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互叶白千层的快繁技术



全 文 :殷 勤,杜尚广,张 青,等. 互叶白千层的快繁技术[J]. 江苏农业科学,2015,43(3) :20 - 24.
doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2015. 03. 006
互叶白千层的快繁技术
殷 勤,杜尚广,张 青,罗丽萍
(南昌大学生命科学学院,江西南昌 330031)
摘要:为研究出一套完整的互叶白千层快繁技术体系,以互叶白千层幼苗茎段为外植体,分别以诱导率、增殖倍
数、生根率为指标,采用正交试验对芽诱导培养基、丛生芽增殖培养基、生根培养基进行优化。结果表明,最佳诱导培
养基为 MS + 0. 01%活性炭 + 0. 1 mg /L 6 - BA + 0. 05 mg /L NAA,诱导率为 82. 8%;最佳增殖培养基为MS + 30 g /L蔗
糖 + 0. 25 mg /L 6 - BA,增殖倍数为 31 倍;最佳生根培养基为 1 /2 MS + 30 g /L蔗糖 + 0. 1 mg /L NAA,生根率达 100%,
移栽 30 d后成活率达 80%以上。研究结果为互叶白千层的工厂化育苗提供了技术参考。
关键词:互叶白千层;快速繁殖;正交试验;芽诱导;丛生芽增殖;生根
中图分类号:Q945. 51 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2015)03 - 0020 - 04
收稿日期:2014 - 06 - 17
基金项目:江西省研究生创新专项资金(编号:YC2012 - S019)。
作者简介:殷 勤(1990—) ,女,云南曲靖人,硕士研究生,研究方向
为植物资源开发与利用。E - mail:yinqin2012@ 163. com。
通信作者:罗丽萍,教授,研究方向为植物资源开发与利用。
E - mail:lluo2@ 126. com。
互叶白千层(Melaleuca alternifolia)为桃金娘科(Myrtace-
ae)白千层属 (Melateuca)常绿小乔木,原产于澳大利亚的新
南威尔士州和新西兰的部分地区[1],是近年我国成功引进的
高价值经济植物及绿化树种。互叶白千层对污染物有很强的
净化能力[2 - 4],可用于构建植物浮床[5]。互叶白千层的新鲜
枝叶和树干提取的精油俗称茶树油,可以高效、无毒、无刺激
地杀死人体皮肤表面的真菌和细菌[6 - 9],并对某些病毒也有
抑制作用[10 - 11],是一种强效的抗菌剂[12 - 17]、杀虫剂[18 - 20]、芳
香剂[21]、防腐剂[22],是不可多得的天然保健医药材料,广泛
应用于制药、日化、食品、香料等行业。因此,种植互叶白千层
具有巨大的生态和经济效益。
目前,国内外对互叶白千层的研究主要集中在其精油的
提取、成分分析及作用等方面[23 - 24],而对利用组织培养技术
进行再生植株的研究较少,目前尚没有完整的快繁技术体系。
依据精油化学成分含量的不同,互叶白千层分为 6 种[25],其
中仅松油醇 - 4 型优良品种提取的精油成分满足国际标
准[26]。为获得品种优良的互叶白千层,使用种子繁殖多败
育,发芽率很低[27],且后代易产生变异,难以保持亲本优良性
状;扦插繁殖生根率虽高[28],但成活率较低[29]。组织培养既
可以保持亲本的优良性状,又可以将获得的优良株系快速推
广应用于生产,有望成为互叶白千层产业化育苗的主要繁殖
手段。
本试验以互叶白千层茎段为材料,进行表面灭菌处理,对
诱导培养基、增殖培养基、生根培养基进行筛选,并对试管苗
驯化移栽,拟建立一套完整的互叶白千层快繁技术体系,为互
叶白千层的优株选育提供理论依据,为其工厂化育苗提供技
术参考。
1 材料与方法
1. 1 材料
互叶白千层为温室栽培植株,株高 20 cm,由江西抚州市
森源生物科技有限公司提供。
1. 2 仪器
W - CJ - 2FD 洁净工作台(苏州安泰空气技术有限公
司生产),LMQJ型立式灭菌锅(山东新华医疗器械股份有
限公司生产) ,JY2002 电子分析天平(精密科学仪器有限
公司生产) ,JA1003N 电子天平(精密科学仪器有限公司
生产)。
1. 3 方法
1. 3. 1 外植体的表面灭菌及预处理 培养 60 d的温室种植
的互叶白千层幼苗,株高 30 cm,在 20 cm处去顶。30 d后,随
