全 文 ：孜然芹下胚轴胚性愈伤组织的诱导
及再生植株的研究
高 杰1 ,陈小华1 ,高 翔2 ,孙 军1
(1.新疆农业大学园艺学院 ,乌鲁木齐　830052;2.新疆维吾尔自治区种子总站 ,乌鲁木齐　830038)
摘　要:以孜然芹下胚轴为外值体 , 研究了在不同种类和浓度激素处理下产生愈伤组织 , 经继代增殖成胚性愈
伤组织 ,在分化培养基上 , 胚性愈伤组织进一步分化 ,得到了再生植株。结果表明:下胚轴在光照时间 16 h/ d ,
MS+2 , 4-D 0.5 mg/L的愈伤组织诱导启动培养基中 , 20 d 愈伤诱导率达 100%, 继代培养基为MS+NAA 0.5
mg/ L+6-BA 2 mg/L培养基中 ,增殖率达 80%, 在MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.5 mg/ L培养基中光照 16 h/d
培养 30 d , 可见再生植株 ,再生率为 18.75%。
关键词:孜然芹;下胚轴;愈伤组织诱导;再生植株
中图分类号:S573　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-4330(2007)06-0866-04
Research on Embryonic Callus Induction and Regenerative Plant of
Hypocotyl of Cuminum cyminum L.
GAO Jie ,CHEN Xiao-hua1 ,GAO Xiang2 ,SUN Jun1
(1College of Horticulture , Xinjiang Agricultural University , Urumqi 830052 , China;2.Xinjiang Seed
Administrition Station , Urumqi 830038 , China)
Abstract:The callus were induced from hypocotyls of Cuminum cyminum L ..The rate of the callus
induction of hypocotyl culture was 100%for a period of 20d with 16 hour photoperiod each day onMS basal medium
supplemented with 2 ,4-D 0.5 mg/L.In the second culture , the rate of growth of callus could reach 80%with
NAA 0.5 mg/L and BA 2.0 mg/L.The plant generation was founded on MS basal medium supplemented with 6-
BA 3.0 mg/L +NAA0.5 mg/L , the rate was 18.75%.
Key words:Cuminum cyminum L;hypocotyl;callus induction;regeneration plant
孜然芹(Cuminum cyminum L.),俗称孜然 ,属伞形科孜然芹属 ,为 1年生或 2年生草本植物 ,原产埃
及 、埃塞俄比亚 。孜然芹属仅有2个种 ,我国有 1种 ,新疆是最主要的产地 ,主要分布在南疆塔里木盆地
西南缘 ,喀什 、和田两地区有大面积商品生产[ 1] 。孜然芹作为一种栽培作物 ,其嫩茎 、叶可做蔬菜 ,果实
含有芳香油及脂肪油可入药。试验利用孜然芹下胚轴培养诱导产生愈伤组织 ,为进一步研究其胚状体
的发生 、不定芽产生打下基础 ,也为拓宽变异谱 、优良品种选育及其他伞形科植物的研究提供借鉴 。
1　材料与方法
1.1　材 料　供试材料系当年收获的托克逊农家品种孜然芹种子 。实验于 2005年 2月至 2007年 4月
在新疆农业大学园艺学院园艺作物组织培养重点实验室进行。
1.2　方 法
1.2.1　愈伤组织的诱导　孜然芹种子经 70%酒精消毒 10 s ,0.1%升汞消毒50 s ,无菌水冲洗 4次接种
于不添加任何激素的 MS固体基本培养基中 ,暗培养 15 d获得无菌苗。将在 16 h/d 光周期下培养 10 d
的无菌苗下胚轴切成 5 mm 大小接种于以MS培养基为基本培养基 ,并附加不同激素的愈伤组织诱导培
养基中 ,其中蔗糖浓度 3%,琼脂浓度 0.6% ,pH 值为 5.8。
收稿日期:2007-02-27;修回日期:2007-07-19
基金项目:国家教育部“春晖计划”项目(Z2005-1-65004)
作者简介:高杰(1963-),男 ,副教授 ,硕士生导师 ,研究方向为蔬菜种质资源及遗传育种 ,(Tel)0991-8759305 ,(E-mai l)gjxjau@sina.com 、
ofc111@163.com
新疆农业科学　2007 ,44(6):866-869
Xinjiang Agricultural Sciences
