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不同因素对互叶白千层丛生芽诱导的影响



全 文 :收稿日期:2011-06-11
基金项目:广西科技攻关项目(桂科攻0992011-13);广西青年科学基金项目(桂科青0832099)
作者简介:莫昭展(1974-),男,广西博白人,教授,博士,主要从事植物种质资源利用的教学与研究工作。
E-mail:mzz19741028@163.com
不同因素对互叶白千层丛生芽诱导的影响
莫昭展,杨 福,苏建睦,王云波,许 凤
(玉林师范学院 生命科学与生物技术二级学院,广西 玉林537000)
摘要:研究了不同基本培养基、碳源及其质量浓度、稀土元素、6-BA和2,4-D配比对互叶白千层丛
生芽诱导的影响。结果表明,诱导效果较好的是 MS培养基。以20g/L的葡萄糖代替其他浓度的
糖类,能有效提高白千层丛生芽诱导率。稀土元素对丛生芽的诱导有一定的促进作用,以
5mg/L的硝酸铈效果较好,诱导率为93.33%。在添加1.0mg/L 6-BA和0.01mg/L 2,4-D的
MS培养基上丛生芽诱导率高达100%。
关键词:互叶白千层;丛生芽诱导;葡萄糖;稀土元素
中图分类号:S794.9  文献标识码:A  文章编号:1004-3268(2011)12-0136-04
Effects of Various Factors on Multiple Shoot Induction of
Melaleuca leucadendron
MO Zhao-zhan,YANG Fu,SU Jian-mu,WANG Yun-bo,XU Feng
(Life Science and Biotechnology Secondary Colege of Yulin Normal Colege,Yulin 537000,China)
Abstract:In this paper,the influences of several factors,various basal media,carbon source,rare
earth elements,6-BA and 2,4-D combinations,on the multiple shoot induction of Melaleuca leuca-
dendron was studied.The results showed that MS culture medium gave the best result and was ef-
fective to improve the induction rate with the 20g/L glucose than other concentrations of carbon
sources.The rare earth elements had promoted effect on the multiple shoot induction with the
concentration of 5mg/L Ce(NO3)3and the induction rate of 93.33%.The induction rate was up
to 100%on MS culture media added with 1.0mg/L 6-BA and 0.01mg/L 2,4-D.
Key words:Melaleuca leucadendron;Multiple shoot induction;Glucose;The rare earth elements
  互叶白千层(Melaleuca leucadendron)是桃金
娘科(Myrtaceae)白千层属(Melaleue)的一种常绿
小灌木树种,原产地位于澳大利亚东部的昆士兰州
和新南威尔士州的北部海岸一带。它具有速生、树
干直、萌发力强等特点,定植后又可以多次收获。20
世纪80年代后,我国、印度和东南亚一些国家地区
开始引种。我国广东、广西、云南等地从1993年起
先后成功引种了互叶白千层[1]。广西林业科学研究
院于1999年从澳大利亚引进了改良的互叶白千层
天然种子,陆续在武鸣县、钦州市等地进行了规模化
造林[2]。目前,对互叶白千层的研究主要集中在繁
殖、精油的提取和化学成分的分析等方面。互叶白
千层繁殖主要是以扦插繁殖和种子播种繁殖为主,
但繁殖系数较低。目前,对互叶白千层组织培养快
繁的研究较少[3-5],对互叶白千层丛生芽诱导的系统
研究未见报道。鉴于此,研究了不同基本培养基、碳
源及其质量浓度、稀土元素、6-BA和2,4-D配比对
互叶白千层丛生芽诱导的影响,以期掌握互叶白千
层快速繁殖的关键技术。
1 材料和方法
1.1 材料
互叶白千层的种子购于广西壮族自治区林业科
学研究院,为自然授粉成熟的种子。选择互叶白千
层种子无菌播种萌发的健壮、生长情况一致的无菌
苗作为试验材料,剪成1~1.5cm长的带叶茎段接
 河南农业科学,2011,40(12):136-139
 Journal of Henan Agricultural Sciences
DOI:10.15933/j.cnki.1004-3268.2011.12.033
入各种培养基中。
1.2 方法
1.2.1 不同基本培养基对互叶白千层丛生芽的诱
导 研究4种培养基 MS、1/2MS、B5、N6 对互叶白
千层丛生芽诱导的影响,各种培养基中添加相同的
激素1.0mg/L 6-BA+0.1mg/L 2,4-D。1/2MS为
大量元素减半的 MS培养基。
1.2.2 不同碳源对互叶白千层丛生芽的诱导 选
用食用白糖、分析纯蔗糖、分析纯葡萄糖为碳源,筛
选出最适碳源后再进行最适质量浓度筛选(20、30、
40、50g/L)。各 种 培 养 基 中 添 加 相 同 的 激 素
1.0mg/L 6-BA+0.1mg/L 2,4-D。
1.2.3 稀土元素对互叶白千层丛生芽的诱导 探
讨稀土元素硝酸镧 (La(NO3)3)和硝酸铈 (Se
(NO3)3)不同质量浓度(5、10、20mg/L)在单独使用
和组合使用时对丛生芽诱导的影响。各种培养基中
添加相同的激素1.0mg/L 6-BA+3mg/L KT。
1.2.4 6-BA和2,4-D配比对互叶白千层丛生芽的
诱导 在已筛选出来的适宜基本培养基和碳源及其
质量浓度的培养基中,通过正交设计试验分析外源
激素6-BA(0.5、1.0、1.5mg/L)和2,4-D(0.01、0.