机剪取 5 cm 的幼苗茎段,剪去部分叶片,用洗衣粉液浸泡
30 min,流水冲洗 2 h;70%乙醇处理 30 s,无菌水洗 3 次,然后
用 0. 1% HgCl2 处理 3 min,无菌水洗 4 次,待用;去掉茎段顶
部,剪取约 1 cm、含 4 ~ 5 个节点的茎段,接种到诱导培养基
中。为了降低酚类物质氧化褐变引起的生长抑制,在第 3 天
将茎段转接到新的培养基中。
1. 3. 2 诱导培养基的优化 采用 3 因素 4 水平 L16(4
3)正交
试验。各因素水平见表 1。共 16 组固体培养基,每组 8 瓶,
每瓶 5 个茎段;30 d后统计长芽的外植体数、芽数,并计算诱
导率。诱导率的计算公式如下:
诱导率 = 诱导出芽的外植体数 ÷ 接种的外植体数 ×
100%。
表 1 诱导培养基优化的 3 因素 4 水平正交试验表
水平
因素
A:活性炭
(%)
B:6 - BA
(mg /L)
C:NAA
(mg /L)
1 0. 01 0. 1 0. 05
2 0. 03 0. 5 0. 10
3 0. 05 1. 0 0. 15
4 0. 07 1. 5 0. 20
—02— 江苏农业科学 2015 年第 43 卷第 3 期
1. 3. 3 增殖培养基的优化 采用 3 因素 4 水平 L16(4
3)正交
试验。各因素水平见表 2。共 16 组液体培养基,每组 16 瓶,
每瓶 5 个诱导出单芽的茎段;60 d后统计丛生芽数,并计算增
殖倍数。增殖倍数的计算公式如下:
增殖倍数 =丛生芽数 ÷接种的外植体数 × 100%。
表 2 增殖培养基优化的 3 因素 4 水平正交试验表
水平
因素
A:蔗糖
(g /L)
B:6 - BA
(mg /L)
C:NAA
(mg /L)
1 25 0. 125 0
2 30 0. 250 0. 05
3 35 0. 500 0. 10
4 40 1. 000 0. 20
1. 3. 4 生根培养基的优化 采用 4 因素 3 水平 L9(3
4)正交
试验。各因素水平见表 3。共 9 组固体培养基,每组 10 瓶,
每瓶 5 个幼枝茎段;30 d后统计生根的外植体数,并计算生根
率。生根率的计算公式如下:
生根率 =生根的外植体数 ÷接种的外植体数 × 100%。
表 3 生根培养基优化的 4 因素 3 水平正交试验表
水平
因素
A:培养基 B:蔗糖
(g /L)
C:NAA
(mg /L)
D:IAA
(mg /L)
1 1 /4MS 15 0 0
2 1 /2MS 20 0. 1 0. 1
3 MS 30 0. 5 0. 5
1. 3. 5 移栽 生根培养 30 d后,将试管苗转移到室外炼苗,
散射光光照培养 10 ~ 20 d,当组培苗抽高生长,木质化程度加
强时,即可移栽。取出试管苗,清洗根部,再用 0. 1%高锰酸
钾溶液消毒 30 s,自来水清洗除去残留的高锰酸钾,然后把试
管苗移栽至含基质(泥炭 ∶ 珍珠岩 = 1 ∶ 1)的花盆里,遮阳网
遮阳,将 1 L的塑料饮料容器底部剪掉,罩在试管苗上,保持
幼苗周围湿润。14 d 后,遮阳网部分移除,容器一侧抬起以
露出植物。再过 7 d后,遮阳网移除,移走容器。移栽 30 d后
统计成活率。
1. 4 培养条件
温度(25 ± 2)℃,光照 12 h /d,光照强度 2 500 ~
3 000 lx。诱导培养基、增殖培养基和生根培养基的基础培养
基均为 MS培养基,通过添加各种不同浓度的激素或蔗糖、MS
成分减半进行优化;固体培养基中加 7. 0 g /L 琼脂,调 pH 值
为 5. 8;液体培养基不加琼脂,不调节 pH 值,实际测得 pH 值
为 5. 2。
2 结果与分析
2. 1 诱导培养基的优化
互叶白千层茎段在诱导培养基上培养 30 d,统计结果见
表 4。极差分析表明,3 个因素对互叶白千层芽诱导的影响大
小依次为:NAA >活性炭 6 - BA。随着 NAA 浓度的增加,诱
导率呈下降趋势;当活性炭浓度为 0. 01%、6 - BA 浓度为
0. 1 mg /L、NAA 浓度为 0. 05 mg /L 时,诱导出芽数是 2. 46
个,诱导率是 82. 8%。方差分析表明,3 个因素对诱导率及芽
数无显著影响(表 5、表 6)。
芽诱导主要是已有芽原基在解除顶端优势之后的萌发。
本试验结果表明,不同培养基对外植体的诱导率及芽数无显
著影响,最佳诱导效果的培养基为:MS + 0. 01% 活性炭 +
0. 1 mg /L 6 - BA +0. 05 mg /L NAA。
表 4 互叶白千层芽诱导的正交试验结果
