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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第10期
太 行 菊［Opisthopappus taihangensis（Ling）Sh-
ih］是菊科太行菊属多年生草本植物，为我国太行山
区特有珍稀物种，仅见于豫、晋、冀三省交界的太
行山区［1，2］。由于生境独特，分布区域狭窄，繁殖
能力弱，加之人为的大量挖掘采摘，太行菊现处于
濒危状态，已被列为国家珍稀濒危保护植物及河南
收稿日期 ：2014-04-21
基金项目 ：河南科技学院博士科研启动基金项目（201010612002），河南教育厅科学技术研究重点项目（14B210005）
作者简介 ：赵元增，男，博士，副教授，研究方向 ：细胞工程与遗传育种 ；E-mail ：yuanzengzh@126.com
无机盐用量调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响
赵元增  单长卷
（河南科技学院生命科技学院，新乡 453003）
摘 要 ： 以太行菊不定芽为材料，通过调整 MS 培养基中大量元素、微量元素、铁盐、Ca2+、K+ 的用量与配比，研究 MS 培
养基不同的无机盐用量水平对太行菊不定芽增殖和生长的影响。结果表明，太行菊不定芽的增殖与生长适应较高含量的 MS 大量
元素，降低培养基中的 MS 大量元素用量，不定芽分化数量减少，增殖系数降低，并且不定芽长势弱，叶片出现黄枯。单独加倍
MS 培养基中的 K+（KNO3 与 KH2PO4）含量，可促进太行菊不定芽的增殖与生长，不定芽增殖系数明显高于对照及其他处理。增加
或降低 MS 培养基中的 Ca2+ 含量，对太行菊不定芽的增殖与生长影响不大 ；去掉培养基中的微量元素，不定芽的增殖与生长明显
受到抑制，不定芽分化数量减少，且不定芽的叶片枯死严重。减半培养基中的铁盐含量，对不定芽的生长影响较小 ；但加倍培养
基中的铁盐含量，对不定芽的增殖和生长均产生强烈的抑制作用。
关键词 ： 太行菊 不定芽 离体培养 增殖系数
Effect of Adjustment for Inorganic Salt Contents on Adventitious Buds
Proliferation and Growth of Opisthopappus taihangensis in vitro
Zhao Yuanzeng Shan Changjuan
（School of Life Science and Technology，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003）
Abstract: The effect of different content of MS medium inorganic salts, including macro-element, micro-element, ferric salts, Ca2+
and K+, on Opisthopappus taihangensis adventitious buds proliferation and growth were investigated using adventitious buds of Opisthopappus
taihangensis as test materials. The results showed that the medium containing a relatively higher content of MS macro-element was more suitable
for adventitious buds proliferation and growth of Opisthopappus taihangensis. The proliferation and growth of Opisthopappus taihangensis
adventitious buds, which were tiny and weak, and many of adventitious buds leaves became yellow or brown, were inhibited on the medium with
reduced content of MS macro-element. The adjusted medium with doubled content of KNO3 and KH2PO4 could facilitate the growth and prolif
eration of Opisthopappus taihangensis adventitious buds ；it showed the best performance on the proliferation and growth of adventitious buds
among all treatments in the study. The adjustment, whether the Ca2+ content increased or decreased in media, had little effect on the proliferation
and growth of Opisthopappus taihangensis adventitious buds. The proliferation and growth of Opisthopappus taihangensis adventitious buds was
inhibited on the proliferation medium without any micro-element. The proliferation and growth of adventitious buds was strongly inhibited on the
proliferation medium containing a twofold content of ferric salts, but slightly affected on the medium with a half content of ferric salts.
