全 文 :31卷01期
Vol.31,No.01
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
89-94
01/2014
DOI:10.11829\j.issn.1001-0629.2013-0157
香蓼带芽茎段的组织培养和快速繁殖
刘晓东,刘 娇,何 淼
(东北林业大学园林学院,黑龙江 哈尔滨150040)
摘要:以香蓼(Polygonum viscosum)带芽茎段为外植体,MS为基本培养基,研究了不同浓度的激素对腋芽诱导、
腋芽增殖和生根的影响,从而初步建立了香蓼组织培养快速繁殖体系。结果表明,诱导腋芽的最适宜培养基为
MS+2.0mg·L-16-BA+0.1mg·L-1 NAA,诱导率为88.89%;腋芽增殖的最适培养基为 MS+2.0mg·L-1
6-BA+0.3mg·L-1 NAA+0.5mg·L-1 KT,增殖倍数为5.17;生根的最适培养基为1/2MS+0.7mg·L-1
NAA,生根率高达98.89%,移栽后植株生长良好,成活率较高,达93.33%。该结果为香蓼快繁和基因工程研究
提供了新的数据支持。
关键词:香蓼;组织培养;带芽茎段;快速繁殖
中图分类号:Q943.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2014)01-0089-06*
Tissue culture and rapid propagation of Polygonum viscosum
stems stems with axilary buds
LIU Xiao-dong,LIU Jiao,HE Miao
(Landscape Architecture Colege of Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)
Abstract:In order to establish the tissue culture and rapid propagation system of Polygonum viscosum,the
present study explored the impacts of different concentrations of hormone on axilary buds induction,axil-
lary buds proliferation and root induction with the stems with axilary buds of P.m viscosumas explant and
MS as the basic medium.The results showed that the optimal medium for axilary bud induction was MS
medium with 2.0mg·L-1 6-BA purine and 0.1mg·L-1 NAA which had the highest induction rate
(88.89%).The optimal medium for axilary buds proliferation was MS medium with 2.0mg·L-1 6-BA,
0.3mg·L-1 NAA acid and 0.5mg·L-1 KT which had the highest coefficient of multiplication(5.17).
The optimal medium for root induction was 1/2MS medium with 0.7mg·L-1 NAA which had the high-
est root induction rate(98.89%).Plants grew very wel after transplanting with the survival rate of
93.33%.This research supplied favorable information for P.viscosumrapid propagation and genetic engi-
neering.
Key words:Polygonum viscosum;tissue culture;stems with axilary buds;rapid propagation
Corresponding author:HE Miao E-mail:hemiao_xu@126.com
香蓼(Polygonum viscosum)为蓼科蓼属一年生
草本植物,在我国东北、台湾有野生分布,前苏联、朝
鲜、日本、印度也有分布[1];集药用、观赏和经济价值
于一身,可治疗胃气痛、消化不良、风湿疼痛;全株具
有奇异的香味,陈淏子在《花镜》中记载“香蓼叶有香
气,形态极美”[2-3]。香蓼喜湿润,常成片生长,7-8
* 收稿日期:2013-03-29 接受日期:2013-06-13
