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膝柄木叶片诱导愈伤组织研究



全 文 :Vol. 35 No. 10
Oct. 2015
第 35卷 第 10期
2015年 10月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
Doi:10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.10.003 http: //qks.csuft.edu.cn
收稿日期:2015-04-22
基金项目:中央财政林业补助资金项目(GXZC2015-G2-0021-JY);广西科学研究与技术开发计划课题(桂科转 1346004-32);广
西自然基金项目(2010GXNSFA013068);北海市科技项目(北科合 201203033)
作者简介:莫竹承,副研究员;E-mail:mo_zhucheng@126.com
引文格式:莫竹承,庞万伟,刘 珏,等 . 膝柄木叶片诱导愈伤组织研究 [J].中南林业科技大学学报,2015, 35(10): 13-17, 39.
卫矛科植物膝柄木最早于 1979年在广西北海
市南康镇下担村被发现,当时定名为库林木属华
库林木 kurrimiasinica Chang et S.Y. Liang[1],是我
国特有的热带树种 [2],被收录入《中国植物红皮
书》(第一册)中。1995年李先琨 [3]用定量评价
指标体系评估了广西珍稀濒危植物优先保护序列,
把膝柄木 Bhesa sinica列入了最优先予以保护的种
类。联合国环境署保护监测中心 2001年的报告中
也将 Bhesa sinica收录为中国特有濒危植物 [4]。在
诚静容和黄普华主编的《中国植物志》45卷 3册
(1999年)中将膝柄木 Bhesa sinica归并到 Bhesa
robusta (Roxb.) D. Hou(见 http://frps.eflora.cn/frps/
Bhesa%20robusta)膝柄木 Bhesa robusta不再是中
国特有种。1999年国务院批准《国家重点保护野
生植物(第一批)》名录中,膝柄木 Bhesa robusta
为一级保护野生植物,在 2004年《中国物种红色
名录》中将一级保护植物膝柄木定为极危(CR)
等级 [5]。
膝柄木种群小(我国野生种群不到 10株),
种子量少且发芽率低,通过有性繁殖恢复种群极
为困难 [6],探讨无性繁殖技术对膝柄木种群的保
护有重要意义。膝柄木属与南蛇藤属、美登木属、
巧茶属同属于卫矛亚科 Celastroideae南蛇藤族
Celastreae。对与膝柄木同族的其它属植物,如对
膝柄木叶片诱导愈伤组织研究
莫竹承 1,2,庞万伟 3,刘 珏 3,李 滨 3
(1. 广西科学院广西红树林研究中心,广西 北海 5 36000;2. 广西红树林保护重点实验室,广西 北海
536000;3. 北海市林业局,广西 北海 536000)
摘 要:为了抢救性保护我国濒危植物膝柄木,以叶片外植体为培养材料,在叶片背面划痕,配制MS培养基
附加不同浓度的 2,4-D和 6-BA,设置不同的暗培养时间,做 3个重复的 L3(43)正交设计试验,探讨各因子对
膝柄木叶片诱导愈伤组织的影响。结果表明各因素对愈伤组织诱导率的影响大小顺序为:暗培养时间> 2,4-D>
划痕数,6-BA的影响未能达到显著水平。诱导膝柄木叶片愈伤组织各因素最佳浓度组合是:2,4-D=1.0 mg/L,
6-BA=0.5 mg/L,划痕 =4~ 5条,暗培养 =30天。
关键词:膝柄木;叶片;愈伤组织;诱导率
中图分类号:S722.3+7 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2015)10-0013-05
Study on callus induction of Bhesa robusta leaves
MO Zhu-cheng1,2, PANG Wan-wei3, LIU Jue3, LI Bin3
(1.Guangxi Mangrove Research Center,Guangxi Academy of Science, Beihai 536000, Guangxi, China; 2.Guangxi Key Lab of Mangrove
Conservation, Beihai 536000, Guangxi, China; 3. Beihai Municipal Forestry Bureau, Beihai 536000, Guangxi, China)
Abstract: To urgently conserve the national endangered plant Bhesa robusta, a leaf tissue culture experiment under 4 factors condition
of abaxial scratch, MS medium supplement with vary concentration of auxin 2,4-D andcytokinin 6-BA , dark culture period was carried
on. The experiment was designed in L3(4
3) orthogonality experiment, 3 replicates. The results showed the ranking of factors activity to
induce callus is Dark culture period > 2,4-D >abaxial scratch, the effect of cytokinin 6-BA is not significanctly. In B.robusta leaf tissue
culture experiment, the optimum combination factors for callus induction is MS medium + 2,4-D1.0 mg/L + 6-BA0.5 mg/L, leaf abaxial
scratchs = 4~ 5, about 30 days continuously culture in dark environment .