处理
因素
A:活性炭 B:6 - BA C:NAA
诱导率
(%)
芽数
(个)
1 1 1 1 82. 8 2. 46
2 1 2 2 63. 6 2. 24
3 1 3 3 70. 0 2. 10
4 1 4 4 51. 4 2. 50
5 2 1 2 65. 7 2. 04
6 2 2 1 63. 9 2. 30
7 2 3 4 66. 7 1. 77
8 2 4 3 73. 0 2. 19
9 3 1 3 51. 7 2. 00
10 3 2 4 52. 8 1. 58
11 3 3 1 66. 7 2. 50
12 3 4 2 75. 0 2. 33
13 4 1 4 69. 2 2. 19
14 4 2 3 74. 4 2. 66
15 4 3 2 66. 7 2. 10
16 4 4 1 60. 5 1. 74
k1(诱导率) 67. 0 67. 4 68. 5
k2(诱导率) 67. 3 63. 7 67. 8
k3(诱导率) 61. 6 67. 5 67. 3
k4(诱导率) 67. 7 65. 0 60. 0
R 6. 1 3. 8 8. 5
表 5 互叶白千层芽诱导正交试验的诱导率的方差分析
来源 Ⅲ型平方和 自由度 均方 F值 显著性
模型 329. 201 9 36. 578 0. 270 0. 961
活性炭 101. 177 3 33. 726 0. 249 0. 860
6 - BA 42. 192 3 14. 064 0. 104 0. 955
NAA 185. 832 3 61. 944 0. 457 0. 722
误差 813. 484 6 135. 581
总计 70 588. 110 16
注:“* ”表示差异显著,“**”表示差异极其显著。下同。
表 6 互叶白千层芽诱导正交试验的芽数的方差分析
来源 Ⅲ型平方和 自由度 均方 F值 显著性
模型 0. 310 9 0. 034 0. 202 0. 983
活性炭 0. 148 3 0. 049 0. 290 0. 832
6 - BA 0. 015 3 0. 005 0. 029 0. 993
NAA 0. 147 3 0. 049 0. 287 0. 833
误差 1. 025 6 0. 171
总计 76. 543 16
2. 2 增殖培养基的优化
互叶白千层芽诱导后在液体培养基中增殖培养 60 d,增
殖倍数的统计结果见表 7。极差分析表明,3 个因素对互叶白
千层芽增殖的影响大小依次为:NAA > 6 - BA >蔗糖。随着
NAA浓度的增加,增殖倍数呈下降趋势,当 NAA 浓度为 0 时
—12—江苏农业科学 2015 年第 43 卷第 3 期
增殖倍数最高。随着 6 - BA浓度的增加,增殖倍数先增大后
减小,当 6 - BA浓度达 0. 250 mg /L时增殖倍数最高,这可能
是由于低浓度的 6 - BA促进细胞分裂,而高浓度的 6 - BA则
抑制细胞分裂。随着蔗糖浓度的增加,增殖倍数先增大后减
小,当蔗糖浓度达 30 g /L 时,增殖倍数最高。方差分析表明
(表 8),NAA对增殖倍数影响达显著水平(P < 0. 05)。互叶
白千层芽增殖的最佳培养基组合为:MS + 30 g /L 蔗糖 +
0. 25 mg /L 6 - BA,增殖倍数达 31 倍。
表 7 互叶白千层芽增殖的正交试验结果
处理
因素
A:蔗糖 B:6 - BA C:NAA
增殖倍数
1 1 1 1 16. 25
2 1 2 2 3. 87
3 1 3 3 2. 00
4 1 4 4 2. 00
5 2 1 2 10. 88
6 2 2 1 31. 00
7 2 3 4 2. 25
8 2 4 3 0. 00
9 3 1 3 3. 56
10 3 2 4 3. 65
11 3 3 1 7. 10
12 3 4 2 1. 00
13 4 1 4 1. 74
14 4 2 3 4. 95
15 4 3 2 4. 21
16 4 4 1 4. 13
k1(增殖倍数) 6. 03 8. 11 14. 62
k2(增殖倍数) 11. 03 10. 87 4. 99
k3(增殖倍数) 3. 83 3. 89 2. 63
k4(增殖倍数) 3. 76 1. 78 2. 41
R 7. 27 9. 09 12. 21
表 8 互叶白千层芽增殖正交试验的方差分析
来源 Ⅲ型平方和 自由度 均方 F值 显著性
模型 738. 884 9 82. 098 2. 989 0. 098
蔗糖 139. 883 3 46. 628 1. 697 0. 266