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　培养条件:培养室温度(25±2)℃ ,光照时间 16 h/d ,光照强度 2 000 lx(下同)。
愈伤组织诱导率 =(诱导的愈伤组织数÷接种的外植体数)×100%。表1
1.2.2　愈伤组织的继代培养　将诱导 20 d的愈伤组织切成直径约 5 mm 大小 ,转接于MS 继代培养基
中 ,先暗培养 10 d ,后在 16 h/d光周期下培养 20 d并统计增殖率 。愈伤组织每隔 20 d 进行一次继代培
养。表2
增殖率 =[(20 d增殖直径 –5mm)÷5mm] ×100%
1.2.4　愈伤组织的分化　在无菌条件下将继代 3次的愈伤组织块切成直径约1 cm的小块接种于附加
不同细胞分裂素及生长素的MS固体培养基 ,4次重复 ,30 d统计愈伤组织的分化率 。表 3
愈伤组织分化率 =(有苗的愈伤组织数 ÷ 接种的愈伤组织数)×100%
2　结果与分析
2.1　愈伤组织的诱导
在所试的28种诱导愈伤组织培养基上 ,外植体在其中的 17种上产生了愈伤组织。其中 ,含2 ,4-D
的培养基中诱导出的愈伤组织量多于含 NAA 的培养基且愈伤组织的质地优于后者;2 , 4-D是诱导孜
然芹下胚轴愈伤组织的最佳生长素 ,浓度在 0.5 、1.0和 2.0 mg/L均可诱导愈伤组织且诱导率为 100%。
NAA浓度在 5 mg/L左右时才诱导少许愈伤组织 ,诱导率普遍在 30%以下 ,且在接种 15 d后有白色须根
产生 。在生长素和细胞分裂素配合使用的情况下 ,对愈伤组织的诱导有抑制作用 ,考虑到高浓度的外源
激素对愈伤组织后期发育的抑制作用 ,因此孜然芹下胚轴愈伤组织诱导的最适培养基为:MS+2 , 4-D
0.5 mg/L。表 1
表 1　不同激素组合对愈伤组织形成和生长状态的影响
Table 1　Effect of different phytohormone combination on formation and status of callus
序号
No
植物激素(mg/ L)
Plant hormone
2 ,4-D NAA 6-BA
接种数
No.of explants
inoculated
愈伤数
No.of callus
频率(%)
Frequency
愈伤组织质地
Status of callus
1 0 0.1 0 30 0 0 无 Nothing
2 0 0.3 0 30 0 0 无
3 0 0.4 0 30 0 0 无
4 0 0.5 0 30 4 13.3 无色透明 Colourless transparent
5 0 1.0 0 30 6 20.0 无色透明
6 0 2.0 0 30 9 30.0 无色透明
7 0 5.0 0 30 5 16.7 褐化死亡 Browing death
8 0 7.0 0 30 3 10 褐化死亡
9 0 10 0 30 0 0 无
10 0.1 0 0 30 10 33.3 无色透明
11 0.2 0 0 30 10 33.3 无色透明
12 0.3 0 0 30 23 76.6 无色透明
13 0.5 0 0 30 30 100 无色透明
14 1.0 0 0 30 30 100 无色透明
15 2.0 0 0 30 30 100 无色透明
16 3.0 0 0 30 21 70 褐化 Browning
17 0.5 0 0.1 30 3 10.0 无色透明
18 0.5 0 0.3 30 5 16.7 无色透明
19 0.5 0 0.5 30 0 0 无
20 0.5 0 1.0 30 0 0 无
21 1.0 0 0.1 30 1 3.3 淡绿透明 Light green transparent
22 1.0 0 0.3 30 1 3.3 淡绿透明
23 1.0 0 0.5 30 0 0 无
24 1.0 0 1.0 30 0 0 无
25 2.0 0 0.1 30 0 0 无
26 2.0 0 0.3 30 0 0 无
27 2.0 0 0.5 30 7 23.3 淡绿透明
28 2.0 0 1.0 30 0 0 无
·867·6期　　　　　　高杰等:孜然芹下胚轴胚性愈伤组织的诱导及再生植株的研究　　　　　　　　
2.2　愈伤组织的增殖
接种 20 d后的愈伤组织块在不同继代培养基中增殖的结果表明:愈伤组织 1 ～ 26号培养基中均有
不同程度的增殖 ,其中在 18号培养基中增殖率最高达80%,且质地最好 ,具有继续发育成胚性愈伤组织
的潜力 。高浓度的生长素不但抑制愈伤组织的继续生长 ,而且降低愈伤组织的质地使其失去继续发育
和增殖的能力 ,最终褐化死亡或成水浸状;不添加任何激素或单纯使用生长素或细胞分裂素不利于愈伤
组织的增殖 ,生长素与细胞分裂素的配合使用在实验中呈正交互作用 。表 2
表 2　不同种类及浓度的激素对孜然芹子叶愈伤组织继代的影响
Table 2　Effect of hormone on callus division from hypocotyls of Cuminum cyminum L.
