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垂盆草组织培养及无性系建立的研究



全 文 :科技信息
垂盆草(SedumsarmentosumBunge)又名地卧茎景天、爬景天、蜈蚣
草等,为景天科,景天属多年生草本植物[1]。垂盆草在我国南北都有分
布。它一般生长在山坡岩石石隙、山沟边、河边湿润处,易栽培,对环境
要求不严,庭院屋后均可种植,也可盆栽。垂盆草可腌菜食用,还有一定
的药用价值。垂盆草全草入药,具有清热解毒等功效,能治痈肿、带状疤
疹、毒蛇咬伤、烫伤、烧伤,肝炎等疾病。垂盆草对环境适应性强,耐粗放
管理,易遭有病虫害,早春返青早,绿色期长,枝叶密集翠绿,花色金黄
鲜艳,因而通常以地被的形式广泛应用于封闭性绿地、护坡、屋顶绿化
等。用垂盆草建植的绿地,杂草难以生长,绿地整齐,颜色一致。最重要
的是垂盆草耐旱,一般除在种植时需人工浇水外,生长期仅靠自然降雨
即可满足生理需要,而且还免去人工割草的繁琐及费用[2]。在垂盆草的
人工栽培中,通常依靠扦插或分株的方法进行,但繁殖效率很低,并且
在北方种植不易获得种子,从而在北方出现了人工繁殖较为困难的现
象。现在植物组织培养技术被广泛应用于科研和生产中,这种培养技术
已经较为成熟,并且操作过程不复杂。因此可以运用愈伤组织培养的方
法对垂盆草进行繁殖,建立无性系,从而解决垂盆草扦插和分株方法繁
殖效率低的问题,以满足垂盆草在绿化、药用和食品等方面应用栽培对
种苗的需要[3]。虽然现在已有垂盆草组织培养研究的报道[4],但迄今未见
垂盆草嫩茎组织培养研究的报道。本实验以生长非常旺盛的垂盆草的
嫩茎为材料,成功地进行了组织培养,并建立了无性系。
1.材料与方法
1.1材料
大连郊区山坡上栽培的生长非常旺盛的垂盆草。
1.2方法
1.2.1材料灭菌
将大连郊区山坡上栽培的生长非常旺盛的垂盆草采回来后,剪掉
叶片,将嫩茎剪段后用流水冲洗 15- 20min后,放到 250ml的磨口广口
瓶中,用 0.05%安利洗涤液振荡洗涤 10min后,用蒸馏水洗至完全没有
泡沫时,移至超净工作台上,用无菌水洗涤 4次,倒入 70~75%乙醇灭菌
约 10s,迅速用无菌水洗涤 3次,再用 0.05%HgCl2溶液振荡灭菌 14min,
接着用无菌水洗涤 6次,再将无菌嫩茎切成约 0.2cm左右的茎段,接种
到相应的固体培养基上,进行愈伤组织的诱导培养。
1.2.2培养条件
以MS和 1/2MS为基本培养基,附加不同浓度的细胞分裂素和生
长素。以MS为基本培养基时,加蔗糖 30g·L-1;以 1/2MS为基本培养基
时,加蔗糖 15g·L-1。培养基胨力强度为 180g·cm-2 [5- 6],pH5.8- 6.0,培养温
度 18- 26℃,光照 12h,1/2MSmg·L-1+IAA0.2mg·L-1+NAA0.5mg·L-1·d-1,
光照强度 2500Lx。
1.3试验方法
1.3.1不同浓度的激素配比对愈伤组织诱导的影响
在超净工作台上,用解剖刀将嫩茎切成长 0.3 cm左右的无芽茎段
后,分别接种到加有不同浓度的 BA、NAA和 GA3的MS培养基上进行
愈伤组织的诱导培养。接种后 40d时观察并统计。试验重复 4次,每个
处理接种 40个材料。
1.3.2不同浓度的激素配比对愈伤组织分化的影响
将上述外观呈浅绿色、质地较为疏松的颗粒状愈伤组织分散为独
立的颗粒状后,接种到以 1/2MS为基本培养基,附加不同浓度的 BA、
NAA和 GA3的培养基上进行分化培养,培养到 20 d左右时可见开始分
化。40 d时观察并统计。愈伤组织分化试验重复 4次,每次处理接种 40
