全 文 ：第 21卷　第 5期 　　　　　　　　　　　　　　云南农业大学学报　　　　　　　 Vo l. 21　No.5
2006年　10月 　　　　　　　　　　 Jou rnal o f Yunnan Ag ricu ltural Unive rsity　　　　　 Oc.t 2006
　收稿日期:2006 - 03 - 22　
*基金项目:云南省自然科学基金(2004C0035M) 。 　　　　**通讯作者
　作者简介:张传利 (1981 -), 男 ,山东济宁人 , 在读硕士研究生 ,主要从事植物生物技术与种质创新研究。
芝麻菜愈伤组织诱导及植株再生*
张传利 ,林良斌**
(云南农业大学农学与生物技术学院 , 云南 昆明 650201)
摘要:以芝麻菜(E ruca sativaM ill)无菌苗的下胚轴 、子叶和子叶柄作为外植体 , 研究了不同的激素浓度和组合对
其愈伤组织诱导和植株再生的影响。结果表明 ,分别以 M S+0. 8 mg /L 2, 4-D, MS+0. 8 mg /L 2, 4-D+0. 1 mg /L
6-BA,M S+0.8 mg /L 2, 4-D +0. 2m g /L 6-BA为下胚轴 、子叶柄和子叶的愈伤组织诱导培养基时 , 效果较好 , 出愈
率依次为 86. 3%, 78.2%, 97.6%;将下胚轴 、子叶柄和子叶的愈伤组织分别转移到分化培养基 MS +3. 0 mg /L
6-BA+0.1 m g /L NAA,M S+3. 0 m g /L 6-BA+0. 2 mg /L NAA上再生不定芽 , 效果最佳 , 不定芽再生频率分别为
72.7%, 63. 6%, 69. 2%。将不定芽切下转移至 1 /2M S+0.5 mg /L IBA培养基上诱导生根 ,生根率达 81%以上。
关键词:芝麻菜;愈伤组织诱导;植株再生
中图分类号:S 565. 9.035. 3　　文献标识码:A 　　文章编号:1004 - 390X(2006)05 - 0560 -05
Callus Induction and P lant Regeneration ofEruca sativaM ill
ZHANG Chuan-li, LIN Liang-b in
(Faculty o f Agronom y and B iotechno logy, Y A U, Kunm ing 650201, Ch ina)
Abstract:The pape r used the hypocoty ls, co ty ledon and co ty ledon pe tiole as explants to study the
effects o f differen t ho rmone concentra tions and comb inations on induction ca llus and p lant regenera-
tion. The results indicated that the comb inations ofM S+0.8mg /L 2, 4-D ,MS +0.8mg /L 2, 4-D +
0.1mg /L 6-BA , MS +0.8mg /L 2, 4-D +0. 1mg /L 6-BA as the induction ca llusmedium was the best
for hypoco ty ls, coty ledon, coty ledon pe tio le w ith 86.3%, 78.2%, 97.6% respectively of induction
callus frequency, and then transferred ca llus o f hypoco tyls, co ty ledon pe tio le, co ty ledon to the op timal
M S+3.0 mg /L 6-BA +0.1mg /L NAA ,MS+3.0mg /L 6-BA +0.2mg /L NAA med ium fo r regenera-
ting buds, in wh ich the regenera ting buds frequency w as 72.7%, 63.6%, 69.2% respective ly. The
shoo ts w ere induced to fo rm the 1 /2M S cu lturem edium w ith IBA 0.5mg /L at a frequencymo re than
81%.
