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桃叶杜鹃愈伤组织诱导和增殖研究



全 文 :收稿日期:2013 - 11 - 11
基金项目:贵州省重大专项基金“贵州省特色作物科特派“万元田”科技示范工程“(编号:程黔科合重大专项字[2011]6001) ;贵阳市项目”贵阳市乌
当区万亩杜鹃林的资源保护和利用’筑科合同(编号:20121027)联合资助;贵州省体改项目基金“贵州省梵净山珍稀植物的保护与利用”
(编号:黔科合体 z字[2010]4005)。
作者简介:刘 燕(1981 -) ,女,硕士,助理研究员,主要从事野生植物资源引种栽培及无性繁殖技术研究。
通讯作者:龙秀琴(1968 -) ,女,四川乐至人;研究员,主要从事花卉研究;E-mail:longxiuqin@ 163。
桃叶杜鹃愈伤组织诱导和增殖研究
刘 燕1, 孙 超1, 王济红1, 龙秀琴2
(1.贵州省生物研究所, 贵阳 550009;
2. 贵州省喀斯特资源环境与发展研究中心, 贵阳 550001)
摘要:以桃叶杜鹃无菌种子为试材,对影响其愈伤组织诱导和增殖的几个关键因子进行了研究。结果表明:无菌种子萌
发过程中不需要添加植物激素,1 /4 MS空白培养基即可获得理想的萌发率;在愈伤组织诱导中,MS 培养基较其他培养
基效果好,TDZ的诱导效果较其他细胞分裂素好,当 TDZ 1. 5 mg /L 配以 NAA 0. 5 mg /L时,诱导率最高;在愈伤组织增殖
中,TDZ 0. 5 mg /L配以 NAA 0. 1 mg /L效果最好,增殖率为 85%,增殖倍数为 4. 0;在培养基中添加水解乳蛋白能极大抑
制愈伤组织褐化和促进愈伤组织的增殖。
关键词: 桃叶杜鹃;愈伤组织;诱导;增殖
中图分类号: S 685. 21 文献标志码: A 文章编号: 1001 - 4705(2014)03-0035-04
Studies on the Callus Induction and Multiplication of Rhododendron annae
LIU Yan1,SUN Chao1,WANG Ji-hong1,LONG Xiu-qin2
(1. Guizhou Institutes of Biology,Guiyang 550009,China;
2. Guizhou Research Center of Karst Resource Environment and Development,Guiyang 550001,China)
Abstract:Using seeds as experiment material,the several key factors on callus of Rhododendron annae
induction and multiplication in tissue culture were studied. The results showed that 1 /4 MS medium without
hormone was more suitable than others for seed germination in aseptic culture. MS medium was the best
medium for induction and multiplication of callus. The MS medium supplemented with TDZ 1. 5 mg /L and
NAA 0. 5 mg /L had high rate on callus induction. The MS medium supplemented with TDZ 0. 5 mg /L and
NAA 0. 1 mg /L was suitable for callus multiplication,and the multiplication rate could reach 85 percent,the
multiplication ratio was 4. 0. In order to avoid browning of callus,hydrolytic lactalbumin was supplemented in
MS medium. It could improve callus multiplication.