6 - BA 201. 075 3 67. 025 2. 440 0. 162
NAA 397. 926 3 132. 642 4. 829 0. 049*
误差 164. 810 6 27. 468
总计 1 511. 194 16
List 等采用单因素试验获得的增殖培养基为 MS 固体培
养基 + 1. 0 mg /L BA,培养时间为 63 d,增殖倍数为 5. 5
倍[30]。De Oliveira等同样用单因素试验获得的增殖培养基
为 MS液体培养基 + 0. 25 mg /L BA,培养时间为 56 d,增殖倍
数为 11. 8 倍[31]。樊吉尤等用不同激素组合进行试验,结果
表明较好的激素组合是 0. 8 mg /L 6 - BA + 0. 01 mg /L
2,4 - D,增殖倍数为 14. 88 倍[32]。本研究通过正交试验,获
得了最佳的增殖培养基,增殖倍数达 31 倍,而且丛生芽较粗
壮,呈深绿色(图 1 - C),结果显著好于已往报道。主要原因
有:(1)互叶白千层通常生长在沼泽中[33],喜酸性或微酸性土
壤[34 - 35],本试验使用的液体培养基,pH 值为 5. 2,适合其生
长;(2)以往研究一般在培养基中仅添加 NAA,本试验将其设
定为因素之一,结果表明,NAA 与增殖倍数呈负相关,不加
NAA的第 6 处理的培养基效果最佳;(3)本试验使用的是液
体培养基,养分交换非常充分,营养物质可以更好地被
吸收[31]。
由表 7 可知,第 8 处理的培养基中外植体的增殖倍数为
0,观察发现该组培养基中的外植体无明显生长,逐渐变成褐
色,可能原因是激素配比不利于芽的生长,同时液体培养基中
氧气含量比较低,外植体易发生缺氧坏死。
2. 3 生根培养基的优化
生根培养 30 d后,生根率统计结果见表 9。极差分析表
明,对互叶白千层生根率的影响大小依次是:NAA >基本培养
基 = IAA >蔗糖。由表 9可知,所有培养基的生根率都在 80%
以上,第 6 处理的生根率和根系发达程度最高。观察可知,该
处理试管苗根系发达,有 3 级根,一级根上生成粗细不同的二
级根,并且在粗二级根上形成三级根,各级根上均有少量根
毛;在以后炼苗时发现,这样的根系更加有利于移栽成活。因
此,最佳生根培养基是含 30 g /L 蔗糖、0. 1 mg /L NAA 和
0 mg /L IAA的 1 /2MS培养基。
2. 4 移栽
幼苗移栽是试管苗从实验室适宜生长环境到复杂外界环
境,并发生从异养到自养的转变过程。因此,移栽前要进行炼
苗,让试管苗更好地适应自然环境。在本试验中,经过炼苗,
幼苗的地上、地下部分均具有较强木质化,移栽成活率达
80%以上;其中,茎部粗壮、叶片浓绿、根系发达的幼苗,移栽
时更易成活。
—22— 江苏农业科学 2015 年第 43 卷第 3 期
表 9 互叶白千层生根的正交试验结果
处理
因素
A:培养基 B:蔗糖 C:NAA D:IAA
生根率
(%) 生根状况
1 1 1 1 1 96. 1 根数多,细长
2 1 2 2 2 98. 2 根数多,细短
3 1 3 3 3 81. 8 根数多,细短
4 2 1 3 2 80. 0 根数少,粗壮
5 2 2 1 3 93. 0 根数少,粗壮
6 2 3 2 1 100. 0 根数多,粗壮
7 3 1 2 3 98. 1 根数少,粗壮
8 3 2 3 1 84. 9 根数少,粗壮
9 3 3 1 2 98. 1 根数少,细长
k1 92. 0 91. 4 95. 7 93. 7
k2 91. 0 92. 0 98. 8 92. 1
k3 93. 7 93. 3 82. 2 91. 0
R 2. 7 1. 9 16. 6 2. 7
3 结论
通过正交试验得出互叶白千层外植体的最佳诱导培养基
为 MS +0. 01%AC + 0. 1 mg /L 6 - BA + 0. 05 mg /L NAA,诱
导率达 82. 8%;最佳增殖培养基为 MS + 30 g /L 蔗糖 +
0. 25 mg /L 6 - BA,增殖倍数达 31 倍;最佳生根培养基为
1 /2 MS + 30 g /L 蔗糖 + 0. 1 mg /L NAA,生根率达 100%;移
栽 30 d 后,成活率达 80%以上。研究结果为互叶白千层的
工厂化育苗提供了科学依据。
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doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2015. 03. 007