Key words: Bhesa robusta; leaf segments; callus; induction rate
莫竹承,等:膝柄木叶片诱导愈伤组织研究14 第 10期
南蛇藤 Celastrus orbiculatus[7-8]、苦皮藤 Celastrus
angulatus[9]、云南美登木 Maytenus hookeri[10-11]]等
种类开展的组织培养研究均取得了一定的进展,
因此本文将参照相近亲缘种类的组培方案制定膝
柄木组培研究方法,探讨膝柄木的无性繁殖技术,
为种群的保护恢复探索新的技术路径。
1 材料与方法
1.1 叶片采集与消毒
在人工种植的膝柄木幼树上剪取新长出嫩叶,
叶龄一般在 10~ 30日之间,叶片长约 10cm,红色、
淡红色到嫩绿色,柔软。
将幼叶带回实验室用毛刷擦拭表面,放入烧
杯中用流水冲洗 1h。先用 70%酒精浸 泡 30秒,
无菌水冲洗 1次;再用 0.1%氯化汞 (HgC12)浸泡
8 min,无菌水冲洗 3次后用无菌滤纸吸干,在无
菌操作台上将叶背面划痕,切除叶中脉,将叶片
分割成约 2 cm2的小片用于接种。
1.2 接种及培养
按教材配方配制 MS 固体培养基 [12],琼
脂粉用量为 4.0g/L,附加 4% 蔗糖。培养基
附加的植物生长调节剂为:生长素类用二氯
苯 氧 乙 酸 (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid ,
简称 2,4-D),细胞分裂素类用 6- 苄氨基嘌呤
(6-Benzylaminopurine, 简 称 6-BA 或 BAP), 浓
度分别为 0.5,1.0,2.0mg/L;调节培养基 pH至
5.8~6.0,121℃高压灭菌 15 min。接种时叶片外植
体背面与培养基接触,背面划痕数分密(4~ 5条)、
疏(1~ 2条)和零划痕 3种类型,接种后置于培
养架上暗培养 10~ 30天。考察 4种因素(生长
素 2,4-D、细胞分裂素 6-BA、划痕数和暗培养时间)
对膝柄木外植体诱导愈伤组织的影响,各因素水
平见表 1。
表 1 膝柄木叶片组培试验各因素水平
Table 1 Levels of different factors in leaf segments tissue
culture test of Bhesarobusta
水平 \因素 A( 2,4-D) /(mg·L-1)
B(6-BA )
/(mg·L-1) C(划痕数 ) D(暗培养 )-日
1 0.5 0.5 4~5 10
2 1.0 1.0 1~2 20
3 2.0 2.0 0 30
将表 1中的 4因子 3水平用 L9(34)正交表设计
实验,共做 9组实验,每组实验 3个重复,每组
接种 20 瓶,每 1 重复接种 180 瓶,每瓶接种 1
个叶片外植体,3个重复共接种了 540瓶。培养第
10天按设计方案保持暗培养或用日光灯连续光照
培养,光照强度为 1 500~ 2 000 Lx,培养室温度
控制在 25℃左右,每隔 3d观察记录一次愈伤组织
发育情况。当遇有发霉时立即将外植体消毒转瓶,
接种到相同成份的培养基上。
考察指标为接种 30日后愈伤组织诱导率,计
算方法如下:
诱导率 =(诱导出愈伤组织的外植体数/活外
植体数 )×100%。
用 SPSS17.0统计分析软件进行分析。
2 结果分析
2.1 实验结果统计
在实验过程中观察记录发现:较密的划痕数
外植体愈伤组织出现较早,在 3个重复中,划痕
数 4~ 5条的外植体培养不到 20天便开始出现愈
伤组织,无划痕的外植体出现愈伤组织的时间最
迟,通常在培养 25~ 26天才出现。经 30天培养
后愈伤组织诱导率结果整理于表 2.
