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撒尔维亚组织培养与快繁技术研究



全 文 :文章编号:1001 - 4829(2011)04 - 1490 - 05
收稿日期:2011 - 04 - 13
基金项目:四川省青年科技基金资助项目(08ZQ026-034) ;四川
省科技厅资助项目(07jy029-023) ;四川省科技厅支撑项目
(2008FZ0148) ;四川省科技厅产学研创新联盟合作项目
作者简介:母贵琴(1976 -) ,女,四川简阳人,博士,研究方向:
作物遗传育种,* 为通讯作者,E-mail:zhang8434@ sina. com。
撒尔维亚组织培养与快繁技术研究
母贵琴1,张 磊2,王 萌2,王 涛2,张 利2*
(1.四川农业大学农学院;2.四川农业大学生命科学与理学院,四川 雅安 625014)
摘 要:以撒尔维亚带芽茎段、叶片、种子为外植体,进行组织培养与快繁技术研究。利用正交试验设置不同激素配比的培养基,
对不同外植体分别进行增殖和生根培养,结果表明:撒尔维亚组织培养最适外植体为带芽茎段;芽诱导和增殖的最适培养基为 MS
+ IBA 0. 50mg /L + KT 0. 40mg /L + 6-BA 0. 80mg /L;最适生根培养基为 1 /2 MS + NAA 0. 50 mg /L +蔗糖 20 g·L -1。
关键词:撒尔维亚;组织培养;快速繁殖
中图分类号:S567. 23 文献标识码:A
Tissue Culture and Rapid Propagation Techniques in Salvia officinalis L.
MU Gui-qin1,ZHANG Lei2,WANG Meng2,WANG Tao2,ZHANG Li2*
(1. Department of Agricultural Science,2. Department of Biology and Science,Sichuan Agricultural University,Sichuan Yaan 625014,China)
Abstract:The tissue culture and rapid propagation techniques were developed by using bud,leaves and seeds as explants in Salvia officina-
lis. The three different explants were cultured for proliferation and rooting on the medium with different hormones according to orthogonal de-
sign. The results showed that bud was the optimal explants for tissue culture of S. officinalis,the medium of MS + IBA 0. 50 mg·L -1 + KT
0. 40 mg·L -1 + 6-BA 0. 80 mg·L -1 was the best for bud differentiation,and the medium of 1 /2MS + NAA0. 50 mg·L -1 + sucrose 20
g·L -1 was the best for rooting.
Key words:Salvia officinalis;Tissue culture;Rapid propagation
撒尔维亚(Salvia officinalis L.)又名圆丹参、洋
苏叶,为唇形科(Lamiaceae)鼠尾草属(Salvia)植物,
多年生小灌木或半灌木。原产欧洲,我国有少量引
种,为集药用、芳香于一身的植物,全株含香精油或
挥发油,有收敛、祛风的作用,用于治疗消化不良。
撒尔维亚精油亦可作为食用调香剂,用于肉类食品
炖卤、煲汤或香肠、罐头食品、奶制品的调味剂[1]。
国外对撒尔维亚的化学成分及其作用进行了大量的
研究工作,开发了许多相关产品,国内在这方面也有
一定研究[2 ~ 5]。随着植物组培技术日益成熟,组织
培养在科学研究和生产上开辟了令人振奋的多个新
领域,成为举世瞩目的生物技术之一。目前国内外
对同属的 S. splenden,S. miltiorrhiza,S. deserta,S.