Key words:Euca sa tiva M ill;tissue cultu re;callus;p lant regenera tion
　　芝麻菜 (Eruca sativa M ill)又名芸芥 、火箭生
菜 、德国芥菜 、香油罐等 ,是十字花科 (C ruciferae)
芝麻菜属(E ruca M ill)一年生草本植物 ,广泛分布
于北美 、亚洲 、欧洲及非洲地区 ,是世界干旱半干旱
地区的重要油料作物 。芝麻菜具有抗旱 、耐瘠 、抗
(耐 )病 、耐盐碱等一系列优点 ,因此 ,芝麻菜是芸
薹属油料作物乃至整个十字花科植物育种的重要
资源 。长期以来 ,国内外学者从植物学特征 、经济
性状 、抗逆性等方面对芝麻菜品种资源进行了研
究[ 1] ;官春云等在芸芥抗油菜菌核病方面做了一
些工作[ 2] ,得出芝麻菜品种总体抗性水平高于甘
蓝型油菜。钟军等从分子水平分别对芝麻菜的遗
传多样性 、抗病相关基因的分子标记进行了一定研
究[ 1, 3] ,但是芝麻菜离体培养研究还未见报道 。本
DOI牶牨牥牣牨牰牪牨牨牤j牣issn牣牨牥牥牬牠牫牴牥x牗n牘牣牪牥牥牰牣牥牭牣牥牥牫
研究以芝麻菜的无菌苗的不同外植体进行培养 ,对
愈伤组织形成及植株再生进行了研究 ,建立起芝麻
菜的块繁体系 ,为利用芝麻菜有益基因资源进行油
菜品质改良提供技术支撑 。
1　材料与方法
1. 1　材料
供试材料芝麻菜 (E ruca sativa M ill)是由云南
农业大学生物技术系提供 。
1. 2　方法
1. 2. 1　无菌苗体系的建立
选取籽粒饱满 、大小均一的芝麻菜种子 ,在水
中浸泡 1 h后 ,用 70%乙醇表面消毒 1m in,再用
0.1%的升汞溶液消毒 10m in左右 ,无菌水漂洗 3
次 ,分别接种于 MS, MS +2mg /L 6-BA ,MS+2mg /
L 6-BA+0.5mg /L NAA , B5, B5+2mg /L 6-BA , B5
+2mg /L 6-BA +0.5mg /L NAA等 6种培养基上 ,
在不同培养条件下 (25℃, 14 h /d光照或黑暗 4 d,
再转到光照 )萌发和生长 ,并观察幼苗的生长情
况 。光照强度为 2 000 ～ 2 500 lx。
1. 2. 2　愈伤组织的诱导
取 B5培养基 25℃,黑暗培养 4 d,然后光照培
养 6 ～ 8 d的无菌苗的下胚轴 、子叶 、子叶柄作为外
植体 ,下胚轴和子叶柄切为长约 5mm的小段 、每
片子叶切为两段 ,分别接种于附加不同浓度和不同
激素组合的 MS培养基上 , 25 ℃黑暗培养 , 3周后
统计愈伤组织诱导结果。
1. 2. 3　不定芽再生
将生长状况良好的愈伤组织转到由 6-BA
(0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0mg /L), NAA(0, 0.1,
0.2, 0.3 mg /L )等组配的 MS分化培养基上 ,
25℃, 14 h /d光照培养 ,光照强度为 2 000 ～ 2 500
lx, 4周后观察统计不同培养基上不定芽再生情况。
1. 2. 4　不定芽生根
将长 1 ～ 2 cm的不定芽切下 ,移至 1 /2M S培养
基和附加 0.2mg /L IBA或 0.5mg /L IBA的 1 /2M S
培养基上诱导生根 ,长成完整小植株 。
2　结果与分析
2. 1　不同培养基对芝麻菜种子萌发的影响
芝麻菜种子在 6种培养基中均能萌发 ,但不同
基本培养基及培养基中有无激素对芝麻菜种子的
萌发率和幼苗生长状况均有一定程度的影响与无
激素培养基相比 ,在添加激素的培养基中 ,种子萌
发的晚 ,苗高矮不一 ,根少而粗短 ,发芽率 80% ～
88%;幼苗虽粗壮 ,但下胚轴生长缓慢 ,植株略显老
化 ,畸形苗率达 14% ～ 16%。这与徐怀亮 [ 4]等紫