Key words: Opisthopappus taihangensis Adventitious buds Culture in vitro Propagation coefficient
省重点保护植物［1，2］。与传统药用野菊相比，太行
菊具有更好的保健或药用功效，其整株的开发利用
潜力巨大［3，4］。近年来，出于对太行菊资源保护与
综合开发的需要，对太行菊的遗传多样性［5，6］、生
殖生物学［7-10］、远缘杂交等［11-16］的研究和报道逐
渐增多。但对太行菊离体繁殖方面的研究极少，仅
2014年第10期 129赵元增等：无机盐用量调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响
见姚连芳等［17］、王建博等［18］两篇报道。这些研究
中均以 MS 培养基为基本培养基，侧重于太行菊的
形态发生与植物生长调节剂的作用，而对于培养基
中的基本成分组成（特别是无机盐）对太行菊离体
培养的作用，国内外尚未见报道。由于太行菊多生
长于向阳山谷的裸露崖壁或岩石的缝隙中，所处生
境土壤稀少，有机质、全氮含量较低，钙含量较高［19］。
基于太行菊的独特生境，其生长发育对各种无机盐
的需求可能存在特殊性，MS 基本培养基的无机盐
含量水平对太行菊的生长发育并不一定适宜。为此，
本试验探讨 MS 培养基不同无机盐含量水平对太行
菊不定芽增殖与生长的影响，旨在建立高效的太行
菊繁育体系，为太行菊种质资源的保护和开发利用
奠定基础，同时对于太行菊的引种驯化与栽培也有
借鉴意义。
1 材料与方法
1.1 材料
太行菊采自新乡关山国家地质公园，接种材料
为太行菊无菌不定芽。
1.2 方法
1.2.1 培养基 在 MS 基本培养基的基础上，保持
其他组成成分用量不变，仅对培养基中的无机盐
按照表 1 所示进行含量水平调整。所有培养基中均
加 入 蔗 糖 30 g/L， 琼 脂 粉 4.6 g/L，6-BA 0.4 mg/L，
NAA 0.1 mg/L，pH 调整为 5.8。
表 1 培养基编号及其无机盐用量
培养基编号 无机盐用量调整 培养基编号 无机盐用量调整
Ⅰ -1（对照） 基本 MS Ⅲ -4 2 倍 KNO3、KH2PO4
Ⅱ -1 2 倍 MS 大量元素 Ⅲ -5 2 倍 KNO3、KH2PO4、CaCl2·2H2O
Ⅱ -2 1/2 倍 MS 大量元素 Ⅳ -1 不加微量元素
Ⅱ -3 1/4 倍 MS 大量元素 Ⅳ -2 2 倍微量元素
Ⅲ -1 1/2 倍 CaCl2·2H2O Ⅴ -1 1/2 倍铁盐
Ⅲ -2 2 倍 CaCl2·2H2O Ⅴ -2 2 倍铁盐
Ⅲ -3 4 倍 CaCl2·2H2O
1.2.2 接种与培养 在超净工作台上，选择长势且
大小一致的太行菊不定芽块，将其切成 1 cm3 大小，
然后将芽块分别接种于以上各培养基中，每种培养
基接种 20 瓶，每瓶接种 3 块。接种时不定芽块基部
嵌入培养基，不定芽生长点外露。
培养温度 24-26℃，光照强度 1 500-2 000 lx，
光照时间 12 h/d。
1.2.3 调查项目与方法 接种后 7 d 观察、记录不
定芽开始增殖的情况，以后定期观察不定芽的增殖
情况及其长势。接种培养 40 d 时，记录每个处理的
接种不定芽块总数、芽块大小、不定芽长势（不定
芽的叶色、叶片长度、叶片枯死情况等）等结果。
然后将增殖后的不定芽块切割成与接种时的一致大
小（1 cm3），统计各处理增殖后芽块的分割总块数，
并计算各处理的增殖系数 ：不定芽增殖系数 = 增殖
后芽块的分割总块数 / 接种芽块总数。
2 结果
2.1 培养基中大量元素用量对太行菊不定芽增殖
与生长的影响
培养基中 MS 大量元素的不同使用量，对太行
菊不定芽的增殖与生长状况产生较大影响（表 2）。
由表 2 可见，在 MS 基本培养基（Ⅰ -1）与大
量元素加倍的培养基（Ⅱ -1）中，芽块均产生大量
不定芽，不定芽增殖系数与芽块大小相近，均达到
较大值 ；并且不定芽生长正常，芽块中很少存在枯
死的叶片。两者稍有差异的是，在大量元素加倍的
培养基上（Ⅱ -1），不定芽较大且生长更为茁壮，有
较多的不定芽的叶片长度达到 5-10 mm，有些可
达 15-17 mm。当降低培养基中的大量元素用量时
（Ⅱ -2 和Ⅱ -3 培养基），芽块上新分化的不定芽数
量减少，增殖系数降低，芽块变小，芽块表面出现
颗粒状的愈伤组织，不定芽的增殖受到抑制。此外，