第一作者:刘晓东(1963-),男,辽宁沈阳人,教授,硕士,主要研究方向为园林植物引种栽培、养护管理和草坪建植。
E-mail:liu196316@163.com
通信作者:何淼(1975-),女(满族),辽宁本溪人,副教授,博士,研究方向为园林植物栽培和抗性育种。E-mail:hemiao_xu@126.com
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月开花,小花持久、粉紫色、清新素雅,可作为观赏植
物应用。香蓼的开发利用价值很高,但其野生资源有
限,满足不了人们的需求。香蓼在野外利用种子繁
殖,但在人工培养条件下其种子萌发率不到15%,所
以目前通过种子得到大量植株的方法行不通。因此,
研究香蓼组织培养的快繁体系,可短时间内提供大量
种苗,是保证香蓼工厂化生产的重要措施。
1 材料与方法
1.1 试验材料
将处于生长期的香蓼于2012年7月从黑龙江
省尚志市帽儿山(45°20′-45°20′N,127°30′-127°
34′E)引种成功后栽植于东北林业大学园林学院苗
圃内。
1.2 试验方法
1.2.1 无菌材料的获得及最佳消毒时间的筛选
将采集的香蓼茎条,去除叶子后,剪成带节小段,用
适量的洗衣粉水浸泡10min,在自来水下冲洗1~2
h后,置于超净工作台上,用75%的乙醇溶液消毒
30s,再用无菌水冲洗后放入0.1%的升汞(HgCl2)
溶液中分别浸泡4、6、8、10min,期间不断摇晃,取
出后用无菌水冲洗5~6次,无菌滤纸吸干茎段表面
的水分,将其剪成长1~2cm的带芽茎段,接种到
MS培养基上[4-5]。每个处理30个外植体,重复3
次。10d后分别统计不同消毒时间的污染率、死亡率
和存活率。本试验培养基pH值均调至5.8,经121
℃高压灭菌20min。培养室培养温度为(25±2)℃,
光照强度为1 500~2 000lx,光照时间为16h·d-1。
1.2.2 腋芽诱导培养基的筛选 将无菌带芽茎段
接种到 MS基本培养基中,附加不同浓度6-BA
(1.0、2.0和3.0mg·L-1)、NAA(0.1、0.2和0.3
mg·L-1)进行腋芽诱导。采用L9(34)的正交试验
设计,进行植物生长调节剂组合试验。20d后统计
香蓼带芽茎段的诱导率、出芽指数和生长状况。
1.2.3 腋芽增殖培养基的筛选 将初代培养得到
的腋芽接种到 MS基本培养基中,利用L9(34)正交
试验设计研究不同浓度的6-BA(0、1.0和2.0
mg·L-1)、NAA(0.1、0.2和0.3mg·L-1)和KT
(0、0.5和1.0mg·L-1)组合对腋芽增殖的影响。
20d换一次培养基,40d后统计腋芽的增殖倍数。
1.2.4 组培苗生根培养基的筛选 将高3cm左右
的植株,转接至1/2MS基本培养基上,加入不同浓
度的NAA(0.5、0.7、1.0mg·L-1)、IBA(0.5、0.7、
1.0mg·L-1)进行生根培养。15d后分别统计生
根率、生根数及苗生长状况。
1.2.5 组培苗的驯化和移栽 生根培养至15d
时,选取根系发达、生长健壮的无菌苗,去掉封口膜
放置2d,取出后洗净根部培养基,于室温下放入水
中培养3d,然后将小苗移栽到基质(草炭土∶蛭石
为1∶1)中,浸透水后放置在适宜的环境下培养,30
d后统计移栽成活率。
1.3 数据分析
出芽指数=产生芽的外植体上芽数的平均数;
增殖倍数=腋芽诱导出的丛生芽中长度大于
0.5cm的芽数/分化的总芽数。
数据采用Excel、SPSS 19.0软件进行方差分析
及多重比较分析(Duncan’s法)。
2 结果
2.1 不同消毒时间对香蓼外植体消毒效果的影响
随着消毒时间的延长,香蓼外植体死亡率逐渐
增加(表1),可见,0.1%HgCl2损伤了植物表面细
表1 不同消毒时间对外植体消毒效果的影响
Table 1 Effects of different disinfection time on explants’sterilization efficiency
消毒时间
Disinfection time/min
接种外植体数
No.of explants
污染率
Polution rate/%
死亡率
Death rate/%
存活率
Survival rate/%
4 30 38.89±2.94a 3.33±1.93c 57.78±4.84a
6 30 16.67±6.94b 12.22±2.94bc 71.11±4.84a
8 30 6.67±1.93bc 20.00±3.85b 73.33±5.09a
10 30 1.11±1.11c 32.22±4.45a 66.67±5.09a
注:同列不同小写字母表示不同消毒时间间差异显著(P<0.05)。下表同。
Note:Different lower case letters within the same column mean significant difference among different disinfection time at 0.05level.The same
below.
