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白丁香胚离体培养及快繁的研究



全 文 :北京园林 / 第 29卷,总第 106期 / 2013(4)
白丁香(Syringa oblata var.affinis)为华北紫丁
香(Syringa oblata)的变种[1],落叶灌木,高度一般可
达 3-4m,冠幅 4-5m,花白色,单瓣,香气浓郁,在
北京地区为最早开花的丁香品种,开花量大,整个
树冠均为花序,具有较高的园林观赏价值。
近年来,利用丁香茎段、胚、芽、叶片等外植体
进行组培的工作有了一定的进展,经过笔者试验
观察,白丁香的茎段组培和种子组培污染率极高,
不利于无菌苗的快速繁殖,为此本试验选取白丁
香林内天然杂交 60 天后成熟的胚进行培养 ,以
MS 为基础培养基,通过对消毒时间、蔗糖浓度、生
长调节剂、添加谷氨酰胺和水解酪蛋白五个方面
进行试验分析,从而获得胚培养、增殖生长、生根
生长的最佳配比,为杂交育种和人工快繁技术提
供有效参考。
1 材料与方法
1.1 消毒处理
将北京植物园丁香园内白丁香天然授粉后 60
天的种子,用自来水冲洗半小时后,在无菌环境下
用 70%酒精消毒 30s,无菌水冲洗 3 次;用 0.1%的
HgCl2 消毒处理 ,时间分别 5min、7min,10min 和
15min,无菌水冲洗 5遍;用解剖刀将种子切割取出
胚,接种到 MS+BA0.1+IBA0.05 的培养基上。
1.2 胚初代培养
试验以 MS培养基为基础,分别进行四组试验:
a)蔗糖浓度设为 20,30,40,50,60,五个梯度,
调节激素浓度为 BA0.1+IBA0.05;
b)激素为 BA 和 IBA 为采用双因素随机试验
设计(表 1),调节蔗糖浓度为 20g/L;
c)MS 培养基下,调节蔗糖浓度为 20g/L,分别
添加谷氨酰胺100mg/L,200mg/L,300mg/L,400mg/L;
d)MS培养基下,调节蔗糖浓度为 20g/L,分别添
加水解酪蛋白 100mg/L,200mg/L,300mg/L,400mg/L。
1.3 增殖培养
以 MS 为培养基,蔗糖浓度为 20g/L,生长调节
剂选择 BA 和 IBA,采用双因素随机试验设计(表
2)。 将胚培养后所得到的外植体进行增殖培养,接
种后 40 天调查增殖情况,利用 SPSS 软件对增殖
系数(每瓶内有效芽总数/接种外植体个数)进行方
差分析。
1.4 生根培养
采用 1/2 MS为基础培养基,蔗糖浓度为 20g/L,
加入活性炭。 NAA浓度分别设定为 0.1、0.5、1.0mg/L,
并设对照 MS,观察 NAA浓度对植株生根的影响。
1.5 培养条件
MS 和 1/2MS 培养基中琼脂浓度为 5g/L,调节
pH 值均为 6.4,培养条件为光照 12h/d,光照度
作者简介: 孟昕/女/1980年生/波兰波兹南生命科学大学/北
京市植物园。
白丁香胚离体培养及快繁的研究
孟 昕 陈春玲 代兴华
(北京植物园 北京 100093)
荩摘 要:本文对白丁香的成熟幼胚进行离体培养,
对影响幼胚生长、增殖生长和生根生长的多项因子进
行了研究。结果表明:白丁香幼胚用HgCl2消毒处理
的最佳时间为10min;蔗糖浓度为20g/L的MS培养
基有利于胚培养;适宜的胚培养培养基为MS+BA0.1
mg/L+IBA0.1mg/L+GLN100mg/L+CH200mg/L,增
殖培养基为MS+BA1.5mg/L+IBA0.05mg/L,生根培
