全 文 :书 [收稿日期] 2014-03-24;2014-10-12修回
[基金项目] 江西省观赏植物遗传改良重点实验室开放基金项目“红花山玉兰引种栽培及快繁技术研究”(2012-KLB-4)
[作者简介] 唐军荣(1982-),男,讲师,硕士,从事植物组织培养及林木苗木培育研究。E-mail:tjrzy@163.com
[文章编号]1001-3601(2014)11-0665-0042-04
红花山玉兰组织培养外植体的选择及其消毒方法
唐军荣1,高 柱2,刘腾云2,赵晓洁1,李 伟3
(1.西南林业大学 国家林业局西南地区生物多样性保育重点实验室,云南 昆明650224;2.江西省科学院
生物资源研究所,江西 南昌330029;3.云南绿大地生物科技股份有限公司,云南 昆明650217)
[摘 要]为筛选出红花山玉兰组织培养适宜的外植体类型及其消毒方法,为红花山玉兰的无性繁殖提
供技术支持,对灭菌时间、外植体类型和取材时间等进行研究。结果表明:茎段和顶芽的存活率分别为
40.0%和33.33%,较叶片和叶柄的存活率高,且茎段和顶芽的存活率较叶片的存在显著差异,二者的死亡
率均与叶柄和叶片的存在显著差异;茎段和顶芽为适宜的外植体。茎段在6月取材优于12月,且采用0.1%
的升汞消毒10min,其存活率为40.0%;顶芽在6月和12月取材均可,消毒后去除托叶能够有效地降低顶
芽的污染率,提高其存活率。最佳消毒组合:先用75%的酒精表面喷洒预处理,再用0.1%的升汞消毒
10min,之后去除顶芽的托叶。该方法污染率和死亡率低,存活率最高,依次分别为6.67%、7.78%和
85.55%,且芽启动率高。
[关键词]红花山玉兰;外植体消毒;消毒方法;存活率
[中图分类号]S685.15 [文献标识码]A
Selection and Disinfection Methods of Explants of
Magnolia delavayi in Tissue Culture
TANG Junrong1,GAO Zhu2,LIU Tengyun2,ZHAO Xiaojie1,LI Wei 3
(1.Key Laboratory of Biodiversity Conservation in Southwest China,State Forestry Administration,Kunming,
Yunnan 650224;2.Key Laboratory of Horticultural Plant Genetic and Improvement of Jiangxi,Nanchang,
Jiangxi 330029;3.Yunnan Green-land Biological Technology Company,Kunming,Yunnan 650217,China)
Abstract:In order to select appropriate disinfection methods and explants type of M.delavayiin tissue
culture,and provide technical support for its asexual propagation,the time of explants disinfection,
explants types and sampling time were studied.Results:The stem and terminal bud were much better than
leaves and petioles for disinfection in view of its lower rate of mortality and relatively higher survival rate.
The survival rate was 40.0%and 33.33%relatively for stems and terminal buds,and the difference in
mortality was significant compared with the leaves and petioles.The stems sampled in June were better
than in December,and the survival rate was 40%by immersing in HgCl2(0.1%)for 10minutes.It was
possible to sample in June and December for the terminal buds,and it can effectively reduce the rate of
contamination and mortality,and improved survival rate after disinfection to remove stipules.The optimal
disinfection schemes was that the terminal bud were sprayed with 75%alcohol,and were immersed in
HgCl2(0.1%)for 10minutes,finaly removed the terminal bud stipules,the lowest rate of contamination
(6.67%)and mortality(7.78%),and the highest survival rate was 85.55%,and the percent germination
was high.