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胞。各处理存活率差异不显著(P>0.05)。0.1%
HgCl2 处理8min,存活率最高,为73.33%。由此
得出,0.1%HgCl2 处理8min最适宜香蓼带芽茎段
的消毒。
2.2 不同浓度6-BA、NAA组合对腋芽诱导的影响
将无菌的带芽茎段(图1A)接种在腋芽诱导培
养基后发现,各处理均能诱导出腋芽。在培养7d
后,茎段基部开始膨大出现绿色突起(图1B),腋芽
开始分化并逐渐长成幼芽(图1C)。方差分析与多
重比较结果表明,不同浓度6-BA和NAA组合对香
蓼腋芽的诱导有明显影响。NAA浓度为0.2、0.3
mg·L-1时,腋芽诱导率随6-BA浓度升高而增加,
最大值分别为82.22%、80.00%;NAA浓度为0.1
mg·L-1时,腋芽诱导率随6-BA浓度增加先升高
后下降,其最大值为88.89%(表2)。所以,最适宜
腋芽诱导的 NAA浓度为0.1mg·L-1。6-BA浓
度为2.0mg·L-1时出芽指数均较高,其中处理A5
出芽指数最高,为1.65,但芽苗较细,而处理 A8 出
芽指数虽仅为1.32,但其芽苗生长粗壮。因此,处
理A8:MS+2.0mg·L-1 6-BA+0.1mg·L-1
NAA是香蓼腋芽诱导的最适宜培养基。
2.3 不同浓度6-BA、NAA和KT组合对腋芽增殖
的影响
将初代培养得到的0.5cm以上的腋芽接种至
增殖培养基后增殖速度较快,但是诱导的大多数丛
生芽处于矮化状态,仅1~2个小芽伸长(图1D)。
在更换培养基后,丛生芽的体积不断增大,小芽迅速
伸长。单独使用NAA对腋芽增殖无效果;处理B6、
B8 的增殖倍数(3.97、3.39)显著高于处理B2、B3
(1.81、2.14)(表3)。可知,6-BA较KT对香蓼腋芽
增殖更有效,更有利于芽的分化和生长。根据R值判
断,6-BA、NAA、KT对腋芽增殖的作用为:6-BA>
NAA>KT,经计算分析,得出处理 B9:MS+2.0
mg·L-16-BA+0.3mg·L-1 NAA+0.5mg·L-1
KT是使腋芽增殖的最佳组合。且处理B9 诱导出的
芽苗叶色浓绿,叶形正常,茎较粗壮。所以 MS+2.0
mg·L-1 6-BA+0.3mg·L-1 NAA+0.5mg·L-1
KT是香蓼腋芽增殖的最适宜培养基。
2.4 组培苗生根诱导及驯化、移栽
将经增殖培养长至3cm高的香蓼组培苗,接入
生根培养基进行试验。生根培养4d后,基部分化
出根点,7d后长出白色根,15d后统计结果。处理
C1~C6 的生根率均在80%以上(表4);生根率、生
根数随NAA浓度升高先增加后减小,随IBA浓度
升高而减小。NAA浓度为0.7mg·L-1时生根率、
生根数最高,分别为98.89%和35条,显著高于其
它处理(P<0.05)。而且 NAA为0.7mg·L-1诱
导出的根较长且须根多(图1E)。所以,1/2 MS+
表2 不同浓度6-BA和NAA组合对带芽茎段腋芽诱导的影响
Table 2 Effects of different concentration of 6-BA and NAA on stems with axilary buds on adventitious buds induction
编号
Number
植物生长调节剂
Plant growth regulator/mg·L-1
6-BA NAA
接种外植体数
No.of explants
诱导率
Induction
rate/%
出芽指数
Production of
buds index
生长状况
Growth status
A1 1.0 0.1 30 71.11±2.22d 1.26±0.07c + +
A2 2.0 0.2 30 75.56±4.84bcd 1.53±0.03b + +
A3 3.0 0.3 30 80.00±3.85abcd 1.43±0.02b + + +
A4 1.0 0.2 30 72.22±2.94cd 1.15±0.01d + +
A5 2.0 0.3 30 73.33±0.00bcd 1.65±0.04a + +
A6 3.0 0.1 30 81.11±1.11abc 1.01±0.01e +
A7 1.0 0.3 30 58.89±3.54e 1.26±0.02c +
A8 2.0 0.1 30 88.89±2.94a 1.32±0.02c + + +
A9 3.0 0.2 30 82.22±1.11ab 1.45±0.02b + +
注:“+”表示腋芽长势一般;“+ +”表示腋芽长势较好;“+ + +”表示腋芽长势很好。下表同。
Note:“+”represents the axilary buds growing normal,“+ +”represents the axilary buds growing better,and“+ + +”represents the axila-
ry buds growing best.The same below.