养基为1/2MS+NAA0.5mg/L。
荩关键词:白丁香;胚培养;继代培养;生根培养
表 1 BA和 IBA对白丁香胚培养的影响
IBA
BA
0.01(mg/L) 0.05(mg/L) 0.1(mg/L)
0.01(mg/L) 1 2 3
0.1(mg/L) 4 5 6
0.2(mg/L) 7 8 9
园林植物
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北京园林 / 第 29卷,总第 106期 / 2013(4)
IBA
BA
0.01(mg/L) 0.05(mg/L) 0.1(mg/L)
0.5(mg/L) 1 2 3
1.0(mg/L) 4 5 6
1.5(mg/L) 7 8 9
表 2 白丁香胚增殖培养的不同激素组合
1500-2000Lx,培养室温度 25℃。
试验分别在 40d 后统计种胚萌发、增殖和生
根的结果;采用 SPSS软件对数据进行方差分析。
2 结果与讨论
2.1 消毒时间对胚培养的影响
从表 3 可以看出,HgCl2消毒时间的长短对胚
萌发影响较大,10 分钟为丁香胚培养消毒的最佳
时间。 室外生长 60天的丁香胚外种皮坚硬且半木
质化,消毒时间低于 5 分钟污染率过高;7-10 分钟
而浓度过高,HgCl2 通过种皮渗透到胚中,导致消
毒过度而褐化死亡。
2.2 蔗糖对胚培养初代生长的影响
蔗糖作为培养基主要的碳源构成方式,不同
植物以及其生长时期需要合适的浓度才能够正常
生长。 蔗糖是影响白丁香生长的主要因素,由表 4
可以看出,添加不同浓度的蔗糖表现有所不同,在
不同浓度的蔗糖上均能萌发生长,但萌发率和 40
天后的生长量以及长势有明显的差异。
在生长初期第 14 天观察时,蔗糖浓度在 20-
30g/L 具有较高的萌发率,和其它浓度萌发的小苗
无明显的形态特征差异和时间差异;在生长到 30
天时,可以明显看出植株生长趋势有所不同,在 40
天时,浓度为 20 和 30g/L 的培养基内的植株长势
良好,最高可生长到培养瓶顶端,达 8cm。而浓度为
40和 50g/L的植株,萌发后植株明显生长缓慢。
2.3 激素对胚培养初代生长的影响
生长素和分裂素是影响植物组织培养的两种
重要物质,而每种植物都需要不同激素、不同浓度
的配比,同属植物的生长也会有很大不同。 在白丁
香胚培养一周后开始萌动,并逐渐伸长,在 30天左
右时,可形成一株高度约为 3-6cm 的具有两片以
上子叶的小苗。
可以看出,以 MS 培养基为基础,适当添加生
长素类,可以适当提高胚培养的萌发程度。 植物萌
发率在 BA0.1+IBA0.1 时萌发率最高,9 组实验小
苗均可正常生长,且长势良好,并有根系形成,但
须根较少。 在 40 天的生长周期后,植株的高度可
达 3-7cm,各组间品均高度差别不大。 对于激素组
合的选择,在本组实验中,BA0.1+IBA0.1 对白丁香
胚培养初期的萌发有明显的促进作用。
2.4 谷氨酰胺和水解酪蛋白对胚培养初期
的影响
在 MS培养基中,分别添加 100-400mg/L的后,
不同浓度的谷氨酰胺和水解酪蛋白对胚萌发有一
定的促进作用,但差异不显著;从数据上看,萌发
率谷氨酰胺随着浓度增加而下降,水解酪蛋白相反。
2.5 不同激素对芽增殖的影响
增殖试验以 MS 为培养基,比较细胞分裂素
BA 和生长素 IBA 对经过胚培养产生的幼苗进行
增殖培养的影响。 从表 6可以看出,在不同激素的
共同作用下,芽增殖效果均比较明显,生长状况良