Key words:Magnolia delavayi;explants disinfection;sterilization way;survival rate
红花山玉兰(Magnolia delavayi)为20世纪80
年代初新发现的木兰科木兰属山玉兰的一个变种,
仅产于云南省牟定县的化佛山。由于此花是雌雄异
熟,故在原产地的结实率较低,引种至昆明则只开花
不结果[1]。红花山玉兰花瓣呈淡红色,花期长,树形
优美,因此,其园林绿化应用价值很高,在昆明的庙
宇、植物园均有栽培。目前,云南省已将其作为乡土
树种收录于《云南省城市绿化树种名录》,并在滇中、
滇西、滇西北和滇东南等地作为行道树和观赏树应
用于城市绿化。但由于结实率低,导致其在园林绿
化应用上受到一定程度的限制。近年来,木兰科植
物的组培技术取得了较大的进步,研究较为深入,特
别是在一些重要的园林绿化树种上已经成功建立起
再生体系[2-10]。但是,目前木兰科植物的组培快繁
仍存在组培材料消毒困难、易褐化、增殖率低及生根
困难[11-14]等问题。
无菌体系的建立是植物组培成功的关键。其
中,外植体种类、取材部位和消毒方法是影响无菌体
系建立的重要因素。自然条件下,植物外植体带有
较多的细菌和真菌,进行组培时需对其进行消毒灭
菌,但要求不损伤其组织材料,保持生活力,使其在
良好的培养条件下很快恢复生机,正常生长和繁
殖[15-16]。较适的消毒方式能够杀灭细菌,降低外植
体的伤害,有助于其快速适应生长环境,调整消毒时
贵州农业科学 2014,42(11):42~45
Guizhou Agricultural Sciences
间或消毒剂种类[17-19],以及消毒后去除外层老化组
织[20]等方法均能达到提高无菌率的效果。红花山
玉兰生长缓慢,新发嫩枝少、短且表皮不光滑,污染
率高且消毒后易褐化死亡,对其组培影响较大。为
此,笔者等于2012年以红花山玉兰的顶芽、茎段、叶
柄和叶片为外植体试材,对灭菌时间、外植体类型和
取材时间等进行研究,以期筛选出红花山玉兰组织
培养适宜的外植体类型及其消毒方法,为红花山玉
兰的无性繁殖提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 外植体 以红花山玉兰同一植株的顶芽、
茎段、叶柄和叶片为外植体试材。采自西南林业大
学校园内种植的红花山玉兰。
1.1.2 其他 6-BA和IAA为北京康倍斯科技有
限公司产品;MS为基本培养基,pH5.8。
1.2 不同外植体消毒效果比较
先将采回的外植体用洗洁精清洗,去除表皮上
的灰尘和杂物等,再用流水冲洗20min后用蒸馏水
冲洗1次,备用。在放入超净工作台使用升汞消毒
前,对外植体采用75%酒精进行表面喷洒消毒预处
理,之后用0.1%的升汞浸泡消毒,再用无菌水冲洗
3~4次,无菌纸吸干后接种到添加6-BA 0.5mg/L
和IAA 0.3mg/L的 MS培养基上,每个处理接种
30个外植体,3次重复。于温度(25±2)℃,光照强
度1 500~2 000lx,光照时间12h条件下培养。
30d后统计试验结果(下同)。其中,接种外植体大
小:叶片为2cm2左右的小块,叶柄长2~3cm,顶芽
高3cm左右,茎段为带1个叶腋的茎段。
1.3 不同消毒时间对嫩茎消毒效果的影响
试验设4个处理:处理Ⅰ~Ⅳ的消毒时间分别
为6min、8min、10min和12min,每个处理接种30
个,3次重复。将试验茎段按试验设计用升汞消毒
处理后再用无菌水冲洗3~4次,并用无菌纸吸干后
接种到添加6-BA 0.5mg/L和IAA 0.3mg/L的
MS培养基上培养。培养条件同上。
1.4 不同取材时间对外植体消毒的影响
采用2因素试验设计:1)取材时间:红花山玉
兰生长期(6月)和休眠期(12月)。2)外植体:茎段
和顶芽。其中,对顶芽采取消毒后直接接种和消毒
后去除托叶再进行接种2种处理。每个处理接种
30个外植体,3次重复。
1.5 不同外植体对红花山玉兰初代培养启动的影响
在同一灭菌时间和培养条件下,观察红花山玉
兰的顶芽和茎段初代培养的启动效果。试验设3个
处理:处理Ⅴ,茎段消毒后接种;处理Ⅵ,顶芽消毒后
直接接种;处理Ⅶ,顶芽消毒后去除托叶再进行接
种。观察3种处理下存活外植体的启动情况。每个
处理统计45个存活外植体的启动情况,无重复。
1.6 数据统计与分析
各处理培养30d后分别统计污染率、死亡率、
存活率和启动率,采用 MicrosoftExcel整理数据,并
采用SPSS17.0软件进行方差分析和多重比较。