序号
No
激素浓度(mg/ L)
Hormone concentration
2 ,4-D NAA 6-BA
接种直径(mm)
Inoculum
diameter
增殖 20 d
直径(mm)
Diameter of
20 d growth
增殖率(%)
Growth
percentage
愈伤组织生长状态
Status of
callus
1 0.5 0 0 5 7.5 50 淡黄色 、疏松 Light yellow , loosening
2 0.5 0 0.2 5 7.5 50 淡绿黄 、疏松 Light greenish-yellow , loosening
3 0.5 0 0.5 5 8.0 60 淡绿黄 、疏松
4 0.5 0 1.0 5 6.0 20 淡绿黄 、疏松
5 1.0 0 0 5 6.5 30 淡黄色 Light yellow
6 1.0 0 0.2 5 6.5 30 淡绿黄 、疏松
7 1.0 0 0.5 5 6.5 30 淡黄色 、疏松
8 1.0 0 1.0 5 6.0 20 淡黄色 、疏松
9 2.0 0 0 5 6.5 30 褐黄色 、疏松 Brownish-yellow , loosening
10 2.0 0 0.2 5 7.0 40 褐黄色 、疏松
11 2.0 0 0.5 5 7.0 40 褐绿 、疏松 Greenish-brown , loosening
12 2.0 0 1.0 5 6.0 20 褐色 、疏松 Brown, loosening
13 0 0.2 0 5 7.5 50 黄色 、疏松 Yellow , loosening
14 0 0.2 0.2 5 8.0 60 淡黄绿 、疏松 Light greenish-yellow , loosening
15 0 0.2 0.5 5 6.5 30 淡黄绿 、疏松
16 0 0.2 1.0 5 7.5 50 黄绿 、疏松 Greenish-yellow , loosening
17 0 0.5 0 5 6.0 20 黄色 、疏松
18 0 0.5 0.2 5 9.0 80 黄绿色 、疏松 Greenish-yellow , ollsening
19 0 0.5 0.5 5 7.0 40 黄绿 、疏松
20 0 0.5 1.0 5 6.0 20 略带褐色 、疏松 Brownish , loosening
21 0 1.0 0 5 5.0 0 褐色 、疏松
22 0 1.0 0.2 5 6.5 30 褐色 、疏松
23 0 0 0 5 8.5 70 黄色 、疏松
24 0 0 0.2 5 5.0 0 淡绿 、疏松 Light green , loosening
25 0 0 0.5 5 6.0 20 淡绿 、疏松
26 0 0 1.0 5 5.0 0 淡绿 、疏松
　　注:以上均为平均值
Note:All of the above was average value
2.3　再生植株
在实验的 29种培养基中不定芽只在 12号培养基中出现 ,分化率仅为 18.75%,其余培养基均未见
有不定芽出现。低浓度激素培养基中愈伤组织始终保持黄绿色或绿色疏松的状态未见分化 ,随激素浓
度增加褐化开始出现 ,激素浓度越高褐化越严重最终导致外植体死亡 。表 3
3　小 结
3.1　不同的植物在诱导愈伤组织时所用的激素的种类和浓度是不同的 ,如毛莨科乌头属的黄花乌头在
MS+2 ,4-D 2.0 mg/L+KT 1.0 mg/L 培养基中有较好的愈伤率[ 2] ,乔纳金苹果的叶片在 MS+BA 1.0
mg/L+IAA 0.2 mg/L +2 ,4-D 0.8 mg/L 时诱导率可达 100%[ 3]等。在孜然芹的组织培养过程中 ,外源
激素 2 ,4-D是愈伤组织发生的重要条件 。植物生长素 NAA 在孜然芹愈伤组织的增殖中是必需因素 ,
细胞分裂素在愈伤组织的增殖过程中起协同作用 。诱导培养基与继代增殖培养基所用的激素种类及浓
度是有差异的 , 2 ,4-D适合愈伤组织的启动培养却不是增殖培养基的最佳激素 。NAA适宜愈伤组织的
增殖 ,却诱导不出愈伤组织 ,生长素与细胞分裂素组合在愈伤组织启动培养中是负相关的 ,二者配合使
用抑制愈伤组织的诱导 ,这与马骥[ 4] 、乔琦[ 5]等人的研究结果是一致的。
·868·　　　　　　　　　　　　　　　新疆农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　44卷
表 3　不同激素浓度对孜然芹下胚轴外植体芽分化的影响
Table 3　Effect of hormone concentration on shoot differentiation of hypocotyls of Cuminum cyminum L.