好,苗色绿,高 4-8cm,平均高度差异不显著,少有
玻璃化现象;小苗基部可形成较小的愈伤组织,但
愈伤组织上没有形成不定芽,白丁香的增殖主要从腋
芽处直接生长,8 和 9 号两组增值系数达到 4 以
上,主要是从腋芽处生长出 2-3个丛生枝,有利于进
一步的扩繁生长。 在生产实践过程中,可采用BA1.5+
IBA0.05的激素组合对白丁香进行快速繁殖。
2.6 NAA对白丁香生根培养的影响
在植物组织培养中, 诱导试管苗生根是实现
表 3 消毒时间对白丁香萌发和生长的影响
消毒时间 萌发率 生长情况
5min 6.66 污染率高
7min 46.6 生长良好、萌发率高
10min 60.0 生长良好、萌发率高
15min 26.64 胚褐化较高
处理 蔗糖浓度 萌发率 平均高度(cm) 生长情况
1 20 65.00a 4.50 植株健壮,可形成 3 个节间以上的小苗
2 30 60.00ab 4.03 植株健壮,可形成 3 个节间以上的小苗
3 40 40.00abc 2.97 植株较为健壮,有 1-3 个节间
4 50 35.00bc 1.75 生长缓慢,长势弱
5 60 20.00c 0.75 萌发率低,生长缓慢,长势差
表 4 消蔗糖浓度对白丁香胚萌发和生长的影响
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北京园林 / 第 29卷,总第 106期 / 2013(4)
表 8 不同激素浓度对生根的影响
NAA 水平 生根率 生长情况
0.1 72.00a 主根细长 1-6cm,粗度一般,须根较少
0.5 80.00a 主根长 3-6cm,较粗壮,须根多
1.0 80.00a 主根长 3-6cm,较粗壮,须根较多
CK 72.00a 主根长 1-3cm,较细,须根较少
其获得完整植株、应用于生产的重要环节,激素试
验是在 1/2MS 培养基的基础上添加不同浓度的生
长素 NAA,通过表 8,可以看出在各浓度的 NAA
与对照之间,白丁香均有较高的生根率,最低也在
72%以上,NAA浓度与对照之间差异不显著。 从生
长情况可以看出,虽然不同浓度的培养基均对生
根有明显的促进作用。 随着 NAA 的浓度增加,生
根率有下降的趋势;不添加任何激素的 1/2MS 培
养基 30 天后观察植株平均高度 4-5cm,有 2-4 对
叶片;NAA 水平为 0.5 的须根数量明显高于 0.1 和
对照水平,主根较粗,有利于植物移栽到土壤中去。
3 结论与讨论
丁香成熟幼胚由于包裹在较为坚硬的种皮
外,在自然生长环境下相对于茎段、叶片、芽等外
植体的污染较小,采取一定的的杀菌措施即可进
行组织培养,大大提高获得无菌苗的几率。 本试验
通过控制 HgCl2 的灭菌时间控制在 10min,可以显
著减少白丁香种子的污染率,促进胚培养萌发。
3.1 蔗糖浓度对白丁香胚培养的影响
低浓度的蔗糖对白丁香幼胚离体培养有明显
的促进作用,这时利于幼苗对水分的吸收,从而促
进器官的正常生长,浓度过高超过 40g/L 后的,植
株仍可生长,但是生长缓慢,分化能力差。 笔者对
佛手丁香胚培养实验中选择最佳的蔗糖浓度为 20
g/L,周莉在丁香种间杂交幼胚离体培养研究[2]上对
什锦丁香和华北紫丁香的杂交种进行胚培养,在
蔗糖梯度上,50g/L 的蔗糖浓度萌发率和成苗率最
高;王兴安在白丁香快繁研究 [3]中选用蔗糖浓度为
35g/L,温瑀在裂叶朝鲜丁香(Syringa dilatata Nakai.