个材料。
1.3.3不同生长素对生根的影响
将上述光照分化培养的不定芽,剪成长 1.5cm左右,至少具有 2个
腋芽的茎段,接种到以 1/2MS为基本培养基,附加不同浓度的 NAA、I-
AA的培养基上进行生根培养,30d时观察统计。生根试验重复了 4次,
每种处理接种 100个材料。
1.3.4试管苗的移栽和移植
把培养着生根试管苗的培养瓶瓶塞打开,放到强度约为 4000 Lx的
光照下炼苗 4d后,用镊子将试管苗取出后,马上用清水洗净基部的培
养基,移栽到下面为肥沃的园土、上面铺着 1层干净河沙的温室苗床
上。移栽后要保持温度 18- 28℃、湿度 90%以上、无直射光的环境条件。
30 d时观察并统计。移栽试验重复了 4次,每次移栽 400株。把在温室
中移栽成活的试管苗于 5月上旬移植到试验材料采集地的山坡上,观
察生长状况。移植试验进行了 3次,每次移植 300株。
2.结果与分析
2.1不同浓度的激素配比对愈伤组织诱导的影响
表 1 不同浓度激素对愈伤组织诱导的影响
注:+++为长势良好;++为长势较好;+为长势一般;- 为不生长。
由表 1可见,在只加不同浓度 BA、GA3和不同浓度的 BA与不同浓
度的 GA3配合的培养基上不能诱导形成愈伤组织,而在不同浓度的
BA、NAA、GA3配合使用时,接种的嫩茎都能够诱导形成愈伤组织。但所
诱导的愈伤组织生长速度及外部形态却差异较大。其中 BA为 0.2mg·L-1,
NAA分别为 0.1mg·L-1,0.2mg·L-1,赤霉素分别为 0.5mg·L-1,1.0mg·L-1两
种培养基上,愈伤组织的诱导率达 100%。但是,从所诱导的愈伤组织的
外观上看,在 BA为 0.2mg·L-1,NAA为 0.1mg·L-1诱导培养的愈伤组织
好于 BA为 0.2mg·L-1,NAA为 0.2mg·L-1的培养基。观察还表明,在 BA
为 0.2mg·L-1,NAA为 0.1mg·L-1赤霉素为 0.5mg·L-1的培养基上所诱导
的愈伤组织不仅生长速度快,外观呈浅绿色的颗粒状,而且质地较为疏
松。一般认为,这种愈伤组织为分化能力较强的愈伤组织。将在上述培
养基上诱导的愈伤组织,在相同的培养基上进行继代培养,形成的愈伤
组织仍为具有分化能力的浅绿色颗粒状愈伤组织。4次重复试验的结果
基本一致。上述说明,MS+BA0.2mg·L-1+NAA 0.1mg·L-1+ GA30.5mg·L-1
垂盆草组织培养及无性系建立的研究
辽宁师范大学生命科学学院 李泽昀 闫艳华 侯和胜
[摘 要]本研究以垂盆草的嫩茎为材料,进行了愈伤组织诱导、愈伤组织分化、不定芽生根、试管苗生根继代培养进行了研究,建立
起垂盆草的无性系。结果证明:MS+BA0.2mg·L- 1+NAA 0.1mg·L- 1+ GA30.5mg·L- 1是诱导嫩茎形成具有分化能力愈伤组织的理想培
养基;1/ 2MS+ BA0.6mg·L- 1+NAA0.1mg·L- 1+ GA30.5mg·L- 1是诱导愈伤组织分化和不定芽分化的理想培养基;1/ 2MSmg·L- 1+ I-
AA0.3mg·L- 1+NAA0.1mg·L- 1是试管苗生根培养的理想培养基;河沙是试管苗移栽的理想基质。移植的试管苗具有长势旺盛整齐、
根系增加 1倍左右、耐干旱等特点。
[关键词]垂盆草 组织培养 无性系建立
BA
mg·L-1
NAA
mg·L-1
GA3
mg·L-1
诱导愈伤
组织数
诱导率
%
愈伤组织
长势
0 0 0 0 0 -
0 0 0.1 0 0 -
0 0 0.5 0 0 -
0 0 1.0 0 0 -
0.1 0 0 0 0 -
