免费文献传递   相关文献

红花长寿花愈伤组织的诱导和植株再生研究



全 文 :ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.22No.22006February
htp:/zntb.chinajournal.net.cn
长寿花(Kalanchoeblossfeldiana)是景天科伽蓝菜
属的观叶和观花植物,又名寿星花、矮生伽蓝菜、圣诞
伽蓝菜[1]。长寿花,多年生肉质草本,花色有桃红、橙
红、大红、黄和紫等颜色[2],是园林花卉市场中发展最
快的盆花之一。长寿花通常采用扦插繁殖,但使用扦插
法存在繁殖系数低和出苗不整齐等问题。而组织培养
以其繁殖系数高、繁殖周期短、成本较低、可周年进行
大规模生产等优点[3],弥补了长寿花常规繁殖的不足。
而在组织培养中,诱导培养的外植体产生愈伤组织,使
其再分化产生幼小植物体是一项很重要的技术,绝大
多数培养的植物再生植株都是先经过愈伤组织阶
段[4]。
对于长寿花愈伤组织的诱导和植株再生研究,其
报道较少,仅陈利萍等[5]。而采用不同花色品种长寿花
离体培养研究,仅见花序离体培养研究和胚性愈伤组
织的诱导及胚状体再生研究[6,7]。试验则拟以北京植物
园从英国皇家植物园引进的一个红花的长寿花品种为
材料,以茎段和叶片为外植体,对红花长寿花愈伤组织
红花长寿花愈伤组织的诱导和植株再生研究
黄双龙 1,赖钟雄 1,2,林秀莲 1,林玉玲 1,万学锋 1,吴金寿 1,2,柯存祥 2
(1福建农林大学园艺植物生物工程研究所,福州350002;2福建农林大学园艺学院,福州350002)
摘 要:试验采用红花长寿花茎段和叶片作为外植体,在附加不同植物激素组合的培养基中对愈伤组
织的诱导和植株再生进行研究。结果表明:不带叶柄的叶片在MS+2,4-D1.0mg/L+BA0.5mg/L的培养
基上对愈伤组织的诱导和增殖效果最好;在 MS+BA0.25mg/L+2,4-D1.5mg/L+GA0.6mg/L的培养
基上有利于愈伤组织转绿分化;在 MS+NAA0.25mg/L+BA1.5mg/L+GA0.6mg/L的培养基上有利
于丛生芽诱导和增殖;在1/2MS+NAA0.3mg/L+IBA0.7mg/L培养基中生根效果最好。
关键词:红花长寿花;愈伤组织;植株再生
中图分类号:S681 文献标识码:A
CalusinductionandPlantRegenerationinKalanchoeBlossfeldianawithRedFlowers
HuangShuanglong1,LaiZhongxiong1,2,LinXiulian1,LinYuling1,
WanXuefeng1,WuJinshou1,2,KeCunxiang2
(1InstituteofHorticulturalBiotechnology,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002;
2ColegeofHorticulture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002)
Abstract:Thestemsectionsandtheleavesfromtheplantswereusedasexplantsandthecalusinduction
andplantregenerationwereconductedonthemediasupplementedwithdiferentplanthormonecombina-
tionsinKalanchoe blossfeldiana withredflowersinthisexperiment.Theobtainedresultsshowedthat
theMSmediumsupplementedwith1.0mg/L2,4-Dand0.5mg/LBAwasoptimalforthecalusinduction
andpropagationfromleaveswithoutleafstalks;theMSmediumsupplementedwith0.25mg/LBAand1.5
mg/L2,4-Dand0.6mg/LGAwasbeneficialtothediferentiationofgreencalus;andtheMSmedium
supplementedwith1.5mg/LBAand0.25mg/LNAAand0.6mg/LGAwaspropitioustotheinductionand
thepropagationofbudclusters;andthehighestpercentageofrootingwasobtainedonthe1/2MSmedium
adding0.3mg/LNAAand0.7mg/LIBA.
