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东北连翘组织培养初步研究



全 文 :第 45 卷第 4 期 吉 林 林 业 科 技 Vol. 45 No. 4
2016 年 7 月 JOURNAL OF JILIN FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Jul.,2016
DOI:10. 16115 / j. cnki. issn. 1005 - 7129. 2016. 04. 004
文章编号:1005 - 7129(2016)04 - 0015 - 04 中图分类号:S685. 24 文献标识码:A
东北连翘组织培养初步研究
刘爱萍1,刘润楠2,段加玉3,张 鹏4
(1.吉林省林业技术推广站,吉林 长春 130022;2.吉林省吉森丰华矿业集团有限责任公司,吉林 长春 130021;
3.吉林省森林资源监督管理中心,吉林 长春 130022;4.北华大学,吉林 吉林 132013)
摘要:以东北连翘水培枝条萌发嫩芽为外植体,进行组培快繁技术研究,结果表明:外植体最佳消毒时间为 4 min,
最佳初代培养基为 MS + 2. 0 mg·L -16 - BA + 0. 1 mg·L -1NAA,最佳增殖培养基为 MS + 2. 0 mg·L -16 - BA +
0. 1 mg·L -1 NAA,最佳生根培养基为 1 /2MS + 0. 2 mg·L -1NAA + 0. 2 mg·L -1 IBA。
关键词:东北连翘;组织培养;植物激素
The tissue culture preliminary study of Forsythio mandshurica
LIU Aiping1,LIU Runnan2,DUAN Jiayu3,ZHANG Peng4
(1. Jilin Provincial Forestry Technology Popularizing Station,Changchun 130022,China;2. The Jisen Fenghua Mining
Group Limited Liability Company of Jilin Province,Changchun 130021,China;3. The Forest Resources Supervision and
Administration Centre of Jilin Province,Changchun 130022,China;4. Beihua University,Jinlin 132013,China)
Abstract:The tissue culture rapid propagation technical research was carried by taking tender shoot of hydroponic germina-
tion branches of Forsythio mandshurica as explants. The result showed that the best disinfection time of explant was 4 mi-
nutes. The best initial medium was MS + 2. 0 mg·L -16 - BA + 0. 1 mg·L -1 NAA. The best proliferation medium was
MS + 2. 0 mg· L -1 6 - BA + 0. 1 mg· L -1 NAA. The best rooting medium was 1 /2MS + 0. 2 mg· L -1 NAA +
0. 2mg·L -1 IBA.
Keywords:Forsythio mandshurica;tissue culture;plant hormones
收稿日期:2016—06—12
作者简介:刘爱萍(1972—),女,吉林蛟河人,工程师,
主要从事林业科技与推广工作.
通讯作者简介:张鹏(1978—),男,吉林松原人,讲师,
主要从事森林植物栽培与食品加工方面的教学研究工
作.
东北连翘(Forsythio mandshurica Uyeki)为
木犀科连翘属落叶灌木植物,原产中国辽宁省
凤凰山一带,东北三省均有栽培。东北连翘具
有较高观赏价值,是东北地区早春第一个开花
优良观花灌木[1]。茎、叶、果实、根均可入药,