nemorosa,S. farinacea 等组织培养进行了大量研究
并已逐渐应用于实际生产中[6 ~ 9],而对于撒尔维亚
组织培养技术仅做过初步探索,离实际应用还有较
大差距[10]。本研究旨在通过设计不同激素配比的
正交试验进行不同外植体的增殖、生根培养研究,建
立撒尔维亚组织培养方法,完善其快速繁殖体系,为
撒尔维亚及鼠尾草属植物的资源开发和利用奠定基
础。
1 材料与方法
1. 1 材料
材料从美国国家种质资源库征集后种植于四川
农业大学药用植物园中,经四川农业大学周永红教
授鉴定为撒尔维亚(S. officinalis L.) ,取种子、叶
片、带芽茎段为外植体备用。
1. 2 方法
1. 2. 1 外植体的处理 3 种外植体均用自来水冲
洗 2 ~ 3 h,经无菌水冲洗 2 次后于超净工作台上用
75 %的酒精消毒 30 s,0. 1 %的 HgCl2 溶液消毒 8
0941
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
2011 年 24 卷 4 期
Vol. 24 No. 4
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2011.04.038
表 1 芽诱导培养基试验的因素水平表
Table 1 Factors and levels of the mediums for bud induction
水 平
因 素
A(IBA)
(mg·L -1)
B(NAA)
(mg·L -1)
C(6-BA)
(mg·L -1)
D(KT)
(mg·L -1)
1 0. 00 0. 00 0. 30 0. 00
2 0. 50 0. 17 0. 80 0. 20
3 1. 00 0. 14 1. 30 0. 40
min,无菌水冲洗 5 ~ 8 次。将叶片切成 1 cm2 的方
形,茎段切成长约 1 cm的带腋芽小段。
1. 2. 2 外植体的接种 将灭菌完毕的外植体置于
无菌滤纸上,吸干水分,接种在不同的芽诱导培养基
上,每个处理接种 3 ~ 4 个外植体,重复 3 次,置于光
照培养箱培养,(25 ± 2)℃;光照时间:12 h /d;光照
强度为 1800 ~ 2500 lx。分别在接种后 10 ,30 和 60
d观察并记录生长情况。
1. 2. 3 芽诱导培养基激素配比 采用四因素三水
平 L9(3
4)正交试验设计,考察植物激素对撒尔维亚
芽诱导及增殖的影响,以 MS 为基本培养基,添加 A
(IBA)、B(NAA)、C(6-BA)、D(KT)4 种激素,激素
和浓度水平见表 1。
1. 2. 4 生根培养基的激素配比 获得一定数量的
增殖苗后,将撒尔维亚苗转接到生根培养基中。以
1 /2MS +蔗糖 20 g·L -1为基本培养基,添加不同浓
度的激素 A1:NAA 0. 10 mg·L
-1、A2:NAA 0. 50 mg
·L -1、A3:NAA 0. 90 mg·L
-1、B1:IBA0. 50 mg·
L -1、B2:IBA 0. 80 mg·L
-1和 B3:IBA 1. 10 mg·
L -1,观察记录数据,20 d 后统计生根率和生长状
况。生根率 = (生根的芽数目 /接种的芽数目)×
100 %。
2 结果与分析
2. 1 外植体的选择
不同撒尔维亚外植体接种培养结果见表 2。从
表中可以清楚地看出:相对于种子和叶片,撒尔维亚
带芽茎段作为外植体成芽效果最好,带芽茎段是撒
尔维亚组织培养快速繁殖的最适外植体(图 1)。
2. 2 芽诱导培养基最优激素配比选择
以带芽茎段为外植体所获得的试验数据及极差
分析结果列于表 3。从芽诱导增殖倍数来看,9 种不
同的激素配比对撒尔维亚的芽诱导影响有一定差
异。极差分析结果表明,各因素的水平改变对芽诱
导的影响不同。因子 A(IBA)的极差最大为 3.
6027,其水平的改变对试验指标的影响最大,因此 A
因子是考虑的主要因素,从均值来看,其第 2 水平所
对应的数值 5. 0000 最大,所以取它的第 2 水平最
好。B(NAA)、D(KT)因素的极差分别为 1. 3333、1.
6667,表明他们的影响能力相近,其中 B 因子的第 1
水平和 D因子的第 3 水平所对应的值最大,均为 3.