Keywords:Kalanchoeblossfeldianawithredflowers,Calus,Plantregeneration
基金项目:农业部948计划资助项目“植物保鲜相关基因的引进及其在亚热带园艺作物上的应用”(No.991029)。
第一作者简介:黄双龙,男,1982年出生,硕士生。研究方向:园林植物生物技术。通信地址:350002福建省福州金山福建农林大学园艺植物生物工程
研究所。Tel:0591-83789165,E-mail:dbldragon@163.com。
通讯作者:赖钟雄,男,1966年出生,博士,研究员,博士生导师。研究方向:园艺植物生物技术与遗传资源。E-mail:Laizx01@163.com。
收稿日期:2005-11-21,修回日期:2005-11-28。
农业生物技术科学48· ·
中国农学通报 第22卷 第 2期 2006年 2月
htp:/zntb.chinajournal.net.cn
的诱导和植株再生进行探讨,为不同花色品种长寿花
组织培养及其工厂化生产提供借鉴和参考,也为长寿
花其他生物技术方面的研究奠定一定的基础[8]。
1材料与方法
1.1材料
试验材料于2004年2月取自北京植物园,品种为
红花长寿花(代号BJBG201)。在连续晴天3d以上、枝
条无露水时进行取样。
1.2方法
1.2.1外植体的消毒 从完整植株上剪取生长健壮、芽
体充实、洁净且无病虫害的枝条,剪成2~3cm长的带
腋芽和不带腋芽茎段,并剪下带叶柄和不带叶柄的叶
片,获得4种不同外植体。用自来水洗去灰尘和表面微
生物,再用洗衣粉液轻洗表面,流水漂洗30min左右,
沥干后置于干净的烧杯中备用。
在无菌操作台上将预处理过的外植体用 70%酒
精浸泡消毒30s,取出后放入0.1%HgCl2溶液中消毒
5min,然后用无菌水冲洗5~6次,获得无菌材料。
1.2.2培养基 愈伤组织诱导培养基:
01MS+2,4-D1.0+BA0.5(单位mg/L,下同)
02MS+NAA0.1+BA2.0
愈伤组织继代增殖培养基:
03MS+2,4-D1.0+BA0.5
愈伤组织转绿分化培养基:
Ⅰ1MS+BA0.75+2,4-D1.5+GA0.6
Ⅰ2MS+BA0.75+2,4-D1.0+GA0.3
Ⅰ3MS+BA0.75+2,4-D0.5
Ⅱ1MS+BA0.5+2,4-D1.5+GA0.3
Ⅱ2MS+BA0.5+2,4-D1.0
Ⅱ3MS+BA0.5+2,4-D0.5+GA0.6
Ⅲ1MS+BA0.25+2,4-D1.5
Ⅲ2MS+BA0.25+2,4-D1.0+GA0.6
Ⅲ3MS+BA0.25+2,4-D0.5+GA0.3
愈伤组织诱导丛生芽培养基:
第一组:GA因素的分析
Ⅳ1MS+NAA0.25+BA1.5+GA1.0
Ⅳ2MS+NAA0.25+BA1.5+GA0.6
Ⅳ3MS+NAA0.25+BA1.5+GA0.2
Ⅳ4MS+NAA0.25+BA1.5
第二组:NAA因素的分析
Ⅴ1MS+GA0.6+BA1.5+NAA0.25
Ⅴ2MS+GA0.6+BA1.5+NAA0.5
Ⅴ3MS+GA0.6+BA1.5+NAA0.75
第三组:BA因素的分析
Ⅵ1MS+NAA0.25+GA0.6+BA1.5
Ⅵ2MS+NAA0.25+GA0.6+BA1.0
Ⅵ3MS+NAA0.25+GA0.6+BA0.5
丛生芽继代增殖培养基:
ⅦMS+BA1.5+NAA0.25+GA0.6
生根培养基:
Ⅷ11/2MS+NAA1.0
Ⅷ21/2MS+NAA0.5
Ⅷ31/2MS
Ⅷ41/2MS+IBA0.5
Ⅷ51/2MS+IBA1.0
Ⅷ61/2MS+NAA0.3+IBA0.7
以上培养基均附加蔗糖20%,琼脂7%(或琼脂粉
