全 文 :·生物技术· 北方园艺2012(23):122~124
第一作者简介:李文洁(1982-),女,云南人,在读硕士,研究方向为
植物生物技术。E-mail:cmhm920@163.com.
责任作者:普晓兰(1956-),女,云南人,博士,教授,现主要从事植
物生物学和植物生理学方面的研究工作。
基金项目:云南省重点资助项目(2008CA006)。
收稿日期:2012-08-20
睡菜的离体培养与植株再生研究
李 文 洁1,普 晓 兰2,陈 泽 英3
(1.西南林业大学 林学院,云南 昆明650224;2.西南林业大学 生命科学学院,云南 昆明650224;
3.西南林业大学 园林学院,云南 昆明650224)
摘 要:以不带节的睡菜茎段为外植体,研究其离体再生体系。结果表明:将茎段接种到
MS+6-BA 1.0mg/L+IBA 0.5mg/L培养基上10d可以诱导产生愈伤组织,然后转接至 MS+
6-BA 2.5mg/L+NAA 0.2mg/L+KT 0.05mg/L培养基上15d可使愈伤组织分化为幼苗;将
带节的睡菜茎段接种到MS+IBA 0.1~0.2mg/L培养基上7d可使其腋芽萌发为幼苗;将幼苗
接种到1/2MS+IBA 0.5mg/L培养基上3~5d可生根,实现植株再生。
关键词:睡菜;愈伤组织;幼苗;植株再生
中图分类号:S 682.32 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)23-0122-03
纳帕海是云南省海拔最高和纬度最低的高原喀斯
特湿地类型之一,也是云南高原沼泽面积最大和最具代
表性的湿地类型之一[1]。睡菜(Menyanthes trifoliata
L.)为龙胆科(或睡菜科)(Menyanthaceae)睡菜属多年沼
生草本植物[2],又名螟菜、醉草,是纳帕海湿地重要的水
生植物。近年来,由于环境胁迫等原因,特别是人为活
动干扰的加剧,纳帕海湿地遭到严重破坏,湿地植被类
群改变,睡菜的分布面积也日渐萎缩。为了改变湿地植
被恢复时拆东墙,补西墙,破坏一片,恢复一片的困境,
该研究旨在通过组织培养途径,实现睡菜植株再生,为
睡菜的人工繁殖提供一种有效的方法,也为湿地植被的
恢复提供新的苗木来源。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试睡菜于2011年5月采自云南省香格里拉纳帕
海湿地。
1.2 试验方法
试验于2011年6月至2012年4月在西南林业大学
组培室进行。
1.2.1 消毒方法的优化和无菌外植体的获得 水生植
物带菌多,尤其大多带有内生菌,消毒困难。为了获得
进行组织培养的无菌外植体,现对消毒方法[3]进行如下
试验:从睡菜母株上剪取幼嫩茎段(带节的或不带节
的),每个茎段长约3~4cm。将经过初步清洗的睡菜茎
段分别放入浓度为1、2、3、4g/L的多菌灵悬浊液中浸泡
12、24、36、48h,然后在自来水下冲洗45~60min,用蒸
馏水清洗外植体后放入70%酒精中浸蘸10s,立即取出
分别放入0.1%升汞溶液(每100mL升汞溶液加约1滴
吐温)中消毒4、6、8、10min,用无菌水清洗5次,最后用
滤纸吸干水后切成约1cm长的小段备用。外植体在超
净工作台上接种[4],20d后观察并统计其污染率。
1.2.2 培养基的筛选及接种方法 以 MS培养基为基
本培养基,加入0.05%内生菌型抑菌剂后,根据不同外
植体和不同培养阶段,添加不同浓度和配比的细胞分裂
素6-BA(6-苄氨基嘌呤)、KT(激动素)、生长素IBA(吲哚
丁酸)、NAA(a-萘乙酸),并附加30g/L蔗糖和5.5g/L
卡拉胶,pH 5.8,在121℃高温下灭菌15min。将带节或
不带节的睡菜茎段接种到 MS与不同浓度的6-BA
和IBA配比的初代培养基上培养,筛选出诱导愈伤
组织或腋芽萌发的最佳培养基;变换6-BA、NAA、KT的
不同配比浓度[5],筛选出将睡菜愈伤组织分化为幼苗的
最适培养基和生根培养基;培养基共3组(表1)。培养
温度为(20±2)℃,光照时间为10~12h/d,光照强度约
40μmol·m
-2·s-1。
1.2.3 生根及试管苗移栽试验 在生根培养基中加入
活性炭[6],观察活性炭对睡菜生根的影响。选择不同气
温的时间对睡菜幼苗进行移栽,统计其移栽成活率。
2 结果与分析
2.1 不同消毒方法对外植体成活的影响
由表2可知,用多菌灵对睡菜外植体进行消毒,多
菌灵的浓度越高,浸泡时间越长,污染率越低,可以由
50.7%下降到15.2%。但处理浓度和时间的增加,将导
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北方园艺2012(23):122~124 ·生物技术·
表1 睡菜组织培养中的培养基组合
Table 1 Four kinds of mediums in tissue culture of
Menyanthes trifoliata L
培养基 编号 培养基 Medium/mg·L-1
A1 MS
A2 MS+6-BA 0.5
A3 MS+IBA 0.5
A4 MS+6-BA 0.5+IBA 0.5
愈伤组织诱导培养基 A5 MS+6-BA 1.0+IBA 0.5
A6 MS+6-BA 1.5+IBA 0.5
A7 MS+6-BA 0.5+IBA 1.0
A8 MS+6-BA 1.0+IBA 1.0