0.1 0 0.1 0 0 -
0.1 0 0.5 0 0 -
0.1 0 1.0 0 0 -
0.1 0.1 0 6 15 +
0.1 0.1 0.1 8 20 +
0.1 0.1 0.5 14 35 +
0.1 0.1 1.0 8 40 +
0.2 0 0 0 0 -
0.2 0 0.1 0 0 -
0.2 0 0.5 0 0 -
0.2 0 1.0 0 0 -
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.2
0
0.1
0.5
1.0
0
0.1
0.5
1.0
22
32
40
40
14
32
40
40
55
80
100
100
35
80
100
100
++
++
+++
++
+
++
+++
+++
高校理科研究
520— —
科技信息
这一培养基是诱导垂盆草嫩茎形成具有分化能力愈伤组织的理想培养
基。
2.2不同浓度的激素配比对愈伤组织分化的影响
由表 2可见,在浓度为 0.3mg·L-1的与不同浓度的 NAA和 GA3配
合使用的培养基上愈伤组织不能分化,而在浓度 0.6mg·L-1的 BA与
不同浓度的 NAA和 GA3配合使用的培养基上愈伤组织可以分化出不
定芽。但从愈伤组织的分化率及分化不定芽的长势看,在 1/2MS+
BA0.6mg·L-1+NAA0.1mg·L-1+ GA3 0.5mg·L-1的培养基上,不仅颗粒状愈
伤组织分化率达到了 100%,平均每块愈伤组织的分化不定芽数达 13.2
个,而且分化苗长势好。观察还表明,在这一培养基上诱导培养的分化
苗,均呈嫩绿色丛生状。把已经分化的不定芽从基部剪下后接种到相同
的培养基上进行继代培养,不仅不定芽分化长势旺盛,而且每次继代培
养周期缩短为 30d。每个继代培养的不定芽平均可分化出 21.4个不定
芽,由不定芽继代分化培养的呈丛生状(见图表 1)。4次重复试验,每次
重复试验继代培养 5代的结果基本一致。这说明 1/2MS+ BA0.6mg·L-1
+NAA0.1mg·L-1+ GA30.5mg·L-1培养基是诱导垂盆草愈伤组织分化和不
定芽分化的理想培养基。
表 2 不同浓度激素对愈伤组织分化的影响
注:+++为长势旺盛;++为长势较好;+为长势一般;- 为不生长。
图 1不定芽继代培养的丛生不定芽 图 2不定芽继代培养的丛生不定根
2.3不同生长素对生根的影响
由表 3可见,在不加生长素、只加 1种不同浓度的 IAA或 NAA,不能
诱导生根,而在培养基中同时附加不同浓度的 IAA和 NAA时能诱导培
养材料生根成为试管苗。其中在 IAA浓度为 0.3,NAA浓度为 0.1mg·L-1
的培养基上不定芽生根率达到了 98%、平均每株试管苗的生根数为 14
条,而且试管苗长势旺盛。培养观察还表明,在这一培养基上进行生根
培养,接种后 6d大部分培养材料能形成可见根原基,随后生根试管苗
根系和植株迅速生长,培养至 30d时,除了个别培养材料外,绝大部分
培养材料都能生长成为高 5cm左右、长势旺盛的试管苗(图 2)。4次重
复试验的结果基本一致。把生根试管苗剪成长 1- 1.5cm的茎段,接种到
相同的培养基上进行生根继代培养,经过 25d的培养,又可以培养成为
一代生长旺盛的试管苗,平均每一代繁殖系数为 3.8。4次重复试验,每
次继代培养的结果基本一致。上述说明 1/2MSmg·L-1+IAA0.3mg·L-1
+NAA0.1mg·L-1这一培养基是垂盆草生根培养的理想培养基。
2.4试管苗的移栽和移植
试管苗移栽的统计结果证明:平均移栽成活率为 97.5%。观察表
明,移栽后 13d时可见成活并开始生长。以后前 40d试管苗生长缓慢,