6%),pH值5.8,并在1.1kg/cm2、121℃下消毒20min。
1.2.3培养条件 以上各培养阶段中培养室温度均为
(25±2)℃;对愈伤组织诱导和增殖培养基进行暗培
养处理;对愈伤组织转绿分化培养基分别进行暗培
养和光培养对比处;对愈伤组织诱导丛生芽培养基、
丛生芽继代增殖培养基和生根培养基均进行光培养
处 理 。 光 培 养 处 理 过 程 中 光 照 强 度 均 为
1000~1500Lx,光照时间均为12h/d。
2结果与分析
2.1植株茎段及叶片外植体愈伤组织诱导培养
2.1.1外植体类型对愈伤组织诱导效果的影响 将带
腋芽茎段、不带腋芽茎段、带叶柄叶片和不带叶柄叶
片 4种不同类型的外植体分别置于 MS+2,4-D1.0
+BA0.5愈伤组织诱导培养基中进行暗培养并对比观
察,28d后观察记录结果如表1所示。
由表1可知,诱导红花长寿花愈伤组织的最佳外
植体是不带叶柄叶片切块。虽然 4种外植体在
MS+2,4-D1.0+BA0.5中均能诱导出愈伤组织,但诱导效
果有所区别。带腋芽茎段在MS+2,4-D1.0+BA0.5中获
得的愈伤组织诱导率低,生长势差。究其原因,一方
面可能是腋芽分生能力强,较易直接诱导成芽,另一
方面可能是不适培养基不利于愈伤组织的诱导;而
不带腋芽茎段和带叶柄叶片则比较容易形成愈伤组
农业生物技术科学 49· ·
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.22No.22006February
htp:/zntb.chinajournal.net.cn
诱导作用,配以较低浓度的 BA,其开始萌动时间较
短,只需要7d,且诱导率达到94.10%。而在较高浓度
BA的情况下,NAA对长寿花叶片愈伤组织的诱导
效果则很差,不仅开始萌动的时间较长,而且其诱导
率也极低。在2组试验中外植体开始萌动时均在伤
口边缘出现白色小颗粒状突起,继续培养在28d后
均诱导出淡黄色、表面鲜亮、质地居中、不均匀的愈
伤组织块(图版I—A)。
2.2愈伤组织继代增殖培养
鉴于愈伤组织在诱导培养基中的生长状态表现良
好,笔者初步选取MS+2,4-D1.0+BA0.5作为愈伤组织
继代增殖培养基。试验中将由 MS+2,4-D1.0+BA0.5诱
导出的每块愈伤组织切成大小表面约0.5cm×0.5cm
的4小块,分别接种在继代增殖培养基上进行暗培
养。35d后,材料未出现褐化现象,继代增殖后仍获得
数量较多的淡黄色、表面鲜亮、质地居中、不均匀的
织,但其诱导率均低于75%,所形成的愈伤组织生长
势一般,表面比较暗,容易褐变,可能是不带腋芽的
茎段和带叶柄叶片疏导组织发达,从而促进了生长
素的输送和传递的原因;在不带叶柄叶片切块的诱
导过程中生长较快且不易褐化,28d后获得诱导率为
93.75%的淡黄色、表面鲜亮、质地居中、不均匀的愈
伤组织块。从损伤刺激的角度看,可能与长寿花肉质、
厚实叶片机械损伤表面积大,能更好地与外界进行气
体和营养物质交换从而有利于愈伤组织的诱导有关。
2.1.2外源激素组合对叶片诱导愈伤组织效果的影
响 采用 2,4-D、NAA和 BA3种植物生长调节物质
不同浓度组合,附加在MS培养基中进行暗培养,28d
后统计试验数据,结果如表2所示。
由表2可知,2,4-D对长寿花叶片愈伤组织有强
农业生物技术科学50· ·
中国农学通报 第22卷 第 2期 2006年 2月
htp:/zntb.chinajournal.net.cn
同时,在激素组合、处理数以及统计方法与光培养
条件下不同激素组合的优化过程相同的前提下,笔
者还对比了光暗培养条件对愈伤组织转绿分化的影
响。结果发现,虽然均不易褐变,但在光培养条件下