Key words: Rhododendron annae;callus;induction;multiplication
杜鹃花(Rhododendron)是世界名优花卉,也是我
国的十大名花之一。桃叶杜鹃(Rhododendron annae
Franch.)为杜鹃花科杜鹃花属常绿灌木[1],是杜鹃花
中的晚花种类[2]。桃叶杜鹃花期 5 ~ 7 月,花姿婀娜、
花色艳丽,树形优美[1],极具园林开发价值。但桃叶
杜鹃的资源量极少,仅见于云南、西藏和贵州某些地
区,属于高山分布的野生珍稀濒危物种[3]。目前,国
内外关于桃叶杜鹃的研究较少,国内仅见谢元贵[3],
欧静[4],钟登慧等[5]对桃叶杜鹃的种群构建、菌根显
微结构和种子萌发特性等的研究。桃叶杜鹃种子细
小,含水量低,萌发率低[6],导致播种育苗较困难。为
了更好地保护和开发利用桃叶杜鹃,笔者对其进行了
组织培养研究。愈伤组织诱导和增殖是组培快繁中的
关键环节。本试验就桃叶杜鹃组培快繁中愈伤组织诱
导和增殖方面做了细致研究,以期为今后桃叶杜鹃的
快速育苗技术打下坚实基础,为商品化生产提供一定
的科学依据。
1 材料与方法
1. 1 材 料
供试材料为桃叶杜鹃 (Rhododerndron annae
Franch.)的无菌种子,种子采自贵州百里杜鹃自然保
·53·
研究报告 刘 燕 等:桃叶杜鹃愈伤组织诱导和增殖研究
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2014.03.070
护区方家坪多年生桃叶杜鹃植株。
1. 2 方 法
1. 2. 1 无菌种子萌发培养
以桃叶杜鹃当年生种子为外植体,以 1 /4 MS培养
基为基本培养基,附加不同浓度 TDZ(苯噻隆)、GA
(赤霉素)、NAA(奈乙酸)等植物激素,以 1 /4 MS 空白
培养基为对照。
1. 2. 2 基本培养基对愈伤组织诱导的影响
以桃叶杜鹃无菌种子萌发后得到的子叶和胚轴为
试验材料,以 MS、1 /2 MS、1 /4 MS 3 种培养基为基本培
养基,附加 TDZ 1. 5 mg /L 和 NAA 0. 1 mg /L 配比的相
同激素组合,对愈伤组织进行诱导培养。50 d 后记录
诱导结果。
1. 2. 3 植物激素及浓度对愈伤组织诱导的影响
以 MS 培养基为基本培养基,以 TDZ、ZT(玉米
素)、2-ip(2-戊乙烯基腺嘌呤)为基本植物激素,每种
激素设 0. 5 mg /L、1. 0 mg /L、1. 5 mg /L 3 个浓度,配以
NAA 0. 5 mg /L的生长素,对愈伤组织进行诱导研究,
筛选出愈伤组织诱导最适宜植物激素和用量。50 d后
记录诱导结果。
1. 2. 4 植物激素及浓度对愈伤组织增殖的影响
在筛选出愈伤组织诱导最适宜培养基配方的基础
上,进行植物激素浓度的优化调整试验,将 TDZ设置 4
个浓度(0. 08 mg /L、0. 1 mg /L、0. 3 mg /L、0. 5 mg /L) ,
NAA设置 2 个浓度(0. 05 mg /L、0. 1 mg /L)进行配比,
对愈伤组织进行增殖研究。45 d后记录增殖结果。
1. 2. 5 培养基添加物对愈伤组织增殖的影响
在筛选出增殖培养基配方基础上,在培养基中分
别添加 0. 5 g /L的水解乳蛋白和 0. 5 g /L花宝二号(水
溶性肥料,全氮 - 20. 0%,内含铵态氮 - 4. 0%,硝酸态
氮 - 4. 0%,水溶性磷酐 - 20. 0%,水溶性氧化钾
- 20. 0%)对愈伤组织进行继代培养。45 d 后记录增
殖结果。以上培养基均添加 12 g /L 琼脂和 30 g /L 蔗
糖;pH为 5. 2 ~ 5. 6。
1. 3 培养条件
培养温度(25 ± 1)℃,光照时间 12 h /d,光照强度
1 500 ~ 2 000 lx。
2 结果与分析
2. 1 激素种类及浓度对无菌种子萌发的影响
由表 1 可看出,无菌种子在 4 种培养基均能萌发,
但萌发效果差异大。1 /4 MS 空白培养(对照)萌发效
果最好,在此培养基中,无菌种子萌发率最高,萌发时
间最早,无褐化现象,与添加了 NAA0. 01 mg /L的 2 种
培养基在萌发率和萌发时间上差异极显著。由此可
见,桃叶杜鹃无菌种子萌发培养过程中以不添加植物
激素为宜,1 /4 MS 空白培养即可得到理想的萌发
效果。
表 1 激素种类及浓度对无菌种子萌发的影响
培养基
编号
激素及用量
(mg /L)