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表3 不同浓度6-BA、NAA和KT组合对带芽茎段腋芽增殖的影响
Table 3 Effects of different concentration of 6-BA,NAA and KT on axilary buds proliferation from stems with buds
编号
Number
植物生长调节剂
Plant growth regulator/mg·L-1
6-BA NAA KT
增殖倍数
Proliferation
multiples
丛生芽生长状况
Cluster buds growing status
B1 0 0.1 0 0.00±0.00h
无丛生芽,有细弱根长出。No cluster buds,growing
with thin root.
B2 0 0.2 0.5 1.81±0.03g
分化极少芽点,芽苗翠绿,有根长出。Minimum buds
points differentiation,seeding green with roots.
B3 0 0.3 1.0 2.14±0.04f
分化极少芽点,芽苗翠绿,有根长出。Minimum buds
points differentiation,seeding green with roots.
B4 1.0 0.1 0.5 2.70±0.03e
分化几个芽点,小芽黄绿。Several buds points differ-
entiation,seeding green and yelow.
B5 1.0 0.2 1.0 2.84±0.25e
分化几个芽点,小芽黄绿。Several buds points differ-
entiation,seeding green and yelow.
B6 1.0 0.3 0 3.97±0.08d
分化出一些小芽,小芽浅绿、细弱。Differentiation
some of smal buds,seeding green but thin.
B7 2.0 0.1 1.0 4.59±0.05c
分化出大量小芽,小芽翠绿、较粗壮。Differentiation
plenty of smal buds,seeding green and thick.
B8 2.0 0.2 0 3.39±0.10b
分化出大量小芽,小芽浅绿、细弱。Differentiation
plenty of smal buds,seeding green but thin.
B9 2.0 0.3 0.5 5.17±0.10a
分化出大量小芽,小芽浅绿、粗壮。Differentiation
plenty of smal buds,seeding green and thick.
k1 3.95 7.29 7.36
k2 9.50 8.05 9.65
k3 13.17 11.24 9.57
极差R 9.22 3.95 2.29
注:k1~k3为每因素每水平之和的平均值,极差R为最大与最小水平间距。
Note:k1~k3as the average value of the sum of each factor and level,Ras the maximum and minimum level spacing.
表4 组培苗生根诱导结果及移栽成活状况
Table 4 Results of root induction from tissue culture and the survival state of transplanting
编号
Number
植物生长调节剂
Plant growth regulator/mg·L-1
NAA IBA
生根率
Rooting rate/%
生根数
Root number
生长状况
Growth status
C1 0.5 0 82.22±1.11c 13.7±0.7d +
C2 0.7 0 98.89±1.11a 35.0±2.6a + + +
C3 1.0 0 84.44±1.11c 19.0±1.0c + +
C4 0 0.5 92.22±2.22b 19.7±1.2c + +
C5 0 0.7 84.44±2.93c 11.0±1.5d +
C6 0 1.0 80.00±1.92c 27.7±1.2b + +
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图1 香蓼腋芽诱导、增殖、生根与移栽
Fig.1 Axilary bud induction,proliferation,rooting and transplanting fromPolygonum viscosum
注:A图为带芽茎段无菌外植体,B图为茎段基部膨大处,C图为腋芽诱导,D图为腋芽增殖第20天,E图为无菌苗的生根诱导,F图为移栽的
香蓼植株。
Note:The explant of stems with buds(A),sweling at the base of the stems(B),axilary buds induction(C),axilary buds proliferation at 20th
day(D),root induced(E)and transplant(F).
