全 文 : 收稿日期:2011-07-07
基金项目:国家林业局 948 项目(2007-4-07)
作者简介:何丽娜(1984-),女,河北衡水人,硕士研究生,从事花卉生物技术研究。
注:潘会堂为通讯作者。
银叶树品种‘Kelvin Red’启动培养研究
何丽娜 1,马 琳 1,姜 岩 1,陈 静 1,潘会堂 1,2
(1.北京林业大学 园林学院,北京 100083;2.国家花卉工程技术研究中心,北京 100083)
摘 要:以银叶树‘Kelvin Red’为试材,对其离体快繁启动培养过程进行了研究。试验结果表明:银叶树外植
体最佳的消毒方案为 75%酒精浸泡 30s,再用 0.1%升汞进行 5+4 min 的二次消毒;最佳取材季节为冬季;最佳
外植体类型为茎尖和茎段中上部半木质化部分;最佳培养基配方为 WPM+6-BA 1.0 mg/L + IBA 0.5 mg/L。
关键词:银叶树;组织培养;启动培养
Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2011.04.019
中图分类号:Q943.1 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2011)04-0075-04
Study on Initiation Culture of Leucadendron ‘Kelvin Red’
HE Li-na1, MA Lin1, JIANG Yan1, CHEN Jing1, PAN Hui-tang1,2
(1.College of Landscape Architecture, Beijng Forestry University, Beijing 100083; 2.National Engineering Research for
Floriculture, Beijing 100083)
Abstract: The initiation culture of in vitro rapid propagation in Leucadendron ‘Kelvin Red’ was
investigated. The results showed that the best method for explants disinfection was as follows: the
explants were surface-disinfested in a solution of 75% alcohol for 30 seconds and then dipped into
0.1% mercuric chloride two times for 5 minutes and 4 minutes respectively. Winter was the optimal
season for collecting explants. It was found that shoot tips and the upper semi-lignified stems were
the optimal explants materials. The optimal startup medium for in vitro Leucadendron propagation
was WPM + 6-BA 1.0 mg/L + IBA 0.5 mg/L.
Key words: Leucadendron; tissue culture; initiation culture
银叶树(Leucadendron)是山龙眼科木本植物,原产南非,主要分布在开普敦省南部以及纳塔尔海
岸附近[1],为常绿乔木或灌木,株高达 2 m,少数可达 10 m,苞片艳丽[2],是一类观赏价值很高的木本
花卉,早期主要是从野外采集切花供应市场[3-4]。20 世纪 80 年代以来,南非和澳大利亚等国家开始对
该类植物进行驯化栽培,目前已成为世界上流行的新型高档切花。我国花卉市场上的木本切花种类较
少,难于满足市场需求[5],因此,引进该类植物能丰富我国木本切花市场的多样性。同时,我国地处
北半球,与原产地季节相反,如能成功引种栽培,亦可缓解国际市场需求,增强我国花卉产品出口创
汇能力。近年来我国开始在干热地区进行银叶树的引种栽培工作[6-7],但尚未形成大规模生产。由于银
叶树种苗引进费用高,加之引进后的种植成活率低[8],因而在我国的发展受到种苗来源的限制。利用
组织培养进行快速繁殖是解决种苗问题的有效途径,可以在短期内生产出大量种苗,为规模化生产提
供基础。
本研究以银叶树品种‘Kelvin Red’为材料,从外植体取材时间、取材部位,外植体灭菌及启动培养
基筛选等方面进行研究,旨在建立银叶树组培快繁体系。
2011,40(4):75-78.