萌发率
(%)
萌发时间
(d)
A1 TDZ 0. 5 + NAA 0. 01 70. 0 B 65 A
A2 GA 1. 0 + NAA 0. 01 70. 0 B 65 A
A3 GA 1. 0 90. 0 A 63 AB
A4 1 /4 MS 空白培养基 95. 0 A 60 B
注:以上结果采用 LSD多重比较,大写字母表示在 p = 0. 01 显著水
平,同列数字间不同字母表是有显著差异。下同。
2. 2 培养基对愈伤组织诱导的影响
由图 1 可知,3 种培养基均能诱导愈伤组织产生,
但诱导效果差异较大。MS培养基效果较好,诱导率最
高,达 40. 0%;1 /4 MS 培养基效果最差,诱导率仅达
25. 0%。3 种培养基对诱导出的愈伤组织质量影响不
大,愈伤组织均为黄绿色,蓬松状,后期培养增殖效果
都较好。
图 1 不同培养基对愈伤组织诱导的影响
2. 3 植物激素种类和浓度对愈伤组织诱导的影响
由表 2 可看出,细胞分裂素的种类对愈伤组织诱
导影响较大,TDZ效果最好,2-ip效果最差。子叶和胚
轴在添加了 TDZ的培养基中均能诱导出愈伤组织,而
在添加了 2-ip 的培养基中均无愈伤组织的产生。此
外,随 TDZ 浓度的增高,愈伤诱导率也得到增加,当
TDZ浓度为 1. 5 mg /L 时愈伤组织诱导率最高,达
50%,与其他处理差异极显著。因此,选 TDZ 1. 5
mg /L 配以 NAA 0. 5 mg /L 对桃叶杜鹃进行愈伤组织
诱导较适宜。
2. 4 TDZ和 NAA对愈伤组织增殖的影响
表 3 结果表明,增殖时 TDZ 和 NAA 的浓度降低
幅度不应过大,当 TDZ 降低至 0. 5 mg /L,NAA 降低至
0. 1 mg /L时,愈伤组织增殖效果最好,达 85. 0%,增殖
·63·
第 33 卷 第 3 期 2014 年 3 月 种 子 (Seed) Vol. 33 No. 3 Mar. 2014
倍数为 4. 0,与其他处理差异极显著;增殖后的愈伤组
织表面有许多芽点,活力强;当 TDZ 降低至 0. 08
mg /L,NAA 降低至 0. 05 mg /L 时,增殖率和增殖倍数
都较低,达不到增殖的理想效果。由此可见,桃叶杜鹃
愈伤组织增殖时应适当降低 TDZ 和 NAA 含量,当
TDZ 0. 5 mg /L配以 NAA 0. 1 mg /L时对愈伤组织增殖
效果最好。
表 2 激素种类及浓度对愈伤组织诱导的影响
编号 激素
浓度
(mg /L)
诱导率
(%) 生长势 出愈情况
B1 0. 5 10. 0 C * 黄绿色,蓬松
B2 TDZ 1. 0 20. 0 B * 黄绿色,蓬松
B3 1. 5 50. 0 A *** 黄绿色,蓬松
B4 0. 5 0 — —
B5 ZT 1. 0 0 — —
B6 1. 5 15. 0 BC * 白色,蓬松
B7 0. 5 0 — —
B8 2-ip 1. 0 0 — —
B9 1. 5 0 — —
注:“* ”越多表示生长情况越好。下同。
表 3 TDZ和 NAA对愈伤组织增殖的影响
编号
TDZ
(mg /L)
NAA
(mg /L)
增殖率
(%) 增殖倍数 生长势
C 1 0. 08 0. 05 35. 0 F 2. 2 C ****
C 2 0. 10 0. 05 40. 0 E 2. 0 C **
C 3 0. 30 0. 05 40. 0 E 3. 5 B **
C 4 0. 50 0. 05 55. 0 D 3. 0 B ***
C 5 0. 08 0. 1 45. 0 C 3. 0 B **
C 6 0. 10 0. 1 45. 0 C 3. 5 B **
C 7 0. 30 0. 1 65. 0 B 3. 0 B **
C 8 0. 50 0. 1 85. 0 A 4. 0 A *****
2. 5 培养基添加物对愈伤组织继代培养的影响
在增殖培养基中分别添加 0. 5 mg /L 的水解乳蛋
白和 0. 5 mg /L花宝二号对愈伤组织继代培养进行了
研究。结果表明,水解乳蛋白效果较好,不仅能有效控
制愈伤组织褐化,还能促进愈伤组织的增殖培养,花宝
二号效果较差,愈伤组织在此培养基中生长缓慢,无增
殖,褐化严重,随后黑化死亡。
3 小结与讨论
(1)基本培养基是植物组织培养重要的基质,这
些基质给外植体的诱导、分化过程提供了所需要的能
量和结构物质,选择合适的培养基类型对于种子萌发
和愈伤组织诱导至关重要。在桃叶杜鹃无菌种子萌发