罗兰在添加激素培养基中的萌发结果相似 。在培
养基中只附加 6-BA 2mg / L的苗却比附加 6-BA
2mg / L和 NAA 0 .5mg / L的苗长势更好。这与
余小玲[ 5] 、蔡和田[ 6]等油菜种子在添加激素培养
基中的萌发结果不同 ,其原因可能是由材料不同和
培养条件的不同引起 。不添加激素的两种基本培
养基虽然下胚轴较细 ,但种子的发芽率高 (都为
100%),畸形苗率较低 (低于 5%),苗高整齐一致 。
同时试验发现 ,不添加激素的 B5培养基要比 MS
培养基种子萌发的早 、下胚轴生长的要快:黑暗培
养 4 d萌发要比直接光照培养好。从种子萌发时
间 、发芽率 、畸形苗率及苗生长情况等多方面综合
考虑 , 以无激素的 B5培养基作为萌发培养基要好
于无激素 MS培养基和其它添加激素的培养基 。
此外 ,若幼苗的苗龄过小 ,外植体过嫩 ,切割时
容易损伤表皮导致失水严重 ,易引起外植体的死
亡 ,再生培养出芽率很低;而苗龄过长也会影响外
植体诱导愈伤组织 ,本研究认为 25℃,黑暗培养 4
d, 再 14 h /d光照培养 6 ～ 8 d的苗龄的外植体有
利于分化愈伤组织。
2. 2　不同激素组合对愈伤组织诱导的影响
不同植物激素组合对芝麻菜愈伤组织的形成具
有重要影响。结果 (见表 1)表明 ,芝麻菜不同外植
体在许多激素组合的培养基上都能诱导出愈伤组
织 ,且下胚轴 、子叶柄和子叶分别以 MS+0.8mg /L
2, 4-D , MS+0.8mg /L 2, 4-D +0.1mg /L 6-BA , MS
+0.8mg /L 2, 4-D +0.2mg /L 6-BA为诱导培养基
时 ,效果较好。对不同外植体 ,则愈伤组织诱导频率
和生长不同:下胚轴和子叶的愈伤组织形成不仅较
快且色泽淡黄结构呈疏松颗粒 、半透明状 ,此外 ,两
者产生愈伤组织的部位都是在切口处 ,诱导频率相
对也较高 ,分别为 86.3%, 97.6%;子叶柄愈伤组织
不仅形成缓慢 ,且诱导频率仅为 78.2%。尽管随培
养时间的延长 ,整个外植体都能形成愈伤组织 ,但产
生的愈伤组织多为白色致密状 ,且易褐化。
此外 , 2, 4-D对芝麻菜不同外植体的愈伤组织
诱导频率的影响是不同的:当 2, 4-D的浓度从 0提
高到 0.8mg /L,下胚轴和子叶柄的愈伤组织诱导频
率也分别从 58.7%, 55.6%相应地提高到 86.3%,
561第 5期　　　　　　　　　　　　张传利 ,等:芝麻菜愈伤组织诱导及植株再生
70.7%,子叶的愈伤组织诱导频率则从 95.7%下降
到 91.7%,进一步提高 2, 4-D浓度前两者的愈伤组
织诱导频率降低 ,后者的愈伤组织诱导频率升高;将
6-BA浓度从 0提高到 0.2mg /L,除子叶的愈伤组织
诱导频率变化不明显外 ,下胚轴和子叶柄 (除最佳激
素组合)的愈伤组织诱导频率降低。
表 1　不同激素组合对芝麻菜愈伤组织诱导的影响
Tab. 1　E ffec ts of diffe rent ho rm one comb inations on induc tion ca llus o fEruca sativaM ill
激素浓度 /(mg L - 1)
ho rm one concen tra tion
6-BA 2, 4-D
出愈率 /%
　　　　 frequency o f callus induction　　　　
生长势
　　　　　　　 callus v igour　　　　　　
下胚轴 子叶柄 子叶 下胚轴 子叶柄 子叶
hypocoty ls co ty ledon pe tio le co ty ledon hypoco ty ls co ty ledon petio le co ty ledon
0 0.1 58. 7 55.6 95.7 + + +
0 0.5 65. 2 63.9 93.1 ++ + ++
