEcology, 2002, 90:882-894.
[ 17] 徐文铎,何兴元,陈玮 ,等.长白山植被类型特征与演替规律的研究
[ J].生态学杂志, 2004, 23(5):162-174.
13338 安徽农业科学 2009年