Subtropical Plant Science
第 40 卷 ﹒76﹒
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为银叶树属(Leucadendron)的一个杂交品种—‘Kelvin Red’(L. ‘Kelvin Red’),外植体
取自昆明杨月季园艺有限责任公司元江基地。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体消毒 选取健壮的当年生半木质化枝条,剪去叶片,用洗洁精洗去表面污垢后剪成约 1.5
cm 长的茎段,每茎段具 2~3 个节,用流水冲洗 1 h 左右,在超净工作台上进行消毒。先用 75%酒精
浸泡 30 s,再用 2%次氯酸钠消毒 10~20 min 或 0.1%升汞消毒(消毒时间设 7 min、9 min、5+2 min、
5+4 min 四个处理),无菌水冲洗 5 遍,滤纸吸干表面水分后接种,每处理接种 10 瓶,每瓶 3 个茎段,
重复 3 次。
1.2.2 取材时间和外植体类型对启动培养的影响 分别于 3 月、8 月、11 月取材进行试验,观察不同季
节的外植体启动情况。将不同类型的外植体: 顶芽、中上部茎段(半木质化)和下部茎段(木质化),
分别接种到 WPM + 蔗糖 30 g/L + 琼脂 6 g/L + 6-BA 2.0 mg/L + IBA 0.5 mg/L 培养基上,一个月后统
计污染率、萌芽率。每处理接种 10 瓶,每瓶 3 个外植体,重复 3 次。
1.2.3 基本培养基筛选 取中上部半木质化茎段,分别接种在 1/2MS、改良 MS(KH2PO4 减半,NH4NO3
降为原来的 1/10)、WPM 三种培养基上,一个月后统计萌芽率及腋芽的伸长长度。每处理接种 10 瓶,
每瓶 3 个茎段,重复 3 次。
1.2.4 不同植物生长调节剂配比对启动培养的影响 取中上部半木质化茎段,分别接种在添加不同植物
生长调节剂配比的 WPM 培养基上,共 9 个处理
(表 1)。每处理接种 10 瓶,每瓶 3 个茎段,重复
3 次,一个月后统计萌芽率及腋芽的伸长长度。
1.3 培养条件
将接种后的材料放置于培养室中,温度
(25±2)℃,光照强度为 3 000 lx,每天光照 14 h。
1.4 数据统计分析
污染率(%)=污染个数/接种个数×100%
死亡率(%)=死亡个数/接种个数×100%
存活率(%)=存活个数/接种个数×100%
萌芽率(%)=外植体萌芽个数/(接种个数-污染个数)×100%
试验结果百分数经反正弦(y = arcsinx1/2)转换后再进行分析和比较,采用 SPSS17.0 软件进行方
差分析与多重比较(邓肯式检验,P = 0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同消毒方法对启动培养的影响
预试验结果表明,2%次氯酸钠消毒效果不好,各处理的污染率均在 80%以上,且消毒时间较长时,
外植体有变色枯死的现象,故在后续试验中采用 0.1%升汞作为消毒剂。
由表 2 可见,当消毒时间从 7 min 延长到 9 min
时,污染率下降,同时死亡率上升,而采用二次灭
菌的效果较好,比同样时间的一次灭菌污染率降
低,存活率提高。一次灭菌 9 min 时,污染率较低,
但死亡率很高,达到 59.63%;而采用 5+4 min 二
次灭菌,进一步降低污染率(仅 12.50%),存活率
表 1 不同植物生长调节剂组合的启动培养基
处理 6-BA KT NAA IBA
A1 0.5 - 0.5 -
A2 1.0 - 0.5 -
A3 2.0 - 0.5 -
A4 0.5 - - 0.5
A5 1.0 - - 0.5
A6 2.0 - - 0.5
A7 - 0.5 - 0.5
A8 - 1.0 - 0.5
A9 - 2.0 - 0.5
注:浓度单位 mg/L。
表 2 不同消毒时间对外植体灭菌效果的影响
消毒时间(min) 污染率(%) 死亡率(%) 存活率(%)
7 33.93 50.03 16.03a
9 17.03 59.63 23.33b
5+2 17.77 57.73 20.80b