愈伤组织转绿分化的效果明显好于暗培养条件,而
且其生长速度也较快。
2.4愈伤组织诱导丛生芽
在无菌操作台中,将转绿分化后所获得的愈伤组
织切成大小相当的4小块分别接种于3组(9种)含不
同激素组合的培养基中进行培养,考察不同激素组
合的培养基对愈伤组织诱导丛生芽的影响,结果如
表4所示。
结果表明,9种培养基均能诱导出芽(图版 I—
D);在开始萌动时愈伤组织颜色仍然为淡绿色;从
BA/NAA溶度比值角度来看,比较BA/NAA溶度比
值分别为2、4和6时的诱导效果发现,当BA/NAA
溶度比值为2时,其诱导效果居9种培养基之末,芽
苗长势也较差,当BA/NAA溶度比值为4时,其诱导
率明显提高15%左右,当BA/NAA溶度比值为6时,
其诱导率最高则可达到93.75%左右,苗芽生长良好;
从NAA与GA作用对比来看,不同NAA浓度变化
对于诱导率的影响较大,而不同GA浓度变化对于诱
愈伤组织块(图版I—B)。
2.3愈伤组织转绿分化培养
采用正交试验设计对淡黄色愈伤组织转绿分化培
养基进行优化,选用BA、2,4-D、GA3种激素进行试
验,每种激素3个水平(浓度均为mg/L)。在无菌操作
台中,将继代增殖后的愈伤组织切成大小相当的 4
小块,分别接种在转绿分化培养基上进行光培养。
35d后统计数据如表3所示.所获得的愈伤组织为淡
绿色愈伤组织块(图版I—C)。
直观分析结果表明,3种激素在不同浓度下对愈
伤组织的转绿分化效果不同,因素 A(BA)不同浓度
的诱导效果为 A3>A2>A1,以 A3(即 BA0.25mg/L)
的诱导效果最好,为 90.8%;因素 B(2,4-D)为 B1>
B3>B2,以 B1(即 2,4-D1.5mg/L)的效果为最佳,为
74.2%;因素C(GA)为C1>C2>C3,以C1(GA0.6mg/L
)的诱导率高,为75.0%。由此可知,长寿花愈伤组织
转绿分化最优化的激素组合应为A3B1C1,即BA0.25
mg/L+2,4-D1.5mg/L+GA0.6mg/L。
导率的影响则较小;从GA溶度来看,适当溶度的
GA对于愈伤组织诱导丛生芽有良好的促进作用,但
笔者同时发现,较低溶度的GA或不添加GA的诱导
效果均一般,且所诱导的芽苗数量居中,矮短或比较
矮短,芽苗密集,长势一般,而当GA溶度为1.0mg/L
时,会出现生长过旺,茎明显但偏细等不良生长现
象;综合来看,在 MS+NAA0.25+BA1.5+GA0.6培养基
中能够较早分化出不定芽,启动率和诱导率均最为
理想。
2.5芽苗继代增殖培养
将无菌萌发的愈伤组织诱导的芽苗接种在继代培
养基上,28d后即可长成约2cm小芽,不定芽的增殖
农业生物技术科学 51· ·
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.22No.22006February
htp:/zntb.chinajournal.net.cn
速度较快,平均每个材料可增殖3.60倍,苗芽生长良
好,茎明显而健壮,叶宽厚,色浓绿(图版I—E)。
2.6芽苗生根培养
取分化增殖所得到的高约3~5cm芽苗接种到生
根培养基上进行生根诱导培养,35d后结果见表5。
试验结果显示,适当浓度的NAA和IBA组合有
利于长寿花芽苗生根。在6种生根培养基上培养12d
后,芽苗基部膨大;18~20d后,有少部分在茎基部可
见白色根尖长出,其生根速度较慢,可能与材料前期
培养过程中所用生长素浓度有关;为提高长寿花生
根效率,22d后分别转接到原生根培养基上,35d后
根长可至 1cm左右,但生根的效果有所不同:在
1/2MS+NAA0.3+IBA0.7的培养基中诱导芽苗生根率