A9 MS+6-BA 1.5+IBA 1.0
B1 MS+6-BA 2.0
B2 MS+NAA 0.1
愈伤组织分化培养基 B3 MS+6-BA 2.0+NAA 0.1
B4 MS+6-BA 2.0+NAA 0.1+KT 0.05
B5 MS+6-BA 2.5+NAA 0.2+KT 0.05
C1 MS
C2 MS+6-BA 0.1
腋芽萌发诱导培养基 C3 MS+6-BA 0.2
C4 MS+IBA 0.1
C5 MS+IBA 0.2
C6 MS+IBA 0.3
生根培养基 D 1/2MS+IBA 0.5
表2 不同消毒方法对外植体污染和成活的影响
Table 2 Efects of diferent sterilization ways on the polution and
survival rate of Menyanthes trifoliata L
时间 指标 多菌灵浓度Concertration of MBC/g·L-1
Time/h Indexes 1 2 3 4
12 污染率Polution rate/% 50.7 42.3 21.8 19.4
成活率Survival rate/% 35.6 40.7 53.5 51.2
24 污染率Polution rate/% 48.3 36.5 16.7 15.6
成活率Survival rate/% 39.5 51.4 60.9 52.6
36 污染率Polution rate/% 47.8 39.3 17.2 15.1
成活率Survival rate/% 33.6 34.7 36.6 32.9
48 污染率Polution rate/% 45.1 38.8 16.7 15.2
成活率Survival rate/% 32.7 33.3 31.5 28.3
致外植体成活率下降。试验表明,当多菌灵浓度为
3g/L,浸泡24h时,外植体成活率最高,为60.9%,而此
时污染率相对较低,为16.7%。
用0.1%升汞溶液对其消毒时间的长短,对污染率
和成活率也会产生影响。消毒时间越长,污染率越低,
成活率随着污染率的下降而提高,消毒8min,污染率
26.4%,成活率可达61.9%。但是,消毒的时间太长,会
对植物组织造成过度伤害,造成成活率下降,不利于培养。
2.2 愈伤组织的诱导和分化
将不带节的茎段分别接种到培养基A1~A9中,培
养10d左右,外植体其茎段膨大,均有不同程度的脱分
化。尤其在A5培养基中,外植体维管束环内外侧薄壁
组织气腔壁处长出圆球形的愈伤组织细胞,25d后,愈
伤组织大量生长,逐渐撑破茎段表皮(图1)。由表3可
见,在不添加任何激素的MS培养基和只添加生长素或
细胞分裂素的培养基中(A1~A2),都没有愈伤组织生
成。说明睡菜外植体对外源激素的反应明显,单一的细
胞分裂素或生长素对诱导睡菜的愈伤组织效果有限,生
长调节剂浓度太低不足以诱导细胞脱分化,太高也可能
抑制细胞分裂。在A5培养基中,诱导愈伤组织的效果
最佳(表4)。
图1 睡菜的愈伤组织
Fig.1 Calus of Menyanthes trifoliata
表3 不同消毒(0.1%HgCl2)时间对
睡菜成活的影响
Table 3 Efects of diferent sterilization time of HgCl2(0.1%)
on the polution and survival rate
指标 时间Time/min
Indexes 4 6 8 10
污染率Polution rate/% 40.5 32.7 26.4 20.1
成活率Survival rate/% 50.8 56.3 61.9 55.2
表4 不同培养基对诱导睡菜愈伤组织的影响
Table 4 Efects of diferent mediums on inducing wounded tissue
编号 愈伤组织诱导情况Calus induction situation
A1 无愈伤组织生成
A2 无愈伤组织生成
A3 茎段略有膨胀,但无愈伤组织生成
A4 茎段膨胀开裂,有极少的愈伤组织生成
A5 茎段膨胀开裂,有愈伤组织生成,且生长较快
A6 茎段膨胀开裂,有少量愈伤生成
A7 茎段膨胀开裂,有少量愈伤生成
A8 茎段膨胀开裂,有少量愈伤生成
A9 茎段膨胀开裂,有少量愈伤生成,部分褐化
选取细胞较大、嫩绿色的愈伤组织接种于培养基
B1~B5中,培养约15d后,愈伤组织分化情况见表5。
结果表明,在加入6-BA和NAA的培养基中均未见芽的
分化(B1~B3),当培养基加入KT后(B4~B5),愈伤组
织可分化成芽(图2),说明KT对睡菜愈伤组织的分化
有显著的促进作用。
图2 睡菜愈伤组织分化长出幼苗
Fig.2 Seedlings diferentiated from calus of Menyanthestrifoliata
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表5 不同培养基对睡菜愈伤组织分化成苗的影响
Table 5 Efects of diferent mediums on wounded tissue diferentiation
编号 分化情况Diferentiation
B1 愈伤组织不断增殖,不分化
B2 愈伤组织由黄绿色逐渐变为绿色,不分化
B3 愈伤组织不断增殖,颜色由黄绿色变为绿色,不分化
B4 20d后愈伤组织可分化成芽