5+4 12.50 55.37 32.13c
注:数值后注有小写英文字母表示差异达 5%水平。表 3、表 4 同。
第 4 期 何丽娜,等:银叶树品种‘Kelvin Red’启动培养研究 ﹒77﹒
也显著提高(为 32.13%),显著高于其它处理。综合来看,采用 5+4 min 二次灭菌效果最佳。
2.2 取材季节和外植体类型对启动培养的影响
通过试验表明,最好的取材季节是冬季,这个季节的外植体污染率最低,萌芽率较高,可能是这
个季节的温度低,外植体本身带菌少,且 10~12 月为银叶树的一个生长高峰期,在生长高峰期取材有
利于启动培养的成功。而在春夏季取材的外植体,污染率很高,很多外植体上会出现分泌物,在茎顶
端有白色粘稠液体,随着液体分泌茎段枯萎,最终死亡。
本试验用于启动培养的外植体类型有茎尖、中上部半木质化茎段以及下部木质化茎段。从表 3 可
见,茎尖是启动培养的理想外植体,其污染率几乎为 0,萌芽率高达 98.0%,这是由于茎尖在接种时剥
去了外面的苞叶,接种部分本身就很干净,带菌很少甚至不带菌,而茎尖又是生长点所在,是细胞分
裂活动最旺盛的部位,因此启动培养很容易获得成功。中上部半木质化茎段也是较理想的外植体,其
污染率为 7.3%,萌芽率为 92.1%;而下部木质化的茎段用于启动培养时,污染率明显升高,萌芽率明
显下降,故不宜用作外植体。启动培养时,虽然茎
尖是最理想的材料,但茎尖数量有限,而中上部茎
段作为外植体时,其污染率和萌芽率也较理想,所
以在启动培养时应同时应用这两种类型的外植体。
2.3 不同基本培养基对启动培养的影响
将银叶树‘Kervin Red’的中上部茎段分别接种在 1/2MS、改良 MS、WPM 三种培养基上,一个月后
的统计结果如表 4。由表 4 可见,银叶树‘Kervin Red’的外植体茎段在这三种培养基上均能诱导出腋芽,
但在不同的基本培养基上,其萌芽率和腋芽生长状况有很大差异。接种在 WPM 培养基上的外植体萌
芽率最高,为 76.2%,明显高于其它几种培养基上的萌芽率;其一个月后的腋芽平均伸长长度也最长,
为 4.75 mm,显著高于其它几种培养基。可见在银叶树‘Kelvin Red’的启动培养中,最适宜的基本培养
基为 WPM 培养基。接种在 MS 系列培养基上的外植体,表现为矿质元素越少的培养基,其生长势越
好,这与 Pérez-Francés 等对银叶树‘Safari Sunset’的研究结果一致[9]。可能是由于该类植物原产地土壤
贫瘠,其生长所需的矿质元素浓度较低[10]。但从萌芽
率来看,1/2MS 的萌芽率最低,总体矿质元素浓度较高
的改良 MS 培养基的萌芽率高于 1/2MS 培养基。这说
明在启动培养时,较高矿质元素浓度利于诱导腋芽萌
发;但在腋芽伸长阶段,却只需要较低的浓度即可。
2.4 不同植物生长调节剂配比对启动培养的影响
将无菌外植体接种于附加了不同种类和浓度生长调节剂的 WPM 培养基上,6~10 d 后腋芽开始萌
动,逐渐伸长。附加不同生长调节剂组合的腋芽诱导情况见表 5,表中萌芽率为百分率经反正弦转换,
再进行方差分析。
在各处理对萌芽率的影响方面,A6 处理(WPM 培养基添加 6-BA 2.0 mg/L,IBA 0.5 mg/L)的萌
芽率最高,均值为 75.0%;A8 处理(WPM 培养基添加 KT 1.0 mg/L,IBA 0.5 mg/L)的萌芽率最低,
均值为 41.7%。从生长调节剂种类组合来看,6-BA 与 IBA 组合(A4~A6)萌芽率总体最高,6-BA 与
NAA 组合(A1~A3)次之,KT 与 IBA 组合(A7~A9)的萌芽率总体最差。可见对于细胞分裂素的
选择来说,6-BA 比 KT 诱导腋芽萌发的效果更好;对于生长素的选择来说,IBA 比 NAA 的效果更好。
选用 6-BA 作为细胞分裂素诱导腋芽萌发时,在 0.5~2.0 mg/L 浓度范围内,随着 6-BA 浓度的增加,
萌芽率升高;当用 IBA 做生长素时,6-BA 的不同浓度之间存在极显著的差异。
在各处理对腋芽伸长长度的影响方面,A4 处理(WPM 培养基添加 6-BA 0.5 mg/L,IBA 0.5 mg/L)