而后生长速度逐渐加快,55- 60d开始迅速生长。这说明河沙是垂盆草
试管苗移栽的理想基质。
试管苗移植的统计证明:移植的成活率为 99.5%。移植后的观察表
明,移栽后前 50d试管苗生长较慢,而后开始迅速生长。与非试管苗相
比,移植的试管苗具有其长势旺盛整齐、根系增加 1倍左右、耐干旱等
特点。
表 3 不同浓度生长素对生根的影响
注:+++为长势好;++长势较好;+为长势一般;- 为不生长。
3.讨论
到目前为止,尽管已有很多愈伤组织培养和快速繁殖的报道[8- 9],但
迄今未见垂盆草愈伤组织培养及无性系建立研究的报道。本研究以垂
盆草嫩茎为外植体,成功地诱导形成了愈伤组织,并且以较高的分化率
分化出不定芽,不仅证明垂盆草的非分生组织细胞也具有全能性,而且
由此建立起了垂盆草嫩茎愈伤组织的无性系。这一方面可以满足生产
上对垂盆草大量种苗的需要,另一方面也为垂盆草的工厂化育苗,培育
大量绿色观赏草坪及转基因研究奠定了技术基础。
对不定芽进行继代培养,1 个不定芽经过 30d的培养能分化出
21.4个不定芽;按照这个速度计算,愈伤组织分化培养年增殖数为
21.412;在生根继代培养中 25d培养 1代,其繁殖系数为 3.8。按照这个速
度计算,生根继代培养年增殖数为 3.814.6;这说明不论采用那种方法进
行繁殖,每年都能繁殖出大量的试管苗,满足人们生产或研究的需要。
与非试管苗相比,移植的试管苗具有其长势旺盛整齐、耐干旱等特
点。可能与以下两点原因有关:一是本研究采用的是生长非常旺盛的植
株为材料,材料本身具有生长旺盛、耐寒的遗传性;二是在培养过程中
使用了较高浓度的生长素。试管苗移植后,生长素仍在发挥着后效作
用,促使形成了发达的根系,使其能够吸收大量的水分和矿物质营养,
从而促进了移植的试管苗出现了生长旺盛和耐寒的性状。
参考文献
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BA
mg·L-1
NAA
mg·L-1
GA3
mg·L-1
分化愈伤
组织数
分化率
%
不定芽
长势
0.3 0.1 0 0 0 -
0.3 0.1 0.1 0 0 -
0.3 0.1 0.5 0 0 -
0.3 0.1 1.0 0 0 -
0.3 0.2 0 0 0 -
0.3 0.2 0.1 0 0 -
0.3 0.2 0.5 0 0 -
0.3 0.2 1.0 0 0 -
0.6 0.1 0 0 0 -
0.6 0.1 0.1 22 55 ++
0.6 0.1 0.5 40 100 +++
0.6 0.1 1.0 31 62 ++
0.6 0.2 0 0 0 -
0.6 0.2 0.1 32 80 ++
0.6 0.2 0.5 19 38 ++
0.6 0.2 1.0 21 42 ++
IAA
(mg·L-1)
NAA
(mg·L-1)
生根率
%
平均生根数
/株
生根苗长势
0 0 0 0 -
0 0.1 0 0 -
0 0.3 0 0 -
0 0.5 0 0 -
0.1 0 0 0 -
0.2 0 0 0 -
0.3 0 0 0 -
0.1 0.1 26 4.3 +
0.2 0.1 34 5.3 ++
0.3 0.1 98 14.0 +++
0.1 0.3 52 8.6 ++
0.2 0.3 46 7.3 +
0.3 0.3 34 6.9 +
0.1 0.5 40 7.4 +
0.2 0.5 31 4.3 +
0.3 0.5 24 3.6 +
高校理科研究
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