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通脱木组织培养与种苗快速繁殖技术体系研究



全 文 :收稿日期:2015-05-17
基金项目:湖南省研究生创新培养专项(CX2015B260);湖南农业大学“大学生创新性实验计划”项目(XCX1507)
作者简介:谭鹏(1991-),女,在读硕士研究生,专业方向:资源植物学;E-mail:695313374@ qq. com。
* 通讯作者:蔺万煌,Tel:0731-84635260,E-mail:linwhat@ 163. com。
通脱木组织培养与种苗快速繁殖技术体系研究
谭 鹏,赵 彥,苏 益,蔺万煌*
(湖南农业大学植物激素与生长发育湖南省重点实验室,湖南 长沙 410128)
摘要 目的:建立通脱木组织培养与种苗快速繁殖技术体系。方法:试验以通脱木幼根、幼茎、幼叶和幼芽为
外植体,以 MS为基本培养基,利用不同的植物激素配比分别进行愈伤组织与丛芽的诱导、丛芽增殖与壮苗、生根诱
导等,从中筛选出适宜的培养方案。结果:以培养基 MS + NAA 3. 0 mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L诱导幼叶的出愈率较高,
效果最好;以培养基 MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L 从愈伤组织诱导产生丛芽,诱导率最高,增殖系数为
3. 17 倍;以培养基 MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L + GA3 0. 1 mg /L可促进丛芽增殖和壮苗;以培养基 1 /2
MS + NAA 0. 3 mg /L诱导生根,生根率达到 90%以上。结论:建立了通脱木种苗快速繁殖技术体系,为通脱木种质
资源保存和规模化生产奠定基础。
关键词 通脱木;组织培养;外植体;快速繁殖;种苗
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2015)12-2480-03
DOI:10. 13863 / j. issn1001-4454. 2015. 12. 006
通脱木 Tetrapanax papyriferus (Hook. )K. Koch
为五加科通脱木属植物,落叶灌木或小乔木,其干燥
茎髓中药称通草,具清热利尿、通气下乳的功效〔1〕。
研究表明通草的利尿作用与钾离子排出有关〔2〕;通
草多糖具有一定抗氧化和调节免疫的作用,能促进
肝脏中的脂肪代谢,降低血脂的功效,并能促进钙的
吸收。因为通脱木种子播种后难以成苗,自然条件
下多以根蘖繁殖及埋根繁殖,且主要发生在春季,受
季节因素影响较大〔3〕。因此,开展通脱木组织培养
研究,筛选种苗组织培养快速繁殖培养条件,为通脱
木种质资源保存和规模化生产奠定基础。
1 材料与方法
2. 1 供试材料 野生通脱木采自湖南省永顺县对
山乡青龙山村,移植于湖南农业大学耘园基地,经湖
南农业大学周朴华教授鉴定为五加科通脱木属植物
通脱木 Tetrapanax papyriferus (Hook. )K. Koch 。离
体组织培养以通脱木幼根、幼茎、幼叶及幼芽为外植
体。
2. 2 试验方法
2. 2. 1 离体培养条件:试验以 MS 为基本培养基,
添加不同浓度的植物激素或生长调节剂。培养基中
琼脂浓度为 0. 7% ~ 0. 8%,蔗糖浓度为 3%,pH 为
5. 8。121℃、25 min 高压湿热灭菌,以 100 mL 三角
锥形瓶或 240 mL组培罐头瓶进行离体培养。培养
条件为温度 22 ~ 26℃,每天光照 14 h,光照强度
1 400 ~ 2 000 Lx。
2. 2. 2 外植体采集与表面消毒:于晴天选取生长
健壮、无病虫害的植株,取幼嫩的叶片、茎段、幼根及
幼芽,在流水条件下将外植体冲洗 30 min,视不同外
植体以 70%酒精进行 10 ~ 30 s 浸泡消毒或棉球擦
拭消毒,再以 0. 1%的升汞消毒 5 ~ 12 min,最后再
用无菌水冲洗 3 ~ 5 次,用无菌滤纸吸干表面的水
分,接种到愈伤组织诱导培养基上。
2. 2. 3 愈伤组织诱导:将经过除菌处理的外植体
分别接种到以下培养基中:① MS +2,4-D 2 mg /L +
KT 0. 2 mg /L;② MS + NAA 1. 5 mg /L + 6-BA 2. 0
mg /L;③ MS + NAA 1. 5 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L;④
MS + NAA 3. 0 mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L;⑤ 1 /2MS +
NAA 3. 0 mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L。在光照培养室中
培养 20 ~ 30 d。