6667,故取 B因子的第 1 水平和 D 因子的第 3 水平
最好。因子 C(6-BA)的极差 1. 0000 最小,说明它
的水平改变对试验指标影响最小,以第 2 水平对应
的数值 3. 3333 最大,取它的第 2 水平最好。各因素
对撒尔维亚芽诱导的影响大小顺序为 A(IBA)> D
表 2 撒尔维亚不同外植体接种培养结果
Table 2 The result of different S. officinalis explants after inoculation
外植体 接种数(个) 接种 10 d 接种 30 d 接种 60 d
种子 30 外表有白色絮状物质,
接种时出现粘连,未生长
未诱导出芽 未诱导出芽
带芽茎段 30 50 %诱导出芽 80 %诱导出芽 平均每个外植体成芽 2 ~ 4 个
叶片 30 40 %叶片边缘出现褐化 60 %出现褐化,且部分
褐化处周围透明培养基变黑
全部褐化
图 1 撒尔维亚带芽茎段诱导的芽(A、B分别为接入培养基 10 与 30 d后的生长情况)
Fig. 1 Shoots differentiated from bud in S. officinalis (A and B represented the growth conditions of 10 and 30 days after inoculations,respectively)
19414 期 母贵琴等:撒尔维亚组织培养与快繁技术研究
表 3 不同激素配比对芽诱导的影响结果计算表
Table 3 The results of bud induction based on different hormone ratios
处理号 第 1 列 第 2 列 第 3 列 第 4 列 芽诱导增殖倍数
1 0. 00 0. 00 0. 30 0. 00 2
2 0. 00 0. 07 0. 80 0. 20 3
3 0. 00 0. 14 1. 30 0. 40 3
4 0. 50 0. 00 0. 80 0. 40 7
5 0. 50 0. 07 1. 30 0. 00 4
6 0. 50 0. 14 0. 30 0. 20 4
7 1. 00 0. 00 1. 30 0. 20 2
8 1. 00 0. 07 0. 30 0. 40 1
9 1. 00 0. 14 0. 80 0. 00 0
极差分析结果
总和 因子 水平 1 水平 2 水平 3
A 8. 0000 15. 0000 3. 0000
B 11. 0000 8. 0000 7. 0000
C 7. 0000 10. 0000 9. 0000
D 6. 0000 9. 0000 11. 0000
均值 因子 水平 1 水平 2 水平 3
A 2. 6667 5. 0000 1. 0000
B 3. 6667 2. 6667 2. 3333
C 2. 3333 3. 3333 3. 0000
D 2. 0000 3. 0000 3. 6667
因子 极小值 极大值 极差 R 调整 R'
A 1. 0000 5. 0000 4. 0000 3. 6027
B 2. 3333 3. 6667 1. 3333 1. 2009
C 2. 3333 3. 3333 1. 0000 0. 9007
D 2. 0000 3. 6667 1. 6667 1. 5011
(KT)> B(NAA)> C(6-BA) ,最好的组合方案为
A2B1C2D3。
根据 9 种组合对芽诱导结果进行方差分析(表
4) ,F检验结果表明,4 个因素对芽诱导的影响均未
达到显著水平。
2. 3 生根培养
不同培养基激素配比对生根诱导影响结果见表
5。结果显示,在接种后 20 d 均有白色根长出,30 d
后根长均超过 3 cm,且根系健壮,可以满足移栽要
求(图 2)。较优生根培养基为 A2:1 /2MS + NAA0.
