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大叶杨组培快繁体系的建立



全 文 :第44卷 第2期
2015年4月
湖 北 林 业 科 技
Hubei Forestry Science and Technology
Vol.44,No.2
Apr.,2015
大叶杨组培快繁体系的建立*
彭言劼(1) 李明勇(2) 赵亚津(1) 庞旭凤(1) 宋春草(1) 熊瑞婷(1) 杜克兵(1)
(1.华中农业大学园艺林学学院 武汉 430070;2.湖北省林业调查规划院 武汉 430079)
摘 要: 以大叶杨幼嫩的带腋芽茎段为试材,建立以腋芽诱导途径为基础的植株组培快繁体系。结果表明:大叶杨腋芽
诱导的最适宜培养基为 MS+NAA0.1 mg/L+6-BA0.1 mg/L,接种30 d,腋芽萌发率可达100%;最适宜增殖培养基为 MS
+NAA0.1 mg/L+6-BA2.0mg/L,培养30 d,增殖系数可达4.0,幼苗生长健壮;最佳生根培养基为1/2MS+NAA0.1
mg/L+IBA0.2 mg/L,培养30 d,平均生根达4条,平均根长为4.7 cm。
关键词: 大叶杨;组织培养;腋芽诱导;快繁体系
中图分类号:S722.3+7;Q813.1+2   文献标识码:A   文章编号:1004-3020(2015)02-0013-04
Establishment of Tissue Culture System of Populus lasiocarpafrom Its Axilary Bud Induction
Peng Yanjie
(1) Li Mingyong(2) Zhao Yajin(1) Pang Xufeng
(1) Song Chuncao Xiong Ruiting
(1) Du Kebing(1)
(1.Colege of Horticulture and Forestry Sciences,Huazhong Agricultural University Wuhan 430070;
2.Investigation and Planning Institute of Hubei Forestry Wuhan 430079)
Abstract: Using tissue culturing of young stem nodes with axilary buds,the rapid propagation system of Populus lasio-
carpawas established.The results showed that the explants growing on pure MS medium had a germination rate of
31.3%.The optimal medium for axilary bud induction was MS+NAA0.1 mg/L+6-BA0.1 mg/L,and on which the ger-
mination rate was 100%at the 30th day after inoculation.The optimal medium for proliferation culture was MS+NAA0.
1 mg/L+6-BA2.0mg/L,and on which the multiplication index was 4.0and the shoots were strong at the 30th day after
inoculation.The optimal medium for rooting was 1/2MS+NAA0.1 mg/L+IBA0.2 mg/L,and on which the rooting rate
was 100%and the average root number was 4 and the average root length was 4.7 cm at the 30th day after inoculation.
Key words: Populus lasiocarpa ;tissue culture;axilary bud induction;rapid propagation system
  大叶杨Populus lasiocarpa 属于杨柳科Sali-
cacae杨属大叶杨派Leucoides的一种植物,是杨
属植物中最古老最原始的树种之一,为中国特有的
乡土树种,原产于华中地区,仅在湖北、陕西、四川、
贵州和云南省有野生种分布,国外无野生种群分
布[1-2]。大叶杨适宜海拔600~2 800m的山地,
具有较高的生态价值,其高山地区的适生性是山地
杨树育种的优良基因资源。但是,迄今大叶杨仍处
于野生状态,未得到有效保护与利用。因此,开展
大叶杨种质资源的保存与利用研究具有重要意义。
已有研究显示,大叶杨扦插成活率极低,不同
生根剂处理的枝插成活率均为零,根插成活率亦低
于15%。嫁接成活率相对较高,但对砧木要求特
殊,目前仅发现山地杨与其具有较高的亲和性[3]。
这些都对大叶杨种质资源的保存造成一定困难。
组织培养是快速高效繁殖、保存种质资源的重要方
法。然而,目前大叶杨尚无这方面的报道。本研究
以湖北省大叶杨优良单株为试材,开展组织培养研
究,建立高效组培快繁体系,以期为我国大叶杨优
良种质资源的保存和利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