表 2 膝柄木叶片组培实验结果
Table 2 Experimantal result of B.robustaleaf segments
tissue culture
实验号 A(2,4-D)
B
(6-BA)
C(划
痕数 )
D(暗
培养 )
诱导率 /%
重复 1 重复 2 重复 3
1 1 1 1 1 88 85 91
2 1 2 2 2 85 77 78
3 1 3 3 3 89 79 85
4 2 1 2 3 100 97 92
5 2 2 3 1 82 82 85
6 2 3 1 2 91 91 88
7 3 1 3 2 90 79 85
8 3 2 1 3 100 91 82
9 3 3 2 1 83 76 79
2.2 各因素对愈伤组织诱导的影响
通过单变量方差分析,比较各因素对愈伤组
织诱导率的效应,见表 3。
结果显示:A(2,4-D)、C(划痕数)、D(暗
培养)的伴随概率 p(表中 Sig.)均小于显著性水
平 0.05,因此认为这 3个因子对诱导率有显著影响,
其中暗培养影响最大,其次是 2,4-D,最后是划痕
数,6-BA对诱导率无显著影响。
15第 35卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
2.3 暗培养对愈伤组织诱导的影响
暗培养时长这一因素的 3个水平的诱导率分
别是水平 1(暗培养 10天)=83.444%,水平 2(暗
培养 20天)=84.889%,水平 3(暗培养 30天)
=90.556%,基于这些均值采用 LSD(最小显著差
异法)进行成对比较得到以下结果(见表 4)。
表 4 暗培养各水平成对比较†
Table 4 Pairwise comparisons of dark culture period
(I)暗培养 (J)暗培养 均差 (I-J) 标准差 Std. Error Sig.
1
2 -1.444 2.219 .523
3 -7.111* 2.219 .005
2
1 1.444 2.219 .523
3 -5.667* 2.219 .020
3
1 7.111* 2.219 .005
2 5.667* 2.219 .020
† *. 在0.05水平上的显著差异。
结果表明暗培养水平 3与 1、2之间的诱导率
在 0.05水平上有显著差异,即暗培养 30天明显提
高愈伤组织诱导率。
2.4 植物生长调节剂对愈伤组织的影响
生长素类激素 2,4-D各水平的诱导率均值分
别是:水平 1=84.111%,水平 2=89.778%,水平
3=85%,成对比较结果见表 5。
表 5 2,4-D各水平成对比较†
Table 5 Pairwise Comparisons of 2,4-D Concentrations
(I) 2,4-D (J) 2,4-D 均差 (I-J) 标准差 伴随概率 Sig.