具有抑菌、抗菌和镇吐、强心、利尿作用。作者
以东北连翘为材料研究组培快繁技术,旨在为
探讨多种繁殖方法提供试验数据。
1 试验材料选择与灭菌
早春选取生长健壮且无异常的东北连翘植
株,剪取枝条室内水培,以萌发嫩芽作为外植体
材料进行试验。先用自来水冲洗干净,再按适
当大小进行分割,放入培养皿或小烧杯中。在
无菌室超净工作台上进行消毒,先用 70%酒精
灭菌 30 s,然后再将外植体分为三组,分别用
0. 1%升汞溶液消毒,再用无菌水漂洗 5 次,每
次 1 ~ 2 min,将灭菌后植物材料放到无菌水中
浸泡,待用。
采用高压灭菌法对接种工具、器皿进行灭
菌。将待灭菌工具、器皿用纸或铝箔包好,置于
121℃、0. 11 Mpa高压灭菌锅内灭菌 15 min,操
作空间和无菌室要定期采用紫外线照射和甲醛
—51—
熏蒸进行消毒灭菌。
2 研究方法
2. 1 培养基配制
本研究采用 MS 培养基为基本培养基,MS
在组培试验中应用最为广泛,主要组成为无机
盐、维生素、氨基酸、有机物、植物激素、糖类、水
和琼脂等一切保证外植体生长发育的营养成
分,同时附加相应植物激素以满足细胞分裂分
化需要[2]。
2. 1. 1 溶解琼脂与蔗糖
准确称取琼脂 6 g,放入烧杯内,加入不超
过 800 mL蒸馏水,在电炉上加热并溶解,要用
玻璃棒不断搅拌;待琼脂溶解后再加入蔗糖
30 g,完全溶解后转移到 1 000 mL 烧杯中待
用。
2. 1. 2 加入 MS培养基母液
用量筒或移液枪准确量取(吸取)各种母
液加入到培养基中,每升 MS 培养基中各种母
液用量见表 1。
表 1 每升 MS培养基中各母液用量
Tab. 1 The each mother liquor dosage of MS medium per litre
序号 母液组分 母液倍数 1000 mL用量 /mL 成分
1 大量元素 20 50 NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、PO4、MgSO4·7H2O
2 微量元素 100 10 KI、Na2MnO4、CuSO4、CoCl2、MnSO4、ZnSO4、H3BO3
3 铁盐 200 5 FeSO4、Na - EDTA
4 有机物 100 10 甘氨酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素 烟酸
5 肌醇 100 10 肌醇
2. 1. 3 加入植物激素
培养基中加入植物激素种类及含量应根据
试验类型及目的灵活调整[3],本次试验所选用
的植物激素为 6 - BA、NAA、IBA。
2. 1. 4 调整 pH值及定容
向已经配置好的 MS培养基溶液中加入蒸
馏水定容至 1 000 mL,再用精密 pH 试纸测试
pH 值,并用 1 mol· L -1 HCl 或 1 mol· L -1
NaOH调整 pH为 5. 8 ~ 6. 0 之间。
2. 1. 5 培养基分装、封口与灭菌
将上述配制好的培养基溶液均匀分装在培
养瓶中,并用棉塞与锡纸封口,在瓶身上做好标
记,再放入高压灭菌锅内加热升压到 0. 05 pa,
打开放气阀放出冷空气,重新升压到 0. 11 pa,
温度 121℃,保持 15 min,然后取出培养瓶,冷
却备用。
2. 2 接种与培养
2. 2. 1 接种
整个接种过程在无菌室超净工作台上进
行,首先将消毒好的外植体置于超净工作台上
待用,在酒精灯旁将培养瓶棉塞取下,用镊子夹
取外植体迅速插入瓶中培养基上,深度约为培
养基高度三分之一,立即塞上棉塞包扎好瓶口;
然后将镊子在酒精灯上灭菌后进行下一次接
种。整个过程要经常用 70%酒精擦拭双手及
接种工具。
2. 2. 2 不同消毒时间处理外植体效果试验
利用氯化汞进行消毒。氯化汞为白色晶
体,颗粒或粉末状,有剧毒,溶于水、醇、醚和乙
酸。在植物组织培养中常作为消毒剂使用,消
毒效果极佳,但是易在植物材料上残留,消毒以
后需要用无菌水进行反复多次冲洗。分别设置
灭菌 4 min、5 min、6 min三组试验,观测灭菌效
果。
2. 2. 3 初代培养
初代培养中植物激素质量浓度配比见表
2。
接种后转入培养室,在人工控制温度和光
照条件下进行培养。本试验中培养室温度为
21℃ ~25℃,光照强度为 1 200 ~ 2 000 lux,每
天光照 12 ~ 14 h,定期观察外植体分化与试管
苗生长状况。
2. 2. 4 继代增殖培养
为探求东北连翘继代增殖培养最佳植物激