序号
No
激素水平(mg/ L)
Hormone concentration
IBA NAA 2, 4-D6-BA KT
外植体数
Number of
explants
分化情况
Situation of differentiation
分化率(%)
Frequency of differentiat ion
1 0 0 0 0 0 32 黄绿疏松 Greenish-yellow loosening 0
2 0.5 0 0 0 0 32 黄绿疏松 0
3 1.0 0 0 0 0 32 褐化 Browning 0
4 0.5 0 0 0.2 0 32 黄绿疏松 0
5 0.5 0 0 0.5 0 32 黄绿疏松 0
6 0.5 0 0 1.0 0 32 黄绿疏松 0
7 0 0.02 0 0 0 32 褐化死亡 Browning death 0
8 0 0.5 0 0 0 32 黄褐松散 Tawny loosening 3.12
9 0 0.5 0 0.5 0 32 黄绿疏松 Greenish-yellow loosening 0
10 0 0.5 0 1.0 0 32 黄绿疏松 0
11 0 0.5 0 2.0 0 32 黄绿疏松 0
12 0 0.5 0 3.0 0 32 翠绿疏松 18.75
13 0 0.5 0 4.0 0 32 黄绿疏松 0
14 0 0.5 0 5.0 0 32 黄绿疏松 0
15 0 0.5 0 6.0 0 32 褐化 Browning 0
16 0 0.5 0 7.0 0 32 褐化 0
17 0 0.5 0 8.0 0 32 褐化 0
18 0 0.5 0 9.0 0 32 褐化 0
19 0 0.5 0 10 0 32 褐化 0
20 0 0.2 0 0 0 32 黄绿疏松 0
21 0 0.2 0 0.5 0 32 黄绿疏松 0
22 0 0.2 0 1.0 0 32 黄绿疏松 0
23 0 0.2 0 2.0 0 32 黄绿疏松 0
24 0 0.2 0 3.0 0 32 黄绿疏松 0
25 0 0.2 0 5.0 0 32 黄绿疏松 0
26 0 0.2 0 7.0 0 32 黄绿疏松 0
27 0 1.0 0 0 0 32 黄绿疏松 0
28 0 1.0 0 0 0.5 32 黄绿疏松 0
29 0 1.0 0 0 1.0 32 黄绿疏松 0
3.2　愈伤组织在多次继代及暗培养过程中发现有褐变现象产生 。褐变是由于组织中的酚类物质经氧
化后产生棕褐色的醌类物质造成的 。这类物质可抑制细胞中其他酶的活性 ,影响细胞的正常代谢 ,严重
时可导致组织的死亡[ 6] 。也有些学者认为 ,产生褐变的原因是由于 PPO(多酚氧化酶)作用与天然底物
酚类物质引起的[ 7] 、GEORGE[ 8] 、刘艳梅[ 9]等人认为 ,通过改变培养条件可以减少褐化的发生 ,如暗中培
养 、连续转移等等。HADRAMI等人通过在培养基中加入抗氧化剂和其他抑制剂来抑制褐化的产生[ 10] 。
有关孜然芹愈伤组织褐化的产生和解决办法还有待探讨。
3.3　实验结果显示 ,孜然芹下胚轴胚性愈伤组织的分化率较低只有 18.75%,造成低分化率的原因可能
是由于继代时间过长[ 11] 、愈伤组织的质量[ 12]等原因造成的 。有关影响孜然芹下胚轴愈伤组织低分化
率的原因还有待进一步探讨。
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·869·6期　　　　　　高杰等:孜然芹下胚轴胚性愈伤组织的诱导及再生植株的研究