1
2 -5.667* 2.219 .020
3 -.889 2.219 .693
2
1 5.667* 2.219 .020
3 4.778* 2.219 .045
3
1 .889 2.219 .693
2 -4.778* 2.219 .045
† *. 在0.05水平上显著差异。
表中数据显示 2,4-D水平 2与 1、3之间的诱
导率有显著差异,即培养基中 2,4-D最佳浓度为
1 mg/L。
尽管 6-BA在各因素中对诱导率的影响力不
显著,但因素内不水平之间的诱导率可能会有显
著性差异,为此计算 6-BA各水平的平均诱导率分
别是:水平 1=89.667%、水平 2=84.667%和水平
3=84.556%,做成对比较结果见表 6。
表 6 6-BA各水平成对比较
Table 6 Pairwise Comparisons of 6-BA Concentrations
(I) 6-BA (J) 6-BA 均差 (I-J) 标准差 伴随概率
1
2 5.000* 2.219 .037
3 5.111* 2.219 .033
2
1 -5.000* 2.219 .037
3 .111 2.219 .961
3
1 -5.111* 2.219 .033
2 -.111 2.219 .961
† *. 在0.05水平上显著差异。
比较结果表明,6-BA水平 1与水平 2、3之
间的诱导率有显著差异,即在培养基中 6-BA浓度
0.5 mg/L比其它两种较高浓度能明显提高愈伤组
织的诱导率。
2.5 划痕对愈伤组织诱导的影响
划痕数的 3个水平的诱导率均值分别是水平
1=89.667%,水平 2=85.222%,水平 3=84%,成对
比较结果见表 7。
表 7 划痕数各水平成对比较
Table 7 Pairwise comparisons of scratch lines
(I)划痕数 (J)划痕数 均差 (I-J) 标准差 伴随概率
1
2 4.444 2.219 .060
3 5.667* 2.219 .020
2
1 -4.444 2.219 .060
3 1.222 2.219 .588
3
1 -5.667* 2.219 .020
2 -1.222 2.219 .588
† *. 在0.05水平上显著差异。
结果表明,划痕数只有水平 1 与水平 3 之
间的诱导率有显著差异,也就是说较密的划痕
(4 ~ 5 条)比无划痕外植体的愈伤组织诱导率
明显较高。
由此可以认为这 4个因素的最佳组合是:
A2B1C1D3, 即 2,4-D=1.0 mg/L,6-BA=0.5 mg/L,
划痕 =4~ 5条(密),暗培养 =30天。
考虑到 6-BA对诱导率的贡献达不到显著水
平,从节约资源的角度考虑可以省掉,变成 3因
素组合,即 A2C1D3,这一推测是否正确还应通过
试验验证。
表 3 因素间效应检验
Table 3 Tests of Between-Subjects Effects
变差来源 三类平方和 自由度 均方 F Sig.
A(2,4-D) 167.185 2 83.593 3.774 .043
B(6-BA) 153.407 2 76.704 3.463 .053
C(划痕数 ) 160.074 2 80.037 3.614 .048
D(暗培养 ) 254.296 2 127.148 5.741 .012
Error(随机 ) 398.667 18 22.148
莫竹承,等:膝柄木叶片诱导愈伤组织研究16 第 10期
经过 30天培养,9个试验组愈伤组织诱导结
果见图 1。图中显示第 4、8组因出现愈伤组织较
早,获得的愈伤组织块较大,具有较强的再生能力。
其次是第 6、3、5、2组,各愈伤组织已经成团块
结构;第 7、1、9组产生愈伤组织较晚,愈伤组
织块较小且分散。
图 1 膝柄木叶片愈伤组织诱导 30天试验结果
Fig.1 Bhesa robusta leaf Callus induced after 30 days culture in Orthogonal test
3 讨论与结论
叶片组培繁殖是对珍稀濒危植物抢救保
护的重要措施,我国特有的珍稀植物金花茶
Camellia nitidissima Chi.、 单 种 属 植 物 青 钱 柳