从湖北省宜昌市樟村坪林场,东经111°4′~
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* 收稿日期:2015-11-05
基金项目:华中农业大学大学生创新基金项目“湖北优良乡土树种大叶杨的组培快繁技术研究”(A014)。
湖 北 林 业 科 技 第44卷
111°13′,北纬31°11′~31°18′,平均海拔1 100m选
择大叶杨优良单株,截取健壮的休眠枝条,带回实
验室水培催芽。
1.2 无菌材料的获得
将带腋芽的茎段置于饱和的洗衣粉溶液中浸
泡10min,取出洗净后用流水冲洗1.5h,并用蒸
馏水润洗3遍,再于超净工作台中消毒。消毒方法
为:先用70%的酒精浸泡30s,随后用无菌蒸馏水
冲洗2遍,再用0.1%升汞溶液浸泡5min(期间不
断晃动),接着用无菌蒸馏水冲洗6次,所获得的材
料即为无菌的外植体。将带腋芽的茎段切成长
1.5cm左右的小段(带1个腋芽),接种于腋芽诱
导培养基中,进行腋芽诱导培养。
1.3 腋芽诱导
基本培养基选择杨树组织培养中最常用的
MS培养基(pH=5.8)[4],选用6-BA 4个浓度水
平(0.1,0.5,1.0,2.0mg/L)和 NAA 2个浓度水
平(0.1,0.5mg/L),以及不含任何激素的 MS培
养基,共设计9种处理(表1),每处理4次重复,每
重复接种4个外植体。在对黑杨派杨树组培的研
究中发现,虽然BA与NAA的比值高有利于芽的
诱导,但无NAA的培养基诱芽效果不及含有少量
NAA的培养基[5],故本试验中均不设单一激素处
理。培养条件为光照强度为1 500~2 000lx,温度
(25±2)℃,光照时间16h/d。接种10d后统计污
染率与褐化率,30d后统计腋芽萌发率。其中,污
染率(%)=污染的茎段数/接种的总茎段数×
100%;褐化率(%)=褐化的茎段数/接种的总茎段
数×100%;腋芽萌发率(%)=腋芽萌发的茎段数/
接种的茎段数×100%。
表1 不同激素配比对大叶杨腋芽诱导的影响
编号
NAA
/(mg·L-1)
6-BA
/(mg·L-1)
萌发率
/%
IC1  0.0  0.0  37.5±7.2c
IC2  0.1  0.1  100.0±0.0a
IC3  0.1  0.5  75.0±10.2ab
IC4  0.1  1.0  87.5±7.2a
IC5  0.1  2.0  50.0±10.2b
IC6  0.5  0.1  75.0±14.4abc
IC7  0.5  0.5  25.0±10.2c
IC8  0.5  1.0  93.8±6.3a
IC9  0.5  2.0  75.0±10.2ab
 注:不同字母表示P<0.05的差异显著水平,下同。
1.4 增殖培养
将诱导萌发的腋芽切下,接种于增殖培养基中
进行增殖培养。以 MS作为基本培养基,选用
6-BA 3个浓度水平(0.5,1.0,2.0mg/L)和 NAA
3个浓度水平(0.05,0.1,0.25mg/L),共9个处理
(表2),采用完全随机试验设计,每处理5次重复,
每重复接种3~4个腋芽,30d后统计增殖系数及
生长情况。其中,增殖系数=30d有效芽数/接种
芽数。
表2 不同激素配比对大叶杨增殖的影响
编号
NAA
/(mg·L-1)
6-BA
/(mg·L-1)
增殖系数 生长状态
PM1  0.05  0.50  2.40±0.23c 长势弱
PM2  0.05  1.00  3.53±0.31ab 生长健壮
PM3  0.05  2.00  2.73±0.74bc 簇状芽
PM4  0.10  0.50  1.95±0.06cd 长势弱
PM5  0.10  1.00  2.60±0.17c 长势弱
PM6  0.10  2.00  4.00±0.31a 生长健壮
PM7  0.25  0.50  1.45±0.16d 长势弱
PM8  0.25  1.00  1.95±0.12cd 长势弱
PM9  0.25  2.00  2.52±0.13c 长势弱
1.5 生根培养
将增殖培养后高约2.0cm的幼苗切下,接种
于生根培养基中进行生根培养。采用1/2MS培养
基为基本培养基,激素选用 NAA 2个浓度水平
(0.1,0.2mg/L)和IBA 3个浓度水平(0.1,0.2,
0.4mg/L),共6种处理(表3),每处理3次重复,
每重复接种4棵苗。30d后统计生根数量及根长。
表3 不同激素配比对大叶杨生根的影响


IBA
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
根系数量
/条
根系长度
/cm
根系
状态
R1  0.10  0.10  3.3±0.3bc 4.2±0.2b 白色
R2  0.10  0.20  1.7±0.3e 1.8±0.2d 褐色
R3  0.20  0.10  4.0±0.0ab 4.7±0.2ab 白色
R4  0.20  0.20  2.7±0.3cd 3.3±0.1c 白色
R5  0.40  0.10  4.7±0.3a 5.3±0.4a 白色
R6  0.40  0.20  2.3±0.3de 2.1±0.3d 褐色
1.6 数据分析
试验中的所有数据采用Excel2003软件进行
处理,用SAS9.0进行方差分析和多重比较。
2 结果与分析
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第2期 彭言稢,等:大叶杨组培快繁体系的建立