0 0.8 86. 3 70.7 91.7 +++ ++ ++
0 1.0 71. 1 66.7 92.1 ++ ++ ++
0 1.5 56. 8 58.3 94.7 + + +
0. 1 0.1 53. 3 48.7 91.9 ++ + +
0. 1 0.5 58. 3 59.5 94.4 ++ ++ ++
0. 1 0.8 70. 5 78.2 95.0 +++ +++ +++
0. 1 1.0 66. 7 63.9 92.3 +++ ++ +++
0. 1 1.5 47. 9 47.2 91.7 ++ ++ ++
0. 2 0.1 48. 3 52.1 94.6 + + ++
0. 2 0.5 56. 7 60.5 95.2 ++ + ++
0. 2 0.8 68. 3 56.8 97.6 ++ ++ +++
0. 2 1.0 60. 0 53.7 93.1 ++ ++ ++
0. 2 1.5 43. 8 43.6 92.2 + + ++
　　注:+代表愈伤组织生长缓慢;++代表愈伤组织生长较快;+++代表愈伤组织生长快 ,且色泽淡黄 , 半透明状。
+:S tand fo r ca llus grow th slow ly;++:S tand fo r callus g row th fast;+++:S tand fo r callus grow th faste r and colo r
ye llow and sem i-transparen.t
2. 3　外植体和不同激素组合对芝麻菜芽分化的影响
挑取质地好的 、生长势旺盛的愈伤组织转移到
分化培养基上约 10 d后 ,大多数愈伤组织由白色
转为淡黄绿色(图 1 , 2),分化出绿色芽点 (图 3),
并由浅绿色转为深绿色 , 3周后能够分化出芽 (图
4),但不同外植的愈伤组织分化出芽的时间不同:
下胚轴和子叶的愈伤组织分化出芽的时间相对较
短 ,子叶柄的愈伤组织分化出芽时间较长 。
试验结果(表 2)表明 ,培养基中激素类型及其
含量明显影响植株的再生频率 。下胚轴 、子叶柄和
子叶的愈伤组织分别在分化培养基 MS+3.0mg /L
6-BA +0.1mg /L NAA , MS +3.0mg /L 6-BA +0.2
mg /L NAA上再生不定芽 ,效果最佳 ,但下胚轴和
子叶的愈伤组织分化出芽的频率相对较高 ,依次为
47.6% ～ 72.7%和 44.7% ～ 69.6%, 子叶柄的愈
伤组织分 化出芽 频率相对 较低 (35.8% ～
63.6%)。此外 ,单独使用 6-BA ,外植体很难产生
不定芽 ,但当添加适当浓度的 NAA时 ,提高 6-BA
浓度 ,则有利于不定芽的分化;当 NAA浓度超过
0.2mg /L,外植体所形成的愈伤在最初的器官分化
中产生了大量的毛状根 ,其芽的再生频率也会显著
下降 ,这与王艳 [ 7] 、黄琼华 [ 8]等人的报道一致 ,可
能由于 NAA在油菜组织培养中分化根的能力特别
强 ,从而抑制了不定芽的形成 。如何抑制毛状根促
进不定芽的分化 ,有待于进一步研究。
2. 4　不定芽的生根及植株移栽
把分化出的长 1 ～ 2 cm 不定芽切下移至
1 /2M S附加不同浓度 IBA的固体生根培养基中诱
导小苗生根 , 3周后均有白色不定根出现 ,但不同
生根培养基的生根率及出根条数 、根粗细度及生根
率有差异(表 3)。从不同生根培养基的生根率 、出
根条数 、根粗细度等多方面综合考虑 ,本试验中最
佳的生根培养基是 1 /2MS+0.5mg /L IBA ,根诱导
率达 81%以上 。待根系形成后并伸长至 2 ～ 3 cm
时 ,除去培养瓶盖置于培养室练苗 3 ～ 5 d,再把生
根的小植株取出 ,洗净根部残留的培养基 ,移入盛
有土壤的钵盆中 ,室内再练苗 1 ～ 2周 ,保持湿度 ,
然后将其移至室外。
562 云南农业大学学报 　　　　　　　　　　　　　　第 21卷