1、1.0mg/L)对丛生芽诱导的影响。
以上各种培养基均添加琼脂7.0g/L,pH 值
5.6~5.8,121℃高温灭菌20min,每个试验处理接
种8瓶,重复3次。每15d记录一次,培养35d后
统计诱导率,诱导率=形成丛生芽总段数/接种总段
数×100%。培养温度(25±2)℃,光照强度1 500~
3 000lx,每天光照12h。
2 结果与分析
2.1 不同基本培养基对互叶白千层丛生芽诱导的影响
无菌苗茎段在4种基本培养基上经过15d的
培养,腋芽均已有萌发,以 MS萌发较快,芽较壮且
萌发数量最多(图1),较差的是N6。再经过20d的
培养,萌发的腋芽中的腋芽又开始萌发,形成一簇簇
的丛生芽(图2),其中 MS的诱导率较高,达到
83.21%(表1),且长势好,丛生紧密,芽团也较大,
生长快;其次是1/2MS,诱导率达80.69%,长势较
好,N6 的诱导率仅有60.64%。从试验结果可看
出,诱导效果之间的差距,是由不同基本培养基中的
基本成分导致的。MS中的钾盐、铵盐和硝酸盐含
量较高,而B5 的铵盐含量较低,N6 的钾盐、铵盐和
硝酸盐含量也较高,但成分简单且作用最差,1/2MS
为大量元素减半,效果次于 MS,这也与各成分中的
有机物质及微量元素的种类和含量有关。
图1 培养15d(MS)的丛生芽诱导情况
图2 培养35d(MS)的丛生芽诱导情况
表1 不同基本培养基对互叶白千层丛生芽诱导的影响
基本培
养基
诱导率
/% 长势 生长情况
MS  83.21 ++++冒芽快,丛生芽紧密,芽团较大,生长快
1/2MS  80.69 ++++冒芽较快,丛生芽一般,芽团一般,生长较快
B5 75.33 ++ 冒芽较快,丛生芽疏松,芽团小,生长较慢
N6 60.64 ++ 毛芽较慢,丛生芽疏松,芽团较小,生长很慢
 注:长势指丛生芽的健壮程度、芽长均匀程度、芽叶完整程度,
以+表示,+越多表示各方面越好。下表同
2.2 不同碳源对互叶白千层丛生芽诱导的影响
2.2.1 不同碳源 表2表明,白糖、葡萄糖对互叶白千
层丛生芽诱导的效果较好,又以葡萄糖最佳,3种糖的
影响效果有明显的差异。以葡萄糖作为碳源时,诱导
率达92.34%,长势也较好,丛生芽成簇生长,大团,生
长快,各芽长度均匀。主要原因是在高温高压下蔗糖
部分水解为葡萄糖和果糖,很大程度上失去了原有的
营养作用,而市售白糖中含有其他的成分,对试验材料
产生一定的不利作用,故在实验性研究中以葡萄糖为
互叶白千层丛生芽诱导的碳源是较为理想的。
表2 不同碳源对互叶白千层丛生芽诱导的结果
碳源
种类
诱导率
/%
长势 生长情况
葡萄糖 92.34 +++ 芽丛呈球形,簇生,大团,芽壮,均匀,比较长
蔗糖 69.88 + 基部无丛生芽,小团,芽较弱,芽长差距大
白糖 84.76 ++ 基部无丛生芽,芽团一般大,一般壮,较短
2.2.2 不同质量浓度葡萄糖 碳源不仅是培养物
731 第12期 莫昭展等:不同因素对互叶白千层丛生芽诱导的影响
能量物质的来源,同时对保持培养基的渗透压也有
重要的作用[6-7]。从表3可以看出,葡萄糖质量浓度
较低时,诱导效果更好,诱导率也较高,生长快、芽团
大而长度均匀,叶为深绿色(图3)。随着质量浓度
的升高,诱导率呈逐渐下降趋势,丛生芽越来越少,
且芽也逐渐变弱,芽长度差距大,可能是葡萄糖质量
浓度提高时,培养基中的渗透压也升高,引起植物体
内代谢产率提高,从而抑制其生长;高渗透压下,对
培养基营养的吸收也较为困难,因而使用20g/L的
葡萄糖既可有较好的诱导效果。