试验中,选用 1 /4 MS 培养基为基本培养基,在不添加
任何激素的情况下,得到了很好的萌发效果,萌发率达
95. 0%以上,这与笔者在之前研究的大白杜鹃[7]、马
樱杜鹃等种子的无菌萌发选用 1 /4 MS 培养基效果较
好的结论一致。由此可见,1 /4 MS 培养基较适合杜鹃
属植物的种子无菌萌发。在愈伤组织诱导中,1 /4 MS
培养基不如 MS 培养基培养效果理想,这可能与桃叶
杜鹃愈伤的形成和分化过程需要高盐量(硝酸盐含量
高)有关。由此可见,即便是同种植物在组培的不同
阶段对培养基盐分的需求也不尽相同,只有通过不断
的摸索才能找到每个阶段最适宜培养基。
(2)基本培养基保证了培养物的生存与最低的生
理活动,但只有配合适当的植物生长调节剂才能诱导
细胞分裂、分化、生长、发育。本研究结果表明,TDZ较
适宜桃叶杜鹃的诱导,而 ZT 和 2-ip 未能得到理想效
果。这与笔者前期研究的西洋杜鹃、大白杜鹃的愈伤
组织培养时筛选最适宜的植物激素种类不一致。西洋
杜鹃[8]、大白杜鹃[7]诱导愈伤组织时,植物激素以 ZT
较好,而本研究用 TDZ较好,说明即使是同属植物,种
间差异也会导致对植物激素的需求差异。
(3)愈伤组织经过初代诱导后,还需进一步继代
增殖培养才能扩大其数量,达到大量繁殖的目的。初
代诱导时,愈伤组织体内已经积累了大量的植物激素,
为避免愈伤组织的褐化、玻璃化等,故在继代增殖时,
应适当降低植物激素的用量。本试验在愈伤组织增殖
过程中降低了 TDZ 和 NAA 的用量,得到了较好的增
殖效果,尤其是 TDZ 0. 5 mg /L 配以 NAA 0. 1 mg /L 效
果最好,增殖率和增殖倍数都较理想。
(4)研究表明,有机氮对很多植物组织的生长、发
育有着良好的促进作用[9,10]。水解乳蛋白作为一种有
机氮添加物被人们广泛用于植物组织培养中。其目的
是满足细胞生长所需的多种氨基酸。张小苹[11]在对
桑树组织培养的研究中发现,在培养基中附加一定量
的水解乳蛋白,能加速试管苗生长,增加芽的分化能
力。本研究表明,在愈伤组织增殖过程中,适量添加水
解乳蛋白能很好的促进愈伤的产生,并能有效抑制愈
伤褐化。“花宝二号”是种水溶性肥料,它能提供所有
植物自育苗、成长、至开花结果全期所需营养,现越来
越多应用到组织培养中。张建霞等[12]研究白芨时发
现,培养基中添加 1 g /L花宝 1 号 + 2 g /L花宝二号 +
10%椰子汁,能促进种子萌发和幼苗生长。本研究结
果表明,在添加“花宝二号”的培养基中愈伤组织未能
得到很好的增殖,反而抑制了相关的发育和生长。在
培养 20 d后,愈伤组织开始褐化,死亡。由此可见,桃
叶杜鹃增殖过程中对有机氮的选择较强,水解乳蛋白
提供的氨基酸较适宜桃叶杜鹃的生长和增殖。
(下转第 42 页)
·73·
研究报告 刘 燕 等:桃叶杜鹃愈伤组织诱导和增殖研究
麻疯树幼苗生长发育可能还与不同播种期的有效积
温、日照时数、光照强度等气象因子密切相关[16],具体
关系有待研究。
苗木形态特征是苗木生理状况、遗传特性与生存
环境条件互相作用的外在表现,苗木各特征的协调生
长和平衡对造林成活率和幼苗的生长十分重要[7]。
试验中,由于气象条件差异缘故,不同播种期麻疯树苗
木形态协调生长和移栽后生长表现出一定差异。其
中,4 月 26 日浸种的麻疯树苗木各器官协调生长较
好、质量指数最高,其次是 3 月 17 日、4 月 6 日浸种
的,而 5 月 16 日浸种的苗木茎叶生长优势突出,但形
态协调生长较差。可是,移栽后,5 月 16 日浸种的苗
木生长优势最为明显,其次是 4 月 26 日浸种的,而
3 月 17 日、4 月 6 日浸种的生长较为缓慢。说明麻疯
树苗木移栽后的生长状况不仅与移栽前苗木形态协调
生长有关,可能还与苗木的生理活性密切相关,因此移
栽前顶端生长优势明显的苗木移栽后继续保持生长优
势。此外,7 月下旬移栽各播种期麻疯树苗木均能成
活。说明移栽时各播种期的麻疯树苗木素质和移栽后
的气温、降雨等气象条件满足了移栽后苗木恢复生长
的需求。综上所述,本试验条件下麻疯树适于 4 月下
旬至 5 月初播种,然后于 7 月下旬移栽。
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(上接第 37 页)
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