表 2　激素和外植体对芝麻菜芽分化的影响
Tab. 2　E ffec ts of horm one and explan ts on
shoo t generation ofEruca sativaM ill
激素浓度 /(mg L - 1)
horm one
　 concentration　
6-BA NAA
不同愈伤组织的芽分化率 /%
frequency of shoo t
　　　d iffe rentia tion from ca llus　　　
下胚轴 子叶柄 子叶
hypoco ty ls co ty ledon petio le co ty ledon
0.5 0 0 0 0
1.0 0 0 0 0
2.0 0 0 0 0
3.0 0 0 0 0
4.0 0 0 0 0
0.5 0.1 56.3 50. 5 56. 4
1.0 0.1 63.1 53. 8 60. 3
2.0 0.1 67.8 60. 4 52. 1
3.0 0.1 72.7 63. 6 61. 8
4.0 0.1 61.9 59. 6 57. 6
0.5 0.2 51.7 53. 7 62. 3
1.0 0.2 61.6 49. 9 58. 4
2.0 0.2 65.2 62. 5 60. 9
3.0 0.2 60.5 58. 8 69. 6
4.0 0.2 59.3 60. 2 63. 3
0.5 0.3 48.2 35. 8 52. 1
1.0 0.3 54.1 46. 3 44. 7
2.0 0.3 51.2 55. 1 53. 2
3.0 0.3 58.3 51. 2 58. 9
4.0 0.3 47.6 49. 3 50. 8
表 3　不同培养基对不定芽生根的影响
Tab. 3　E ffec ts o f d iffe rentm edium on inducing roo t
培养基
m edium
根诱导率 /%
frequency
o f roo ting
出根数 /条
radical
o f roo ting
粗细度
thick deg ree
of fineness
1 /2MS 25. 6 3 ～ 5 纤细 slender
1 /2M S+0.2 IBA 60. 8 7 ～ 9 较粗 strong
1 /2M S+0.5 IBA 81. 3 9～ 12 粗壮 be st strong
3　讨论
在组织培养中 ,激素的种类和浓度对愈伤组织
的诱导 、不定芽分化及植株再生有很大影响。 2, 4-
D对芝麻菜 3种外植体的愈伤组织诱导是必须的 ,
但浓度过低时 ,愈伤组织的生长较为缓慢 ,浓度过
高时外植体不仅不易产生愈伤组织 ,而且愈伤组织
易褐化 ,最终死亡。只有在一定范围内提高 2, 4-D
的浓度可以提高下胚轴和子叶柄的愈伤组织诱导
频率 ,诱导产生色泽淡黄 、半透明状 、具有很强分生
能力的愈伤组织;但是提高 2, 4-D浓度会降低子叶
的愈伤组织诱导频率 。这与石淑稳 [ 9, 10] 等对油菜
下胚轴培养的研究结果相似 。添加不同浓度的 6-
BA ,除子叶的愈伤组织诱导未受到明显抑制外 ,下
胚轴和子叶柄的愈伤组织诱导都受到不同程度的
抑制 , 6-BA浓度愈高 ,抑制作用越强。在本研究
中 ,芝麻菜愈伤组织诱导过程中 , 2, 4-D起关键作
563第 5期　　　　　　　　　　　　张传利 ,等:芝麻菜愈伤组织诱导及植株再生
用 ,这于同科的芸薹属植物的组织培养不同[ 11] 。
另外 ,愈伤组织分化成苗率不仅取决于分化培
养基成分 ,而且可能还受诱导产生愈伤组织的外植
体来源和诱导培养基成分等因素的影响 。单独使
用 6-BA很难产生芽苗分化 ,但与生长素 NAA适宜
的组合配比处理则有利于提高芽苗分化率 ,这与以
往油菜的相关研究结果相似 [ 9, 11] 。在本研究中从
外植体愈伤组织生长快慢 、愈伤组织结构 、出愈率 、