B5 15d后愈伤组织可分化成芽
2.3 芽的诱导
将带节的茎段接种到培养基C1~C5中,培养7d后,
观察结果见表6。在不加激素的MS培养基或加入细胞
分裂素6-BA的MS培养基中,均不能诱导睡菜腋芽萌发。
在MS培养基中加入0.1~0.2mg/L的生长素IBA(C4~
C5)后,可诱导腋芽萌发,15d后长出新叶(图3)。结果表
明,一定浓度的生长素IBA有利于打破睡菜腋芽的休眠,
促进萌发,但过高的浓度反而有抑制作用。
图3 睡菜茎段腋芽萌发
Fig.3 Axilary buds of Menyanthes trifoliata germinated from stem
表6 不同培养基对诱导睡菜腋芽萌发的影响
Table 6 Efects of diferent mediums on inducing axilary bud
编号 腋芽萌发情况Axilary bud
C1 茎段逐渐失绿,茎节处无腋芽萌发
C2 茎段绿色,茎节处无腋芽萌发
C3 茎段绿色,茎节处无腋芽萌发
C4 茎段绿色,茎节处腋芽萌发
C5 茎段绿色,茎节处多个腋芽萌发
C6 茎段绿色,茎节处无腋芽萌发
2.4 植株再生与移栽
将分化出的幼苗切取,转接入生根培养基D中3d
左右就开始生根。如果在培养基中加入适量AC(活性
炭),可以使生根时间提前2~3d(表7)。不论是否在培
养基中加入AC,20d时统计生根率均达100%。再生苗
生根后可以不需练苗直接移栽,移栽时需要有基质(泥
土)固定其根部,在水分充足的条件下,成活率可达
100%。选择在气温较低的阴雨天移栽,其长势较好。
表7 活性炭对睡菜幼苗生根的影响
Table 7 Influence of adding AC or not on
taking roots of Menyanthes trifoliata L
平均
生根时间 根长/mm 生根率
/d 2d 4d 7d /%
添加AC 2.8 1.30 3.91 8.32 100
不加AC 4.7 1.28 3.66 8.17 100
3 讨论
睡菜是沼生植物,利用组织培养使其再生时,外植
体的消毒是一个难题。在降低污染率的同时,又要保证
较高的成活率[7]。这就要综合考虑消毒药剂浓度和消
毒时间的影响。该研究以睡菜的茎段为外植体,在组织
培养的过程中,内生菌会从茎段溢出,因此在培养基中
加入内生菌抑制剂可取得较好效果。
该试验结果表明,无论从愈伤组织诱导和分化途
径,还是从诱导腋芽萌发的方式均可实现睡菜的植株再
生,并且再生芽苗的生根和移栽容易,这将有利于对睡
菜进行规模化繁殖,实现睡菜的工厂化育苗,满足湿地
恢复的苗木需求。
参考文献
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机制[J].湖泊科学,2004,16(1):35-41.
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(4):609-611.
Study onin vitro Culture and Plant Regeneration of Menyanthestrifoliata
LI Wen-jie1,PU Xiao-lan2,CHEN Ze-ying3
(1.Department of Forestry,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224;2.Department of Biological Science,Southwest Forestry
University,Kunming,Yunnan 650224;3.Department of Landscape Architecture,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224)
Abstract:Taking the stems without axilary bud of Menyanthes trifoliate as explants,its in vitro culture and regeneration
were studied.The results showed that puting the stem on the medium MS+6-BA 1.0mg/L+IBA 0.5mg/L for 10dcould
produce calus,then put them on MS+6-BA 2.5mg/L+NAA 0.2mg/L+KT 0.05mg/L for 15days,it could diferentiate
into seedlings without root;taking the stems with bud on MS+IBA 0.1~0.2mg/L for 7days,axilary bud could germinate
and then be seeding without root.Put the seedling on 1/2MS+IBA 0.5mg/L for 3~5d,it could rooting.
Key words:Menyanthes trifoliata L;calus;seedling;plant regeneration
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