0.7mg·L-1 NAA 是香蓼最适宜的生根培养基。
香蓼无菌苗移栽成活率较高,在驯化、移栽后30d
(图1F),观察与统计得出其成活率达到93.33%,
且香蓼植株长势良好,叶色浓绿。
3 讨论与结论
迄今为止在组织培养方面,蓼属植物的外植体
多为种子、茎段、茎尖[6-10],较少有关于叶片、叶柄、
花梗、花器官等作为外植体的报道。由预试验得知
香蓼叶片、叶柄、花梗在接入含有激素6-BA 与
2,4-D不同浓度组合的 MS培养基中可产生愈伤组
织(图2A-C),但是无芽体分化;产生的愈伤组织
转接入含有激素6-BA 与 NAA 不同浓度组合的
MS培养基中,有幼根分化,但最终无芽体分化。王
吉凤等[11]对芍药(Paeonia lactiflora)愈伤组织诱
导与分化的研究表明,2,4-D抑制芍药愈伤组织的
图2 叶片、叶柄和花梗分别诱导出的愈伤组织
Fig.2 Blades,petioles and pedicels induction of calus respectively
注:A图为叶片诱导愈伤组织,B图为叶柄诱导愈伤组织,C图为花梗诱导愈伤组织。
Note:Blades induction of calus(A),petioles induction of calus(B),pedicels induction of calus(C).
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再分化;吕晋慧等[12]研究表明不同组织受外植体所
处的生理状态、分化程度和外界条件,尤其是外源植
物生长调节剂和一些添加物的影响而表现出不同的
再生能力。因此,预试验所遇问题的原因,可能是
2,4-D对香蓼叶片愈伤组织分化芽体有抑制作用,也
可能是激素组合和浓度不适宜所致或其它待发现的
因素。香蓼愈伤组织再分化过程仍需进一步试验研
究。
本试验以香蓼的带芽茎段为外植体,初步建
立了组织培养再生体系。香蓼带芽茎段用0.1%
HgCl2 溶液消毒最适宜时间为8min。香蓼腋芽诱
导试验中,诱导腋芽的最适宜培养基为 MS+2.0
mg·L-16-BA+0.1mg·L-1 NAA ,诱导率最高,
为88.89%。NAA浓度0.1mg·L-1时,腋芽诱
导率随6-BA浓度增加先升高后下降,可能是细胞
分裂素与生长素比值过高,抑制了香蓼腋芽的诱
导。这一问题还需进一步试验验证。香蓼腋芽增
殖试验中,腋芽增殖最适宜培养基为 MS+2.0
mg·L-1 6-BA +0.3 mg· L-1 NAA +0.5
mg·L-1 KT,增殖倍数最高,达5.17。比较两种
细胞分裂素6-BA、KT对腋芽增殖的影响,结果发
现6-BA更有效,更有利于芽的分化和生长。这一
结果与薛建平等[13]对安徽药菊(Chrysanthemum
morifolium)花瓣组织培养的研究结果相同,而与
对芍药芽增殖[14]的研究结果相反。本试验采用腋
芽增殖的方式建立组织培养快繁体系,对香蓼植
物进行扩繁。在东方蓼(P.orientale)组织培养研
究中,提出利用生根继代的方法进行扩繁,其苗增
殖速度较快,按每25d增殖4.2倍的速度,年增殖
率为4.214.6,且具有保持植物优良性状不变、简
便、经济等优点[15]。由本试验可知香蓼生根较容
易,在1/2MS+0.7mg·L-1 NAA时,生根率高
达98.89%,生根数为35条。实际生产中可尝试
采取此种方法。
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(责任编辑 王芳)
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