素质量浓度配比,经过 15 d 初代培养后,将长
势较好的试管苗剪切成几段,分别接种于不同
质量浓度植物激素配比的继代增殖培养基中,
各植物激素质量浓度见表 3。
—61—
表 2 初代培养中各组植物激素质量浓度配比
Tab. 2 The plant hormones mass concentration ratio of initial medium
培养瓶分组
植物激素质量浓度 /mg·L -1
NAA 6 - BA
α1 0. 1 0. 1
α2 0. 1 0. 5
α3 0. 1 1. 0
α4 0. 1 2. 0
α5 0. 1 3. 0
表 3 继代增殖培养激素质量浓度配比
Tab. 3 The plant hormones mass concentration ratio of initial medium of subculture proliferation medium culture
培养瓶分组
植物激素质量浓度 /mg·L -1
NAA 6 - BA
β1 0. 1 0. 1
β2 0. 1 0. 2
β3 0. 1 0. 5
β4 0. 1 1. 0
β5 0. 1 2. 0
培养条件同初代培养。定期观察增殖与
试管苗生长状况。
2. 2. 5 生根培养
生根培养是对增殖培养获得的丛生芽诱导
生根的培养阶段。以 1 /2MS 培养基为基本生
根培养基,添加不同质量浓度 NAA 、IBA组合,
30 d后统计不同质量浓度植物激素组合下生
根数及生根率。各植物激素质量浓度见表 4。
3 结果与分析
3. 1 不同消毒时间对外植体生长影响
外植体不同灭菌时间试验结果见表 5。
表 4 生根培养激素质量浓度配比
Tab. 4 The plant hormones mass concentration ratio of rooting culture
培养瓶分组
植物激素质量浓度 /mg·L -1
NAA IBA
γ1 0. 2 0. 05
γ2 0. 2 0. 1
γ3 0. 2 0. 2
γ4 0. 2 0. 4
表 5 不同消毒时间外植体污染与试管苗生长状况
Tab. 5 explant pollution and test - tube plantlet growth condition of different disinfection time
消毒时间
/min
接种数
/个
污染数
/个
褐化死亡数
/个
成活率
/%
外植体污染与试管苗生长状况
4 50 7 1 84 轻度污染,试管苗生长健壮,叶片翠绿宽大
5 50 6 3 82 轻度污染,试管苗生长正常,叶片宽度适中
6 50 4 6 80 基本无污染,试管苗生长矮小,叶片窄发黄
—71—
从表 5 中可以看出,消毒时间较短时会造
成外植体轻度污染,但试管苗生长正常或健壮;
消毒时间较长时可以抑制污染,但外植体易褐
化死亡,试管苗矮小,叶片窄、发黄。本试验中,
东北连翘外植体最佳消毒时间为 4 min,成活率
为 84%。
3. 2 最佳初代培养植物激素配比
整理统计初代培养试验数据,结果见表 6。
表 6 初代培养各组生长状况
Tab. 6 Each group growth condition of initial medium
培养基组别 接种数 /个 分化数 /个 试管苗长势
α1 20 15 试管苗矮小发黄
α2 20 16 试管苗矮小发黄
α3 20 19 试管苗粗壮翠绿
α4 20 20 试管苗较粗壮翠绿
α5 20 18 试管苗较粗壮翠绿
从表 6 中可以看出,α3、α4 培养基上外植
体基本分化且无污染,α4 试管苗生长较好,α1、
α2 分化与生长状况相对较差。通过五组对比,
发现最佳培养基为 α4。因此,东北连翘初代培
养最佳植物激素质量浓度配比为 MS +
0. 1 mg·L -1NAA +2. 0 mg·L -16 - BA。
3. 3 最佳增殖培养植物激素配比
整理统计增值培养试验数据,结果见表 7。
表 7 增殖培养各组培养基增殖状况
Tab. 7 The proliferation condition of each medium of proliferation culture
培养基组别 接种数 /个 增殖数 /个 增殖率% 丛生芽长势
β1 20 10 50 丛生芽矮小发黄
β2 20 14 70 丛生芽矮小发黄
β3 20 14 70 丛生芽较粗壮翠绿
β4 20 16 80 丛生芽较粗壮翠绿
β5 20 20 100 丛生芽粗壮翠绿
从表 7 中可以看出,β5 组中增值率为