最高,达到90%左右,每丛芽苗生根数约为4-8条,且
苗根粗度适宜,出苗成活率高,长势良好(图版 I—
F);在附加中等浓度NAA或IBA的培养基中生根率
在80%左右,苗势一般;在不加任何生长素的1/2MS
培养基中诱导的芽苗生根率在70%左右,苗势劣于
前二者;而在附加较高浓度NAA或较高浓度IBA的
培养基中诱导的根笔直,较细短,生根率较低,均低
于60%,且苗长势不尽很好。
3讨论
在试验中发现,对于红花长寿花不同外植体愈伤
组织的诱导,初步确定不带叶柄的叶片效果最好,但
其具体原因还有待进一步深入研究。而不同激素对
愈伤组织的诱导效果的影响,也初步确定了2,4-D对
长寿花叶片脱分化效果好于NAA,该试验结果与陈
利萍等[5]的结论一致,也证明了在植物组织培养中
2,4-D的启动能力高于NAA[9]。
在愈伤组织转绿分化培养基的优化上,笔者选择
正交试验设计方案进行筛选。试验中虽然在所设计的
MS+BA0.25+2,4-D1.5培养基中愈伤组织转绿分化率达
到97.5%,但直观分析结果表明,对于愈伤组织转绿分
化的最佳培养基为MS+BA0.25+2,4-D1.5+GA0.6。这不
仅提高了试验的正确性和可靠性,也证实了植物细胞
的分化是一个复杂的生理生化过程[10],不同浓度激素
组合有利于愈伤组织转绿分化。另外,从转绿分化过程
中愈伤组织的生长速度看,愈伤组织在暗培养条件下
比光培养条件下生长速度慢。而从转绿分化过程中愈
伤组织的褐变情况看,虽然光照可以增强多酚氧化酶
活性导致褐变[11],但红花长寿花愈伤组织在光培养条
件和暗培养条件下均不易褐变。
从愈伤组织诱导丛生芽过程中的结果来看,适当
的BA/NAA溶度比对于愈伤组织再分化的效果较好,
若比例不当则不利于芽增殖,会出现繁殖系数减小的
现象。而一定的GA浓度对于芽苗的伸长有促进作用,
这一试验结果对于激素组合控制器官形成过程的研究
具有初步意义,但其原因还有待进一步深入研究。
综观试验各个过程笔者发现,对于红花长寿花愈
伤组织的诱导和植株再生,期间经历植株外植体、淡黄
色愈伤组织、绿色愈伤组织、丛生芽直至完整植株,说
明了在长寿花组织培养过程中,其器官发生是可以通
过间接途径来实现的。这一试验结果对于离体条件下
植物器官的发生理论的研究具有初步意义。
参考文献
1 许荣彦.花卉学[M].北京:中国林业出版社,1990.251~252
2 傅贤光.现代花卉栽培实用新技术[M].福州:福建科学技术出版社,
1998.299~300
3 吴林森.不同浓度的外源激素对矮牵牛组织培养的影响[J].林业建
设,2004,(4):25~27
4 崔德才,许培文.植物组织培养与工厂化育苗[M].北京:化学工业出
版社,2003.51~52
5 陈利萍,汪炳良,陈竹君.长寿花叶片愈伤组织的诱导和植株再
生[J].植物生理学通讯,1999,35(6):471
6 李凤兰,胡国富,杜景红,等.长寿花花序芽培养及植株再生[J].东北
农业大学学报,2003,34(3):314~317
7 陈超,王桂兰,田立民,等.长寿花胚性愈伤组织的诱导及胚状体再
生[J].园艺学报,2004,31(2):249~252
8 翟礼嘉,顾红雅,胡苹,等.现代生物技术导论[M].北京:高等教育出
版社,施普林格出版社,1998.241~242
9 裘达文.园艺植物组织培养 [M].上海:上海科学技术出版社,
1986.41~45
10 李艳,王青,李洪艳,等.正交设计在毛白杨组织培养中的应用[J].辽
宁师范大学学报,2004,27(3):96~97
11 韩文军,周宏,何钢.毛竹愈伤组织培养中褐变现象的研究[J].湖南
林业科技,2004,31(3):4~5
(责任编辑:陶冶之)
农业生物技术科学52· ·