基于多个核基因序列的 1 株皮伞属菌株的鉴定
李 芳
(滨州学院化学工程系,山东滨州 256600)
摘要:提取在北京市房山地区野外环境中采集的 1 株野生菌子实体的基因组 DNA,并以此为模板进行 ITS、LSU
和 SSU片段的扩增、测序及比对分析。结果发现,从菌丝体基因组 DNA中扩增获得了 700 bp左右的 ITS片段、850 bp
左右的 LSU片段和 1 800 bp左右的 SSU片段,经序列测定及比对,表明该真菌是 Marasmiellus属菌株。建立了一种野
生真菌快速、准确的鉴定方法。
关键词:皮伞属;分子鉴定;ITS;LSU;SSU
中图分类号:S646. 01 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2015)03 - 0024 - 02
收稿日期:2014 - 04 - 17
作者简介:李 芳(1981—) ,女,山东滨州人,硕士,讲师,从事分子
生物学研究。E - mail:lifang1981@ 126. com。
我国地域广阔,野生食用菌资源丰富、种类繁多、分布广
泛、蕴藏量大。野生食用菌分类鉴定是涉及资源保护利用及
产业发展的一项基础性研究工作[1]。随着分子生物学技术
的广泛应用,从分子的层面上对野生菌进行快速、有效的鉴
定,为野生菌的鉴定、开发及利用提供了很大的便利[2]。本
研究对北京市房山地区采集的 1 株野生菌进行分子鉴定,并
通过多个核基因序列的测定及比对分析,从而对该野生菌株
的遗传地位进行解析,为该野生菌的开发利用奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 试验材料 子实体,采集自北京市房山区东湖港风景
区的野生菌。
1. 1. 2 试剂 基因组 DNA提取试剂盒 Dneasy Plant Mini Kit
和凝胶回收试剂盒 QIAquick Gel Extraction Kit购自德国 QIA-
gen公司;TaKaRa PCR Mix购自大连宝生物公司;琼脂糖购自
Invitrogen公司。
1. 1. 3 仪器 PCR 仪(BIO - RAD,mycycler)、凝胶成像系统
(BIO - RAD)、电泳仪(北京六一 DYY -Ⅲ - 12B)、离心机
(Eppendorf 5418)、移液器(Eppendorf)等。
1. 2 方法
1. 2. 1 基因组 DNA 的提取 取少量子实体于 1. 5 mL离心
管中,加入少量液氮,研磨棒研磨至粉末状后,利用 Dneasy
Plant mini Kit试剂盒(QIAgen,货号:69104)说明书进行 DNA
的提取。
1. 2. 2 ITS - PCR 扩增 选取 ITS5 (5 - GGAAGTA-
AAAGTCGTAACAAGG - 3)和 ITS4(5 - TCCTCCGCTTATT-
GATATGC -3)为引物[3],以所提基因组 DNA 为模板进行
PCR 扩增。扩增程序为:95 ℃预变性 5 min;95 ℃ 30 s,56 ℃
1 min,72 ℃ 30 s,30 个循环;72 ℃ 7 min;降至 4 ℃结束。反
应体系为 50 μL。然后进行电泳检测。
1. 2. 3 LSU - PCR 扩增 选取 LR5(5 - TCCTGAGG-
GAAACTTCG - 3,http:/ /biology. duke. edu / fungi /mycolab /
primers. htm)和 LROR(5 - ACCCGCTGAACTTAAGC - 3,
http:/ /biology. duke. edu / fungi /mycolab /primers. htm)为引物,
以所提基因组 DNA 为模板进行 PCR 扩增。扩增程序为:
95 ℃预变性 5 min;95 ℃ 30 s,56 ℃ 1 min,72 ℃ 60 s,30 个
循环;72 ℃ 10 min;降至 4 ℃结束。反应体系为 50 μL。然后
进行电泳检测。
1. 2. 4 SSU - PCR 扩增 选取 NS1(5 - GTAGTCATATGCT-
TGTCTC - 3, http:/ /biology. duke. edu / fungi /mycolab /
primers. htm)和 NS8(5 - TCCGCAGGTTCACCTACGGA - 3,
—42— 江苏农业科学 2015 年第 43 卷第 3 期