100%,丛生芽长势最好,粗壮、叶片翠绿。因
此,东北连翘增殖培养最佳植物激素质量浓度
配比 为 MS + 2. 0 mg · L -1 6 - BA +
0. 1 mg·L -1 NAA。
3. 4 最佳生根培养植物激素配比
整理统计生根培养的试验数据,结果见
表 8。
表 8 生根培养各组培养基生根状况
Tab. 8 The rooting condition of each medium of rooting culture
培养基组别 接种株数 /株 形成的总根数 /条 平均根数 /条·株 根长势
γ1 20 65 3. 25 根短、细弱
γ2 20 77 3. 85 根较长、细
γ3 20 105 5. 25 根长、粗壮
γ4 20 81 4. 05 根较长、粗壮
从表 8 中可以看出,γ3 组生根效果最好,
生根率为 100%,生根数量多,根长并且粗壮。
因此,东北连翘试管苗最佳生根植物激素质量
浓度配比为 1 /2MS + 0. 2 mg·L -1 NAA +
0. 2 mg·L -1 IBA。
4 结论
东北连翘组织培养初步试验结果显示,外
植体最佳消毒时间为 4 min,成活率为 84%,由
于东北连翘含有大量酚类化合物,导致外植体
高褐变而死亡,故灭菌时间不(下转第 22 页)
—81—
表 4 不同培养基和激素质量浓度对组培苗生根影响
Tab. 4 The effect of medium and hormone mass concentration on tissue culture seedling rooting
试验编号 培养基 IBA /m g·L -1 生根数 /个 生根率 /% 平均根长 /cm
1 1 /2MS 0. 1 6 46 2. 52
2 1 /2MS 0. 3 5 44 1. 73
3 1 /2MS 0. 5 3 39 3. 19
4 1 /2MS 1. 0 3 27 2. 91
5 1 /3MS 0. 1 6 59 2. 80
6 1 /3MS 0. 3 6 76 3. 75
7 1 /3MS 0. 5 5 55 3. 13
8 1 /3MS 1. 0 4 51 2. 83
从表 3 中可以看出,在 1 /2MS培养基中试
管苗基部启动较快,15 d 出现白色点状愈伤组
织,愈伤不断增大,后在愈伤上出现根状物;但
根状物易脱落,实为连接在愈伤组织上,并不是
真正意义上的根。在 1 /3MS 培养基中愈伤出
现量较少,其中 6 号生根培养基中试管苗生根
率最高,达到 76%,平均生根数为 6 条,根长达
到 3. 75 cm。
3 结论与讨论
通过两种类型外植体诱导试验发现,不同
激素配比对沙冬青不同外植体在诱导过程中的
影响不尽相同。种子萌发苗茎段在 MS +
1. 0 mg·L -16 - BA +0. 3 mg·L -1NAA中诱导
率最 高,MS + 0. 5 mg · L -1 6 - BA +
0. 3 mg·L -1NAA 对 1 a 生苗茎段诱导效果最
好。增殖阶段最佳培养基为 MS +0. 5 mg·L -1
6 - BA + 0. 3 mg· L -1 NAA。在生根培养中
1 /3MS培养基比 1 /2MS 培养基更为适合,在添
加 0. 3 mg·L -1 IBA 的 1 /3MS 培养基中,生根
率可达 76%。
关于沙冬青组织培养报导以往多集中于通
过先形成愈伤组织,再形成不定芽[5 ~ 7]。而利
用腋芽诱导丛生芽,只经过再分化过程即可分
化丛生芽,能最大限度地保持良好遗传稳定性,
从而减少变异率。
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28 - 30.
(上接第 18 页)能过长;最佳启动分化与生长
的初代培养基植物激素质量浓度配比为 MS +
2. 0 mg·L -16 - BA + 0. 1 mg·L -1NAA,外植
体分化率可达 100%,试管苗生长状况良好;最
佳增殖培养基植物激素质量浓度配比为 MS +
2. 0 mg·L -16 - BA + 0. 1 mg·L -1 NAA,增值
率为 100%,丛生芽粗壮、叶片翠绿;最佳生根
培养基植物激素质量浓度配比为 1 /2MS +
0. 2 mg·L -1NAA + 0. 2 mg·L -1 IBA,生根率
为 100%,生根数量多,根长并且粗壮。
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