‘Lacera’)组培 [4]的观察中选用 20g/L 的蔗糖,调节
激素水平也能对丁香生长起到促进作用。
一般来说,蔗糖作为生长发育的碳源物质能
支持绝大多数植物离体培养的旺盛生长,丁香的
离体培养中对蔗糖的需求最佳范围是 2%-3.5%,
水平
生长调节剂
萌发率(%) 平均高度(cm) 生长情况
BA IBA
1 0.01 0.01 45.33b 3.50 良好
2 0.01 0.05 40.00b 4.27 良好
3 0.01 0.1 56.00b 2.80 良好
4 0.1 0.01 40.00b 2.75 良好
5 0.1 0.05 29.34b 4.15 良好
6 0.1 0.1 72.00a 4.05 良好
7 0.2 0.01 42.66b 3.50 良好
8 0.2 0.05 32.00b 3.16 良好
9 0.2 0.1 42.67b 3.75 良好
表 5 不同激素组合对白丁香胚萌发的影响
表 6 谷氨酰胺和水解酪蛋白对胚培养初期的影响
谷氨酰胺水平 萌发率(%) 水解酪蛋白水平 萌发率(%)
100mg/L 55.56a 100mg/L 11.11a
200mg/L 44.44a 200mg/L 22.22a
300mg/L 44.44a 300mg/L 22.22a
400mg/L 33.33a 400mg/L 22.22a
0mg/L 22.22a 0mg/L 22.22a
表 7 不同激素对芽增殖的影响
水平
蔗糖浓度
(g/L)
生长调节剂(mg/L)
增殖系数 高度(cm)
BA IBA
1
20
0.5 0.01 3.33 4.40a
2 0.5 0.05 3.07 3.37a
3 0.5 0.1 2.87 2.86a
4 1.0 0.01 3.94 4.00a
5 1.0 0.05 2.73 3.40a
6 1.0 0.1 3.52 3.73a
7 1.5 0.01 3.40 3.26a
8 1.5 0.05 4.73 4.60a
9 1.5 0.1 4.34 5.50a
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过高易使愈伤组织老化,芽苗生长缓慢,但过低也
不利于愈伤组织形成;不同品种不同外植体对糖
类的反应不完全相同。
3.2 激素浓度对丁香胚培养的影响
当生长素与一定比例的细胞分裂素配合使用
时,可以诱导腋芽及不定芽产生。 在白丁香初代培
养阶段,可选用 20g/L 的蔗糖,在 MS+BA0.1mg/L+
IBA0.1mg/L 的培养基上进行接种;增殖阶段可提
高浓度选用 BA1.5+IBA0.05 的激素组合对白丁香
进行快速繁殖,在生根阶段,高浓度的 NAA 对生
根培养有一定抑制作用,可采用 1/2MS+NAA(0.5-
0.1mg/L)进行配置,。 在其它丁香等木本植物的快
繁培养的研究上,低浓度的生长素(IBA、NAA)和
细胞分裂素(BA),对其它丁香品种 [3][4][5]、樱桃 [6]、扁
桃[7]等胚培养的生长均有明显的促进作用。
3.3 谷氨酰胺和水解酪蛋白对胚培养初期
的影响
氨基酸作为合成蛋白质的重要物质,在植物
的生长发育过程中提供必须的能量和物质,促进
植物器官分化。谷氨酰胺(GLN)是二十种非基本氨
基酸中的一种,谷氨酸是其它一些氨基酸的前体,
在氮代谢过程中,形成的第一个氨类化合物都是
谷氨酸或者谷氨酰胺,其他的氨基酸都需要这个
氮的供体。 在植物生理学中发现,谷氨酸是叶绿素
合成的起始物质,而叶绿素含量高有利于光合作
用的进行,多种植物如烤烟 [8]、苹果[9]等添加谷氨酰
胺可明显提高叶绿素含量。 水解酪蛋白(CH)是多
种氨基酸的混合物,对胚状体、不定芽的分化有良
好的促进作用。 组培文献中,习洋[10]在刺槐未成熟
合子胚的体细胞胚胎发生和植株再生试验中指出
谷氨酰胺 250mg·L-1+水解酪蛋白 500mg/L 是体细
胞胚诱导和分化的最佳培养基;杨玲[11]在花曲柳体
胚发生和植株再生中加 400mg/L 水解酪蛋白可以
成功诱导产生体胚;董社琴 [12]在水解酪蛋白(CH)
和萘乙酸(NAA)对珙桐离体根诱导愈伤组织生长
的试验中,CH 对离体根愈伤组织生长有促进作
用。 本实验中的谷氨酰胺和水解酪蛋白对丁香胚
培养初期有促进作用,但浓度差异不显著。 建议可
适当添加谷氨酰胺 100mg/L和水解酪蛋白 200mg/L
促进丁香芽苗的生长。
参考文献
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图 2 白丁香增殖阶段
图 3 白丁香生根阶段
图 1 白丁香胚初期生长阶段
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