2. 2. 4 芽分化与增殖培养:将获得的愈伤组织或
除菌处理的芽分别接种到以下培养基中:⑥ MS + 6-
BA 1. 0 mg /L;⑦ MS + NAA 0. 1 mg /L + 6-BA 1. 0
mg /L;⑧ MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L;⑨
MS + NAA 0. 1 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L。在光照培养
室中培养 20 ~ 30 d。
2. 2. 5 壮苗培养:将培养好的丛生芽或小苗接种
到以下培养基中:瑏瑠 MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA
1. 5 mg /L + GA3 0. 05 mg /L;瑏瑡 MS + NAA 0. 05 mg /
L + 6-BA 1. 5 mg /L + GA3 0. 1 mg /L;瑏瑢 MS + NAA
0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L + GA3 0. 5 mg /L。在
光照培养室中进行芽苗增殖和壮苗培养 15 ~ 25 d。
2. 2. 6 根诱导培养:将丛芽中生长健壮的芽苗沿
茎基部切下,分别接入以下培养基中:瑏瑣 1 /2MS +
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NAA 0. 3 mg /L;瑏瑤 1 /2MS + NAA 0. 15 mg /L + IBA
0. 15 mg /L;瑏瑥 1 /2MS + IBA 0. 3 mg /L。在光照培养
室中进行生根诱导培养 15 ~ 25 d。
2. 2. 7 炼苗与移栽:当试管苗根长到 2. 0 ~ 3. 0 cm
时,将试管苗转移到炼苗室内,将试管苗于自然光下
放置 3 ~ 5 d,然后打开瓶盖继续放置 2 ~ 3 d,再从瓶
中取出试管苗,洗净附着在试管苗根部的琼脂培养
基,移栽到泥炭土∶河沙∶蛭石按 1∶ 1∶ 1 的体积比配
制成的基质中,定植后浇透水,期间控制温度为 18
~ 25 ℃,空气相对湿度为 80% ~ 90%,培养 2 ~ 3 w
至完全成活后连同营养基质一起移栽到大田中。
3 结果与分析
3. 1 不同消毒时间对外植体的影响 接种外植体
以后每 2 天观察记录各材料的染菌情况。从表 1 中
可以看出不同的消毒时间对根、茎、叶、芽染菌情况
差别很大。对根进行灭菌所需的时间最长,以灭菌
15 min效果最好,其次是茎和叶最佳灭菌时间为 10
min,芽所需的灭菌时间最短,以 6 min 灭菌效果最
好。
表 1 不同消毒时间通脱木外植体染菌情况
材料
消毒时间
/min
接种外植体
数量
染菌外植体
数量
染菌率 /%
幼根 8 18 18 100
10 18 7 38. 89
15 18 0 0
幼茎 8 18 12 66. 67
10 18 0 0
12 18 0 0
幼叶 8 18 5 27. 78
10 18 0 0
12 18 0 0
幼芽 5 18 2 11. 11
6 18 0 0
8 18 0 0
3. 2 不同培养基激素配比对愈伤组织诱导的影响
将叶片切成约 1 cm2 大小,根和茎切成 1 ~ 2 cm
长的小段,经表面消毒后接种于处理的培养基中进
行培养。经统计不同外植体的出愈情况(见表 2),
除根不能诱导出愈伤组织外,幼茎、叶片都能诱导出
愈伤组织,且以培养基④、⑤的出愈率最高,从观察
记录来看培养基⑤虽然出愈率较高,但是从愈伤组
织基部出现了根的分化,而培养基④基本没有发现
根的分化现象,所以愈伤组织诱导最佳培养基为 MS
+ NAA 3. 0 mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L。从试验结果可
以看出诱导愈伤组织最好的材料为幼嫩的叶片,根
不适宜采用组织培养的方法诱导再生植株,这可能
是因为根需要灭菌时间长,对正常根组织造成严重
伤害有关。
表 2 不同培养基激素配比对通脱木外植体
诱导出愈情况
培养基
外植体个数 出愈数 出愈率 /%
根 幼茎 叶片 根 幼茎 叶片 根 幼茎 叶片
① 30 60 80 0 0 0 0. 0 0. 0 0. 0
② 30 60 80 0 0 28 0. 0 0. 0 35. 0
③ 30 60 80 0 24 60 0. 0 40. 0 75. 0
④ 30 60 80 0 40 73 0. 0 66. 7 91. 3
⑤ 30 60 80 0 38 78 0. 0 63. 3 97. 5
注:①MS +2,4-D 2 mg /L + KT 0. 2 mg /L;②MS + NAA 1. 5 mg /L
+6-BA 2. 0 mg /L;③MS + NAA 1. 5 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L;④MS +