的腋芽最长,均值为 3.80 mm;A3 处理(WPM 培养基添加 6-BA 2.0 mg/L,NAA 0.5 mg/L)的腋芽最
短,均值为 1.52 mm。从生长调节剂种类来看,选用 IBA 做生长素(A4~A9)比选用 NAA 做生长素
(A1~A3)能明显促进腋芽的伸长。
表 3 不同外植体类型对启动培养的影响
外植体 污染率(%) 萌芽率(%)
茎尖 0.5a 98.0a
中上部茎段 7.3b 92.1a
下部茎段 24.5c 49.8b
表 4 不同基本培养基对启动培养的影响
基本培养基 萌芽率(%) 腋芽伸长长度(mm)
WPM 76.2a 4.75a
1/2MS 32.5c 3.43bc
改良 MS 47.4b 2.99c
第 40 卷 ﹒78﹒
表 5 不同植物生长调节剂配比对启动培养的影响
处理 萌芽率(%) 萌芽率反正弦值 腋芽长度(mm) 生长状况
A1 48.1 43.91±1.05 Bb 2.23±0.14 ABbc 叶色较绿,叶片较小
A2 60.7 51.18±0.73 CDcd 2.02±0.12 ABab 叶色较浅,叶片较小
A3 67.9 53.30±0.48 DEde 1.52±0.09 Aa 叶色较浅,叶片较小
A4 57.7 47.26±0.75 Cc 3.80±0.19 Dd 叶色浓绿,叶片较大
A5 64.3 55.50±0.64 Ee 3.52±0.13 CDd 叶色浓绿,叶片较大
A6 75.0 60.01±0.62 Ff 2.81±0.31 BCc 叶色浓绿,叶片较小
A7 41.7 40.24±0.99 Aa 3.50±0.28 CDd 叶色较绿,叶片较大
A8 43.3 41.15±0.87 ABa 3.50±0.29 CDd 叶色较绿,叶片较大
A9 58.3 49.76±0.90 Cc 3.72±0.24 CDd 叶色较浅,叶片较大
注:数值后注有大小写英文字母分别表示差异达 1%、5%水平。
综合考虑萌芽率和腋芽长度两个指标,可以确定最适宜的生长调节剂组合是 6-BA 和 IBA。虽然选
用 KT 做细胞分裂素(A7~A9)时,其腋芽伸长长度与 6-BA 做细胞分裂素(A4~A6)时差异不显著,
但其萌芽率显著低于 6-BA 诱导的萌芽率。NAA 做生长素(A1~A3)时,其腋芽伸长长度显著小于 IBA
做生长素时的腋芽长度,且其萌芽率也不如 6-BA 和 IBA 的组合。在 6-BA 和 IBA 的组合中,随着 6-BA
浓度的提高,萌芽率显著上升,同时腋芽的伸长长度显著下降。为了得到健壮的芽苗,综合考虑这两
项指标,最适宜银叶树‘Kervin Red’启动培养的生长调节剂为:6-BA 1.0 mg/L + IBA 0.5 mg/L。
3 结论与讨论
本试验对银叶树‘Kervin Red’的启动培养进行初步研究,发现在冬季进行的试验成活率较高,春夏
季外植体污染严重,还会有内分泌物导致其枯萎死亡。用茎尖做外植体最理想,中上部半木质化茎段
也可以,而下部较老茎段在外界暴露时间长,带菌多,用于组织培养时污染严重,并且较老茎段的生
理活力有所下降,腋芽萌发的诱导率较低。WPM 培养基较适宜该植物的启动培养,萌芽率和腋芽伸长
长度均显著优于其它培养基。这可能与 WPM 培养基中含有较多的钙离子有关,因为钙离子是植物细
胞中信号转导的第二信使,细胞的生理生化活动会直接或间接受到细胞内游离钙离子浓度变化的影响
[11]。WPM 培养基中丰富的钙离子促进了银叶树‘Kervin Red’生理生化活动,从而获得较好的启动效果。
诱导腋芽萌发时的激素组合以 6-BA 和 IBA 组合为宜,综合考虑萌芽率和腋芽长度以及生长状况等指
标,最佳诱导浓度为 6-BA 1.0 mg/L + IBA 0.5 mg/L。在培养基合适的情况下,接种 6~10 d 可见腋芽
萌发伸长,但生长一个月后转接到新的培养基上,有部分已萌发的腋芽枯萎死亡,初步分析可能是由
于该植物对营养元素的浓度要求较低,培养基中大量元素过多,导致营养失衡的生理性死亡,在后续
试验中应继续探讨导致其枯萎死亡的原因及控制方法,另外还需继续优化培养基以提高增殖率。
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