50 mg·L -1 +蔗糖 20g·L -1。
2. 4 炼苗与移栽
将根系生长良好的壮苗在光照培养箱中进行开
口炼苗,保持较高空气湿度使嫩苗逐渐与外界接触,
3 d后取出试管苗,用流水将根部培养基冲洗干净,
移植到蛭石∶腐殖土 = 1∶ 2 的混合基质中,放置到温
表 4 芽诱导正交试验方差分析表
Table 4 Variance analysis of bud induction orthogonal experiment
变异来源 SS df MS F F0. 05(2,2)
A 24. 2222 2 12. 11 15. 57ns 19. 00
B 2. 8889 2 1. 44 1. 86ns
D 4. 2222 2 2. 11 2. 71ns
C(误差) 1. 5556 2 0. 78
总变异 32. 8889 8
2941 西 南 农 业 学 报 23 卷
表 5 不同培养基激素配比对生根的影响
Table 5 Different media hormone ratio of root training effects
处理组合
培养时间
(d) 生根条数
A1 20 1
A2 20 4
A3 20 0
B1 20 1
B2 20 1
B3 20 0
室中进行炼苗,20 d 后移至试验地中种植,30 d 后
统计移栽情况,移栽成活率可达 90 %。
3 讨 论
植物组织培养研究途径主要是通过先诱导愈伤
组织产生不定芽再获得再生植株来实现快速繁殖。
有学者认为外植体经过脱分化产生的愈伤组织容易
产生变异,可以采用外源的细胞分裂素,促使具有顶
芽或带腋芽的茎段启动生长,形成一个微型的多枝
多芽的小灌木丛状结构,这个途径跳过了愈伤组织
阶段,降低了变异的发生,有利于保持原材料的优良
特性[11]。本研究即采用此法,采用撒尔维亚的种
子、带芽茎段和叶片作为外植体,不经过愈伤组织阶
段,直接启动芽的增殖和生长,结果表明利用带芽茎
段作为外植体直接进行芽诱导其诱导率可达 80 %,
为撒尔维亚的快速繁殖提供了新途径。
外植体的褐变是植物组织培养成功的主要障碍
之一[12]。组织培养过程中外植体创口面发生的褐
变,常导致整个外植体变褐死亡,并使培养基颜色转
褐。对于本试验中叶片产生严重褐化可能一方面是
由于成熟叶片是高度分化的组织,其中的次生代谢
产物含量较高所致;另一方面由于在切分叶片的时
候产生伤口,从而使外植体中的多酚类物质暴露于
空气中,被多酚氧化酶等氧化成醌类物质导致褐
化[13]。
植物激素是培养基中的关键物质,在基本培养
基确定的前提下,筛选合适的激素种类和激素配比
是组织培养成功与否的关键。细胞分裂素有促进细
胞分裂和分化,延迟组织衰老,增强蛋白质合成,抑
制顶端优势,促进侧芽生长及显著地改变其它激素
作用地特点。生长素的主要作用在于诱导愈伤组织
的形成,胚状体的产生以及试管苗的生根。试验采
用正交设计试验方式,能够在传统的单因子比较分
析的基础上,容纳更多的因素和水平,同时大大减少
试验的次数,提高准确率。方差分析结果显示四个
图 2 撒尔维亚生根诱导
Fig. 2 Rooting culture in S. officinalis
因素对芽诱导的影响均未达到显著水平,究其原因
可能是试验误差大且误差自由度小(仅为 2) ,使检
验的灵敏度低,从而掩盖了考察因素的显著性[14]。
因此,可直接根据直观分析结果选择最优激素水平
组合。研究结果表明,IBA 对撒尔维亚培养过程中
芽的诱导影响最大,其次为 KT和 NAA,最适培养基
为:MS + IBA0. 50 mg·L -1 + KT0. 40 mg·L -1 + 6-
BA0. 80 mg·L -1。诱导外植体形成不定芽时,一般
使用相对较高的细胞分裂素浓度,与本实验研究结
果一致。
增殖苗生根时一般使用较高浓度的生长素和较
低浓度的细胞分裂素,有的单独使用细胞分裂素也
有很好的效果[15]。有实验证明,试管苗生根时加入
细胞分裂素,不仅不能促进试管苗的生根,反而不利
于试管苗的生根[16]。本研究结果显示,直接使用较
低浓度的生长素即可利于其生根,撒尔维亚最适生
根配方为:1 /2 MS + NAA0. 50 mg·L -1 +蔗糖 20 g
·L -1。
本研究为撒尔维亚的无性繁殖提供了一种高效
方法,有助于短期内提供大量的试管苗,通过人工栽
培扩大资源,确保撒尔维亚资源的可持续利用,同时
也为利用生物技术进行撒尔维亚有效成分的工厂化
生产奠定了基础。
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(责任编辑 李 洁)
4941 西 南 农 业 学 报 23 卷