表3 不同质量浓度葡萄糖对互叶白千层
丛生芽诱导的结果
质量浓度
/(g/L)
诱导率
/%
长势 生长情况
20  96.58 ++++丛生芽成簇,芽团很大,芽壮,长度均匀
30  92.34 ++++丛生芽成簇,芽团较大,芽壮,较短
40  87.01 +++ 丛生芽成簇,芽团大,芽壮,芽长差距大
50  81.84 ++ 基部丛生芽少,芽团小,芽弱,芽长差距大
图3 20g/L葡萄糖处理下的丛生芽诱导情况
2.3 不同稀土元素及其质量浓度对互叶白千层丛生芽
诱导的影响
从表4可以看出,低质量浓度的硝酸镧和硝酸铈无
论是单独使用还是组合使用,与CK(对照组)相比,对互
叶白千层丛生芽诱导均有很好的促进作用,其诱导率均
高于高质量浓度的稀土元素,最高达94.45%,从长势来
看,以只添加5mg/L的硝酸铈效果更好,诱导出来的芽
长度较为一致,芽壮,芽叶形态完整,丛生好,芽颜色浅绿
色(图4)。随着稀土元素质量浓度的升高,诱导率逐渐
下降,这是因为过量的稀土元素与Mg2+发生竞争吸收,
甚至取代Mg2+,降低Mg2+-ATPase活性,与ATP形成
络合物而抑制芽的诱导及生长,在试验中也发现,各处理
下诱导的芽颜色为黄绿色。
表4 不同稀土元素及其质量浓度对互叶白千层
丛生芽诱导的结果
编号 硝酸镧/(mg/L)硝酸铈/(mg/L) 诱导率/% 长势
CK  0  0  77.33 +
1  5  0  91.67 ++
2  10  0  66.67 +
3  20  0  65.00 +
4  0  5  93.33 +++
5  0  10  85.00 ++
6  0  20  66.88 +
7  5  5  94.45 ++
8  10  10  70.63 +
9  20  20  61.21 +
图4 5mg/L硝酸铈处理下的丛生芽诱导情况
2.4 不同激素组合对互叶白千层丛生芽诱导的影响
从表5可看出,随6-BA质量浓度升高,丛生芽诱
导率也上升,且长势也逐渐变好,以1.0mg/L时,长势
较好,芽也很好,较壮,生长快;随着2,4-D质量浓度
表5 6-BA和2,4-D组合对互叶白千层丛生芽诱导的结果
编号 6-BA/(mg/L) 2,4-D/(mg/L) 诱导率/% 长势 生长情况
1  1(0.5) 1(0.01) 88.37 ++ 芽较好,较壮,生长快,丛生芽紧密
2  1(0.5) 2(0.1) 84.31 +++ 芽较好,较壮,生长快,丛生芽紧密
3  1(0.5) 3(1.0) 3.51 - 基部及叶边缘产生较多愈伤组织
4  2(1.0) 1(0.01) 100 +++ 芽很好,较壮,生长较快,丛生芽较紧密
5  2(1.0) 2(0.1) 88.42 ++ 芽一般好,芽细弱,生长慢,丛生芽疏松
6  2(1.0) 3(1.0) 23.53 + 芽差,弱,生长慢,丛生芽疏松
7  3(1.5) 1(0.01) 93.44 ++ 芽很好,一般壮,生长快,丛生芽紧密
8  3(1.5) 2(0.1) 62.45 + 芽较差,弱,生长较慢,部分死去
9  3(1.5) 3(1.0) 8.96 - 芽很差,弱,基部及叶边缘产生很多愈伤组织
均值1  58.730  93.937
均值2  70.650  78.393
均值3  54.950  12.000
极差 15.700  81.937
831 河南农业科学 第40卷 
的增加,其平均诱导率呈下降趋势,且降幅较大,其生
长差别也较大,较高质量浓度的2,4-D只诱导产生很