NAA 3. 0 mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L;⑤1 /2MS + NAA 3. 0 mg /L + 6-BA
2. 0 mg /L
3. 3 不同培养基激素配比对丛芽诱导的影响 将
叶片诱导出来的愈伤组织转接到不同激素配比的芽
分化培养基中进行丛芽诱导,培养基⑥ ~⑨均能诱
导产生丛芽,培养基⑥的出芽率最低,为 46. 7%;出
芽率最高的是培养基⑧,为 317. 8%,即 MS + NAA
0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L。见表 3。
表 3 不同培养基激素配比对通脱木愈伤组织
诱导丛芽情况
培养基 接种的愈伤组织块数 出芽数 出芽率 /%
⑥ 45 21 46. 7
⑦ 45 89 197. 8
⑧ 45 143 317. 8
⑨ 45 125 277. 8
注:⑥MS + 6-BA 1. 0 mg /L;⑦MS + NAA 0. 1 mg /L + 6-BA 1. 0
mg /L;⑧MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L;⑨MS + NAA 0. 1
mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L
3. 4 赤霉素对试管苗茎伸长的影响 在培养基中
添加不同浓度的 GA3 后,发现随着 GA3 浓度的增
加,通脱木试管苗的茎伸长愈明显,但浓度为 1. 0
mg /L时,通脱木幼苗的茎和叶片细长,生根移栽后
不易成活。试验中以 GA3 浓度为 0. 1 mg /L 时,通
脱木试管苗的叶片生长良好,颜色鲜绿,茎明显伸
长,有利于下一步的生根诱导,移栽后苗的成活率
高。
3. 5 不同培养基激素配比对生根诱导的影响 从
表 4 可以看出,通脱木试管苗生根能力很强,每一种
生根培养基诱导生根的比例都达到了 80%以上。
就生根的情况来看,培养基瑏瑣长出的根数量多、根粗
细长短比较均匀;培养基瑏瑤长出的根相对较短,根生
长慢,且都为肉质根;培养基瑏瑥长出的根细长,根数
量少。因此对于通脱木试管苗的生根,最适合的培
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养基为 1 /2MS + NAA 0. 3 mg /L。
表 4 不同培养基激素配比诱导通脱木
试管苗生根情况
培养基
接种的试管
苗数量
生根的试管
苗数量
生根率 /%
平均每株试管
苗生根数量
瑏瑣 32 29 90. 6 40
瑏瑤 32 32 100. 0 23
瑏瑥 32 26 81. 3 5
注:瑏瑣1 /2MS + NAA 0. 3 mg /L;瑏瑤1 /2MS + NAA 0. 15 mg /L + IBA
0. 15 mg /L;瑏瑥1 /2MS + IBA 0. 3 mg /L
3. 6 炼苗与移载 试管苗洗净移栽入基质,每隔
一天浇水一次,两周后移栽入大田中,移栽后的第一
个月每周浇水一次,之后让其自然生长,试管苗成活
率在 90%以上。
4 结论与讨论
本试验结果表明,从愈伤组织诱导丛芽以培养
基 MS + NAA 0. 05 mg /L + 6-BA 1. 5 mg /L出芽率最
高,以培养基为 1 /2MS + NAA 0. 3 mg /L诱导通脱木
试管苗生根最多,苗成活率高。在生根诱导过程中,
由于 MS培养基中高含量盐分对再生植株生根有一
定的抑制作用,故采用 1 /2MS 培养基生根效果明显
好于 MS培养基。
本试验在外植体消毒过程中,发现以无菌水冲
洗和酒精棉球擦拭可以起到很好的灭菌作用,可以
明显降低污染率,缩短升汞消毒时间从而减少对外
植体的损害。试验以培养基组合 MS + NAA 3. 0
mg /L + 6-BA 2. 0 mg /L诱导通脱木外植体出愈率较
高,且以幼叶作为外植体诱导效果最好。
褐化现象是植物组织培养过程中经常遇到的问
题。本试验在以外植体诱导产生愈伤组织和愈伤组
织继代培养过程中,创伤处分泌一些黑褐色物质。
以根、茎作为外植体比叶、芽更易产生褐化现象,愈
伤组织继代培养次数越多,褐化现象越严重,这可能
与通脱木本身含次生代谢产物(如酚类物质)较多
有关,酚类物质易氧化生成褐色醌类化合物。由于
根不易灭菌、又容易发生褐化现象,因而不宜以根作
为外植体诱导愈伤组织。孙周平等〔4〕的研究表明
延长消毒时间可能对外植体产生伤害作用,以致加
深褐化程度。在培养过程中,通过外植体的选取、培
养基的调整可减轻褐化现象的发生〔5,6〕。有关通脱
木组织培养过程中褐化现象发生机理及其解决措施
仍有待进一步深入研究。
在研究不同赤霉素含量对植株茎伸长的影响过
程中,发现 GA3 对通脱木试管苗的生长和茎的伸长
有明显的作用,这与邹利娟等〔7〕的研究结果相似。
加入 GA3 量超过 0. 1 mg /L 时,植株颜色发生变化,
有轻微玻璃化的趋势。
参 考 文 献
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