Cyclocaryapaliurus(Bata1.)Iljinskaja的叶片组培均
获得愈伤组织 [13-14]。本文的实验结果表明了膝柄
17第 35卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
木也能通过组培快繁方式实现种群繁殖与保护。
植物生长调节剂种类、浓度与比例被认为是影
响愈伤组织诱导的重要因素。生长素类 2,4-D和细
胞分裂素类 6-BA(BAP)是叶片愈伤组织诱导培养中
最常用的种类,2,4-D不但常用于叶片愈伤组织诱导,
还对红花黄钟木 Tabebuiarosea的子叶、下胚轴、胚
根等不同类型外植体产生愈伤组织有促进作用 [15]。
6-BA主要作用是促进愈伤组织诱导,如在野生型拟
南芥叶愈伤组织诱导中最佳浓度为 0.5 mg/L[16],浓
度过高易导致玻璃化。也有用于促进萌芽,如促进
珍贵阔叶树种刺楸 Kalpanaxseptemlobus休眠芽和
幼嫩茎段的腋芽萌发 [17]。
唐佳佳等 [18] 将 2,4-D+ 6-BA激素组合用于
黑荆树 Acacia mearnsii叶片组织培养,结果表
明在 MS培养基中,6-BA 以 0.5 mg/L、2,4-D 以
1.5 ~ 2.0 mg/L 最 佳,MS+6-BA 0.5 mg/L +2,4-
D 1.5 mg/L的愈伤组织诱导率高达 60% 以上。
在药用百合 Liliu sp.鳞茎增殖组培中,MS+6-BA
0.2 mg/L +2,4-D 0.4 mg/L是最适培养基 [19]。在玉
蕊 Barringtoniaracemosa叶片愈伤组织诱导中,
MS+2,4-D 1.5mg/L +Kinetin0.5 mg/L 的诱导率达
100%[20]。山楂树 Crataegusazarolu s L. var. aronia
叶片在MS培养基中添加 2,4-D 1.0 mg/L +BAP1.0
mg/L 诱导愈伤组织最有效 [21];在 MS+2,4-D
2 mg/L + BAP 0.5 mg/L培养基中诱导浩浩巴树
Simmondsiachinensis叶片 20~ 22天获得愈伤组
织 [22]。这些结果与本文中的最佳植物生长调节剂比
例培养基MS+2,4-D 1.0 mg/L +6-BA 0.5 mg/L一致。
对唇形科鼠尾草属两种植物 Salvia offi cinalis
和 S. fruticosa的叶片组培发现较低的光密度 (50
mmol·m-2s-1)促进愈伤组织产生并诱导形成体细
胞胚 [23]。在怀山药 Dioscorea opposita叶片组培
中,直接进行光培养,愈伤诱导率只有 50~55%,
先暗培养后再光培养叶片的愈伤组织诱导率可达
100%,暗培养时间越长愈伤组织产量越大 [24]。对
苹果 Maluspumila叶片组培发现,先暗培养 14 d
再光培养与先暗培养 21 d再光培养叶片的愈伤组
织诱导率都达 100%,采用叶片远轴面接触培养
基比近轴面接触培养基的愈伤诱导率高约 25~
30%[25]。白木香 Aquilariasinensis叶片组培试验也
表明暗培养和叶片背面接触培养基有利于愈伤组
织诱导 [26]。本文研究也认为暗环境条件有利于诱
导膝柄木叶片愈伤组织。
膝柄木叶片外植体背面划痕可促进愈伤组织
诱导为本文的新发现,在其它植物组培试验中尚
未发现此类报道。主要原因是划痕能够增加外植
体与培养基的有效接触,促进营养物质的吸收和
细胞分裂与增殖。
本文的研究结论是在暗培养时间、叶片划痕
数、2,4-D和 6-BA四类因素中,暗培养时间对
膝柄木叶片愈伤组织诱导率的影响最大,其次为
2,4-D和划痕数,6-BA的作用不明显。
膝柄木叶片组培诱导愈伤组织最佳条件是:
MS+2,4-D 1.0 mg/L+6-BA 0.5 mg/L,叶背划痕数
4~ 5条,连续暗培养 30天。
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[本文编校:吴 彬 ]
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