分化再生芽的频率 、出芽快慢等多方面综合考虑 ,
下胚轴是最好的外植体 ,这与同科的紫罗兰属植物
的组织培养相似 [ 4, 12] 。芝麻菜下胚轴作为外植体 ,
在 MS +2 , 4-D 0.8mg /L上暗培养 3周后得到的愈
伤组织 ,转到MS+6-BA 3.0mg /L +NAA 0.1mg /L
分化培养基上 3周即可分化得到不定芽 ,将不定芽
切下 ,转到 1 /2M S+IBA 0.5mg /L生根培养基上 ,
20 d即可形成白色不定根 ,根诱导率达 81%以上 。
本试验虽首次采用芝麻菜不同外植体来诱导
愈伤组织 ,进而诱导其分化形成完整的植株 ,但植
株再生频率仍偏低 ,最高为 72.7%(下胚轴 ),而甘
蓝型油菜下胚轴的芽再生频率可高达 90%以上 ,
一般为 70% ～ 80%[ 9, 11, 13] 。分析认为芝麻菜的 3
种外植体在分化培养时产生白色毛状根可能抑制
芽的产生 ,也可能与芝麻菜的基因型有关 。或许采
用其它基本培养基或者激素组合更有利于芝麻菜
愈伤组织的芽苗分化 ,有待于进一步研究 。
[参考文献 ]
[ 1] 　钟军 , 戴林建 , 李枸 ,等 .芸芥抗菌核病相关基因的
分子标记 [ J] .作物学报 , 2005, 31(3):395 - 397.
[ 2] 　官春云 , 李方球 , 李枸 , 等. 芸芥 (Eruca sativa M il.l )
对菌核病的抗性研究 [ J] . 中国农业科学 , 2004, 37
(8):1138 -1143.
[ 3] 　钟军 , 戴林建 , 李枸 , 等. 芸芥种质资源的遗传多样
性研究 [ J] . 中国油料作物学报 , 2004, 26(2):
16 - 22.
[ 4] 　徐怀亮 ,罗鹏 , 李旭峰 ,等. 紫罗兰愈伤组织诱导及植
株再生的研究 [ J] . 中国油料作物学报 , 2002, 24(1):
6 - 9.
[ 5] 　余小玲 , 李枸. 油菜下胚轴再生频率影响因素研究
[ J] .湖南农业大学学报(自然科学版), 2000, 26(6):
21 - 25.
[ 6] 　蔡得田 , 祝虹 , 金津. 双低油菜品种组织培养的反应
[ J] .中国油料 , 1987, 10(4) :17 - 20.
[ 7] 　王艳 ,曾幼玲 , 张富春 ,等. 新疆甘蓝型油菜下胚轴的
组织培养和植株再生研究 [ J] . 新疆农业科学 , 2005,
42(1):24 -28.
[ 8] 　黄琼华 , 杨光伟 , 李德谋 , 等. 农杆菌介导法将 FPF1
基因导入油菜的研究初报 [ J] . 西南农业大学学报 ,
2002, 24(2):124 - 127.
[ 9] 　石淑稳 ,周永明. 甘蓝型油菜下胚轴培养和高频率芽
再生技术的研究 [ J] . 中国油料作物学报 , 1998, 20
(2):1 -6.
[ 10] 　石淑稳 , 周永明 , 孙学成 , 等. 甘蓝型油菜遗传转化
体系的研究 [ J] . 华中农业大学学报 , 1998, 17(3):
205 -210.
[ 11] 　王景雪 , 孙毅. 油菜下胚轴高频率植株再生因素研
究 [ J] . 作物学报 , 1997, 23(3):376 -379.
[ 12] 　V IRENDRA K C, ARADHZNA M , KANAN K, e t a.l .
In V itro regeneration of P lantle ts from som atic exp lants
o fMa tth iola incana[ J] . P lant Science Lette rs, 1983, 29
(1):25 - 32.
[ 13] 　王景雪 , 孙毅. 芸薹属植物组织培养基因转化 [ J] .
山西农业大学学报 , 1996, 16(增刊):9 - 14.
564 云南农业大学学报 　　　　　　　　　　　　　　第 21卷