污染率=
污染的外植体数
接种的外植体数×100%
死亡率=
死亡的外植体数
接种的外植体数×100%
存活率=
存活外植体数
接种的外植体数×100%
启动率=
存活外植体启动数
存活外植体数 ×100%
2 结果与分析
2.1 不同外植体的消毒效果
观察发现:叶片在接种后第3天开始出现褐化
死亡,到第5天时,叶柄、茎段和顶芽也开始出现褐
化死亡。
从图1和表1可见:1)存活率。茎段的存活率
最高,为40.00%;其次是顶芽,为33.33%;叶片的
存活率最低,仅为2.22%。茎段和顶芽的存活率与
叶柄(26.67%)的差异均不显著,但3者均与叶片的
差异达显著。2)污染率。叶柄的污染率最低,仅为
18.89%;其次是顶芽,为27.78%。二者的差异达
显著,且与其余处理的差异达显著。叶片与茎段的
污染率较高,分别为37.78%和34.44%,二者的差
异不显著。3)死亡率。叶片的死亡率最高,为
60.00%,其与叶柄的(54.44%)差异不显著,但二者
均与其余处理的差异达显著。综合3个指标可见,
叶片消毒困难,红花山玉兰组培的外植体以选择茎
段和顶芽为好。
a 顶芽 b 茎段 c 叶片 d 叶柄
图1 不同外植体消毒后红花山玉兰的生长情况(30d)
Fig.1 Growth status of different disinfected explants
·34·
唐军荣 等 红花山玉兰组织培养外植体的选择及其消毒方法
TANG Junrong et al Selection and Disinfection Methods of Explants of Magnolia delavayi in Tissue Culture
表1 红花山玉兰不同外植体的消毒效果
Table 1 Results of sterilization of variant explants
of M.delavayi %
外植体类型
Explants
type
污染率
Contamination
rate
死亡率
Mortality
rate
存活率
Survival
rate
顶芽 Terminal bud 27.78b 38.89b 33.33a
茎段Stem 34.44a 25.56c 40.00a
叶片Blade 37.78a 60.00a 2.22c
叶柄Petiole 18.89c 54.44a 26.67ab
注:同列中不同小写字母表示组间差异达0.05显著水平(下同)。
Note:The different letters in the same column indicated 0.05sig-
nificant level.The same below.
2.2 不同消毒时间对茎段消毒效果的影响
茎段消毒后用无菌纸吸干水分,斜插于培养基
上,暗培养3d后进行光照,以减少其褐化。培养到
第5天时,茎段开始出现污染,且污染主要发生在处
理Ⅰ和处理Ⅱ的培养瓶中。在培养10~15d时,污
染均集中出现;15d后,污染减少;在培养第22天时
没有污染再发生,其中污染主要表现为霉菌污染。
从表2可见,不同的升汞消毒时间,茎段的污染率、
死亡率和存活率也随之发生相应变化。消毒6~
12min,随着消毒时间的延长,其污染率逐渐下降,
死亡率则呈上升的趋势。其中,消毒6min时,茎段
没有出现死亡,污染率最高,达 91.11%;消毒
10min时,存活率最高,达40.00%;消毒12min时,
死亡率增至41.00%,存活率降至31.11%。方差分
表2 不同处理时间红花山玉兰茎段的消毒效果
Table 2 Effect of different disinfection time on bud
stems of M.delavayi %
处理
Treatment
污染率
Contamination
rate
死亡率
Mortality
rate
存活率
Survival
rate
Ⅰ 91.11a 0.00c 8.89c
Ⅱ 63.33b 11.11c 25.56b
Ⅲ 34.44c 25.56b 40.00a
Ⅳ 27.78d 41.11a 31.11ab
析表明,虽然在10min和12min时存活率的差异
不显著,但污染率和死亡率之间存在显著差异。因
此,综合污染率、死亡率和存活率3个指标可见,茎
段的最佳消毒时间为升汞消毒10min。
2.3 不同采集时间对外植体消毒效果的影响
从表3可见:由于外植体采集时间的不同,其体
内贮藏的营养物质及其木质化程度也有差别,致使