2.1 不同激素配比对大叶杨腋芽诱导的影响
接种10d后,腋芽诱导培养的茎段污染率为
3.81%,褐化率为3.47%。外植体接种后,约7d
腋芽明显膨大,12d后腋芽开始萌发,部分外植体
基部膨大形成黄绿色愈伤组织(图1A)。30d时
统计结果显示,外植体腋芽萌发率最低的培养基为
IC1,仅为31.3%。6种培养基(IC2~IC4、IC6、
IC8、IC9)的腋芽诱导率达到了75%以上,且相互
之间差异不显著(P>0.05)。其中,IC2的腋芽萌
发率最高,达到100%,且茎段生长正常,叶片鲜绿
(表1,图1A)。方差分析显示,6-BA及其与NAA
的交互作用对腋芽诱导的影响达到极显著水平(P
<0.01),而NAA的影响不显著(P>0.05)。随着
6-BA浓度的升高,萌发的腋芽茎段几乎不伸长,呈
丛生状。综合萌发率与腋芽生长性状,选择IC2
(NAA 0.1mg/L+6-BA 0.1mg/L)为大叶杨腋
芽诱导的最适培养基。
图1 大叶杨腋芽诱导、增殖培养、生根培养的生长情况
A:腋芽诱导30d;B:增殖培养20d;C增殖培养60d;D:生根培养30d
2.2 增殖培养
增殖培养过程中,幼苗在叶柄处产生腋芽,同
时在基部切口处分化出不定芽(图1B),或者基部
膨大形成愈伤组织,再从愈伤组织分化不定芽(图
1C)。9种培养基对增殖效果的影响极显著(P<
0.01)。方差分析显示,NAA、6-BA对增殖效果的
影响皆达到极显著水平(P<0.01),两者的的交互
作用对增殖效果的影响也达到显著水平(P<
0.05)。在NAA浓度不变的情况下,随着6-BA浓
度的增加,增殖系数呈上升趋势。6-BA/NAA浓
度的比值在20以上的3种培养基(PM2,PM3,
PM6)的增殖系数显著高于其他组合(P<0.05)。
两者的比值达到40时(PM3),导致幼芽长势弱,节
间生长不明显,芽成簇状芽。9种培养基中,PM6
的增殖系数最高,达到4.0,且芽苗生长健壮(图
1C),故认为 PM6(NAA 0.1mg/L + 6-BA2.0
mg/L)为大叶杨的最适增殖培养基。
2.3 生根培养
培养7d后,幼苗逐渐从基部生出不定根,30
d时6种培养基中,幼苗生根率皆为100%(表3)
(图1D)。当IBA浓度相同时,0.1mg/L的 NAA
(R1,R3,R5)对生根的促进作用显著大于0.2mg/
L的NAA(P<0.05)。生根效果最好的是R3和
R5,两者间差异不显著(P>0.05)。R5的生根条
数最多(4.7根),平均根长也最长(5.27cm)(表
3),但基部膨大形成愈伤组织,炼苗时易造成根系
折断。R3的生根条数为4条,平均长度为4.7cm
(表3),且根系分支发达(图1D),幼苗生长健壮。
因此,选择R3(NAA0.1mg/L+IBA0.2mg/L)培
养基为大叶杨最适生根培养基。
51
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湖 北 林 业 科 技 第44卷
3 讨论
利用组织培养进行种质资源离体保存,不仅能
在短时间内获得大量的无性系,而且有占据空间
小,节约土地资源和降低保存成本等优势[6]。目
前,已有许多物种利用组培进行种质资源离体保存
的报道,例如葡萄[7]、柑桔[8]等,也有大量杨树组织
培养快繁的报道,如箭杆杨[6]、钻天杨[9]、山新
杨[10]等。本研究以大叶杨腋芽诱导途径建立了较
高效的组培快繁体系,实现了大叶杨利用组培方法
进行种质资源的离体保存。
NAA已被报道普遍使用于杨树及其他植物
的组织培养中,对培养结果影响显著,而大叶杨腋
芽诱导的方差分析结果表明,NAA对诱芽效果的
影响不显著(p>0.05),试分析原因可能是本研究
中NAA浓度取值范围太小,NAA的诱芽效果在
此范围内差异不显著,亦可能是大叶杨对NAA不
敏感。后者与全永寿等[3]用不同生根剂处理大叶
杨枝条进行扦插无成活的情况相符。
除了激素的种类和浓度对植物产生的影响外,
激素间的不同配比对组培效果的影响也很重要。
于志水等[5]在黑杨派杨树的组培体系研究中发现,
6-BA和NAA的比值对芽诱导具有调控作用,比
值越大越有利于芽诱导。本研究增殖培养中观察
到的相似的情况。高比值(20以上)的组合对芽的
诱导有明显的促进作用,在比值相同,激素浓度不
同时也有相似的效果(PM2与PM6)(表2)。但
是,过高浓度的6-BA(PM3)会造成芽苗长势弱,基
部叶片大,节间生长不明显,形成簇状芽。这种丛
生芽不仅在继代操作中不易切割开,而且在后来的
培养中易畸形或玻璃化[11,12]。
生根是组织培养中的一个关键环节,生根是否
成功可以决定能否得到一棵完整的植株。而大叶
杨扦插繁殖几乎不能成活,原因可能是不易生根。
本研究采用了两个促进生根的措施解决了这个问
题,一是使用无机元素减半的1/2MS作为基本培
养基促进侧根的发育[13];二是采用IBA与 NAA
两种促进生根的激素组合。付成华[14]在对常绿杨
生根培养时发现,过高浓度的IBA会使根系纤细,
毛状根少,基部产生膨大的愈伤。本研究中在IBA
浓度达到0.4mg/L(R5)时,植株基部膨大,根系
细,分支少,而在0.2mg/L的IBA(R3)中生长的
植株根系粗壮,分支发达(图1D)。
参 考 文 献
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(责任编辑:郑京津)
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