少的丛生芽而形成较多的愈伤组织,这与2,4-D的生
理功能是相关的。2,4-D的主要生理作用是诱导愈伤
组织的分化或胚状体的分化,较低浓度时利于芽的分
化和苗的生长[8],较高浓度时会抑制芽的形成,过量甚
至会产生毒害作用[9]。通过极差值发现,2,4-D对丛生
芽的诱导作用较大,极差大表明该因素对丛生芽诱导
的影响大,为主要因素;极差小表明此因素对丛生芽诱
导影响小,为次要因素,即6-BA为次要因素。在整个
正 交 试 验 中,以 1.0mg/L 6-BA 和 0.01mg/L
2,4-D组合诱导的丛生芽效果最好,诱导率达100%,且
长势很好,丛生芽紧密,长度均匀,绿色,生长较快(图
5)。
图5 1.0mg/L 6-BA+0.01mg/L 2,4-D处理下
的丛生芽诱导情况
3 结论与讨论
1)在4种基本培养基中,以MS的诱导率最高,为
83.21%,其次是1/2MS,N6最差,这表明MS有利于丛
生芽的诱导。这是由不同基本培养基中的基本成分差
异导致的。MS的无机盐和离子浓度较高,能形成较稳
定的平衡溶液,其中钾盐、铵盐和硝酸盐含量较高,而
B5的铵盐含量较低,N6 的钾盐、铵盐和硝酸盐含量也
较高但成分简单而作用最差,1/2MS为大量元素减半,
效果次于MS,这也可能与各成分中的有机物质及微量
元素的种类和含量有关。
2)碳水化合物是植物组织培养的主要能源,且通
常以蔗糖为主。有研究表明,白糖在某些植物组织培
养中完全可以替代蔗糖,以便降低试验成本[10]。在高
温高压下蔗糖部分水解为葡萄糖和果糖。为此,笔者
进行了白糖、蔗糖、葡萄糖影响互叶白千层丛生芽诱导
的对比试验,结果表明,以分析纯的葡萄糖诱导效果最
好。在诱导过程中为避免培养基渗透压过高,而影响
植物体细胞对培养基营养的吸收和植物体内代谢,以
添加20g/L的葡萄糖效果较好。
3)与CK(对照组)相比,添加低质量浓度的硝酸
镧或硝酸铈或两者同时使用,对丛生芽诱导都有显著
的促进作用,但从综合长势情况来看,以添加5mg/L
的硝酸铈效果最好,诱导率也很高,长势很好。随着稀
土元素质量浓度的升高,诱导率逐渐下降,由于过量的
稀土元素影响了植物体内叶绿体中叶绿素的生理机
能,甚至抑制叶绿素的含量和植物的分化生长,故而各
处理下诱导的芽颜色为黄绿色,这与梁学芬等研究的
稀土元素对香蕉组培苗分化生长的结果是一致的[11]。
4)激素在植物生长过程中发挥着重要作用。激
素质量浓度过高或过低都不利于丛生芽的诱导和生
长,适当的激素浓度才能有效地促进丛生芽的诱导。
在6-BA和2,4-D的正交设计试验中,发现激素质量浓
度与丛生芽的诱导有很大的关系。随着6-BA质量浓
度逐渐升高,诱导率先增加后下降,而随着2,4-D质量
浓度的增加,诱导率一直呈下降值,且下降幅度较大。
试验得出,在添加1.0mg/L 6-BA和0.01mg/L 2,4-D
的培养基中丛生芽的诱导效果是比较好的。
试验结果也表明,随着培养时间的增加,丛生芽开
始出现黄叶继而基部长出少量的根,丛生芽中有小部
分芽形成较长的苗,但苗很细弱,叶也很尖细。45d的
统计时间对研究丛生芽诱导是较为理想的。一方面考
虑培养基中的营养耗尽,另一个是外源激素的不足容
易引起植物体内激素的含量相对降低。因此,在一定
的培养时间内,诱导丛生芽达到很好的生长状态时及
时转瓶进行继代或增殖培养是很有必要的。
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931 第12期 莫昭展等:不同因素对互叶白千层丛生芽诱导的影响