外植体的消毒难易程度不同。其中,6月采集的茎
段和顶芽,其污染率较12月低,但死亡率较12月
高。可能是由于6月红花山玉兰处于生长期,枝条
木质化程度低,带菌量少,较易消毒;同时,由于处于
生长期,其体内的酚类物质含量相对较高,使得外植
体消毒后易出现褐化死亡。因此,茎段和顶芽的存
活率仍然不高,分别为36.66%和32.22%。6月和
12月采集的顶芽采取消毒后剥离托叶的处理可使
包裹的嫩芽免受升汞的伤害,同时带菌量大大减少,
因此,存活率均较高,分别为78.89%和85.55%,二
者间的差异不显著,但与其他处理间的差异显著。
方差分析表明,6月采集的茎段其消毒效果优于12
月;顶芽采用消毒后去除托叶,6月和12月采集的
消毒效果差异不显著,即6月和12月采集顶芽外植
体均可。
2.4 不同处理对外植体初代培养启动的影响
从图2和表4可见:在同一灭菌时间和培养条
件下,外植体类型以及消毒后处理方式的不同,存活
的外植体启动结果也不相同。其中,茎段和消毒后
去托叶的顶芽启动率较高,分别为 80.0% 和
86.7%,且启动速度快,启动芽的长势好;而消毒后
未去托叶的顶芽启动较慢,且启动率低,仅62.2%。
主要是由于顶芽被托叶包裹,在消毒后,托叶阻碍了
嫩芽的营养吸收,从而使得顶芽启动较困难,需要继
代1次,顶芽方可长出且长势弱。因此,采用茎段或
消毒后去托叶的顶芽最有利于芽体启动。
处理 V(50 d) 处理 VI(50 d) 处理 VII(50 d) 继代培养(20 d)
图2 不同处理红花山玉兰外植体的生长情况
Fig.2 Growth status of explants of different treatments
表3 不同采集时间红花山玉兰外植体的消毒效果
Table 3 Sterilization of M.delavayi with different sampling time %
取材时间
Sampling time
外植体类型
Explants type
污染率
Contamination rate
死亡率
Mortality rate
存活率
Survival rate
6月 茎段 47.78c 15.56c 36.66b
June 顶芽(未去托叶) 42.22c 25.56a 32.22b
顶芽(消毒后去托叶) 10.00d 11.11d 78.89a
12月 茎段 86.67a 3.33e 10.00c
December 顶芽(未去托叶) 64.44b 20.00b 15.56c
顶芽(消毒后去托叶) 6.67d 7.78d 85.55a
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贵 州 农 业 科 学
Guizhou Agricultural Sciences
表4 不同处理红花山玉兰外植体的启动效果
Table 4 Bud induction in different M.delavayi explants
处理
Treatment
芽启动率/%
Bud starting rate
生长状况
Growth status
处理Ⅴ 80.0 启动较快,茎段横切面会有少量愈伤组织,诱导出的腋芽粗壮,深绿色。
处理Ⅵ 62.2 启动较慢,需继代1次,去除褐化的托叶后,里面的幼芽才能生长,且长势较弱。
处理Ⅶ 86.7 启动较快,顶芽粗壮,浅绿色,部分顶芽基部会萌发侧芽。
3 结论与讨论
研究结果表明,红花山玉兰的外植体选择以顶
芽为好,且以消毒后去除托叶的顶芽进行组培效果
最好,启动率高,芽长势好;在顶芽的采集时间上,6
月和12月均可,二者的存活率差异不显著,而对于
茎段取材,则6月要优于12月。此外,红花山玉兰
外植体在消毒过程中,虽然通过消毒时间可以降低
污染,但是也会造成外植体的存活率下降。因此,外
植体消毒时,要掌握好各个指标的平衡关系,尽量减
少因消毒产生的对外植体的伤害,以免使外植体消
毒后在培养过程中启动慢,或者不启动[21]。
红花山玉兰组培过程中外植体极易产生褐化,
在其切口处会分泌较多的酚类物质逐渐渗入到培养
基,导致外植体死亡。该试验通过添加活性炭结合
缩短转接时间对降低外植体的褐化率起到了一定的
效果,但对于红花山玉兰组培过程中防褐化的问题
仍需要进一步研究。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:王 海)
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