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第10期130
随着培养基中大量元素用量的降低，不定芽的长势
变差，芽体纤小，叶片枯黄，芽块中变褐枯死的不
定芽数量增多。特别是在 1/4 倍 MS 大量元素的培养
基上（Ⅱ -3），不定芽生长几乎停滞，叶片细小卷曲
且多呈水浸状，淡黄至黄褐色，有些不定芽块甚至
整个枯死。
表 2 大量元素不同用量对太行菊不定芽的增殖与生长的影响
培养基编号 MS 大量元素用量 不定芽增殖系数 芽块直径（mm） 芽块中枯叶多少 叶片长度（mm）
Ⅰ -1 基本 5.44 25-30 ++ 4-8
Ⅱ -1 2 倍 5.52 25-30 + 5-10
Ⅱ -2 1/2 倍 3.61 18-22 +++ 2-4
Ⅱ -3 1/4 倍 2.36 13-18 ++++ 2-4
“+”表示芽块中几乎无枯死叶片 ；“++”表示芽块中夹杂少量黄褐色的枯死叶片 ；“+++”表示芽块中夹杂中等数量的黄褐色的枯死叶片 ；“++++”表示芽块
中存在大量黄褐色至褐色的枯死叶片，甚至整个芽块枯死。下同
2.2 培养基中Ca2+、K+ 用量对太行菊不定芽增殖
与生长的影响
为了进一步弄清 MS 大量元素中哪种无机盐对太
行菊不定芽的增殖与生长影响更大，我们调整了培
养基中的 KNO3、KH2PO4、CaCl2·2H2O 用量。太行
菊不定芽在各培养基上的增殖与生长状况，见表 3。
表 3 Ca2+、K+ 不同用量对太行菊不定芽的增殖与生长的影响
培养基编号 Ca2+、K+ 用量 不定芽增殖系数 芽块直径（mm） 芽块中枯叶多少 叶片长度（mm）
Ⅰ -1 基本 MS 5.44 25-30 ++ 4-8
Ⅲ -1 1/2 倍 Ca2+ 5.17 25-30 + 4-8
Ⅲ -2 2 倍 Ca2+ 4.81 22-30 ++ 4-8
Ⅲ -3 4 倍 Ca2+ 4.61 22-30 ++ 4-8
Ⅲ -4 2 倍 K+ 7.82 26-35 + 5-10
Ⅲ -5 2 倍 Ca2+ 与 K+ 6.58 26-35 ++ 5-10
由表 3 可知，与对照（Ⅰ -1）相比，单独改变
培养基中的 CaCl2·2H2O 用量，对太行菊不定芽的
增殖与生长影响相对较小。在 CaCl2·2H2O 用量减
半（Ⅲ -1）、加倍（Ⅲ -2）与 4 倍（Ⅲ -3）的培养基上，
接种芽块均分化产生大量不定芽，不定芽增殖系数、
芽块大小及不定芽长势都与对照相差不大。这表明
太行菊不定芽的增殖与生长可适应较广范围的 Ca2+
浓度变化，MS 基本培养基中 CaCl2·2H2O 的正常用
量或减半即可满足其生长发育的需要。
单独加倍培养基中的 K+（KNO3 与 KH2PO4）用
量，对太行菊不定芽的增殖与生长有明显的促进作
用。当培养基中 K+（KNO3 与 KH2PO4）用量加倍时
（Ⅲ -4 培养基），不定芽的增殖系数达到最大（7.82），
明显高于对照（Ⅰ -1），也高于Ⅲ -5 培养基中 Ca2+
与 K+ 同时加倍时的增殖系数（6.58）。并且在该培
养基中，分化产生大量不定芽，不定芽大小均一，
生长旺盛，叶色浓绿，芽块中几乎无黄化枯死的叶
片。多数芽块直径在 30 mm 左右，有些芽块甚至
达到 35 mm。当培养基中 Ca2+、K+ 用量同时加倍时
（Ⅲ -5 培养基），不定芽的增殖与生长状况稍差，不
定芽分化数量减少，芽块中出现少量黄褐色或褐色
枯死的叶片。
2.3 培养基中微量元素用量对太行菊不定芽增殖
与生长的影响
与对照（Ⅰ -1）相比，将培养基中的 MS 微量
元素全部去除或将其用量加倍，对太行菊不定芽的
增殖与生长都不利（表 4）。两者都将导致不定芽增
殖系数大幅降低，芽块变小，不定芽长势变差。特
别是在 MS 微量元素全部去除的培养基中（Ⅳ -1），
不仅不定芽分化数量减少，并且不定芽生长停滞，
小的不定芽叶片卷曲，水浸透明，较大的不定芽多
数叶片黄化，芽块中出现大量黄褐色至褐色的枯死
的叶片。相比而言，加倍培养基中的微量元素用量
（Ⅳ -2），对太行菊不定芽的生长影响相对较小。在
Ⅳ -2 培养基上，虽然分化产生的不定芽数量也大幅
减少，但不定芽叶色淡绿，生长正常，芽块中仅夹
2014年第10期 131赵元增等：无机盐用量调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响
杂少量黄化枯死的叶片，不定芽生长状况好于去除
MS 微量元素的处理。
2.4 培养基中铁盐用量对太行菊不定芽增殖与生
长的影响
在 MS 铁盐用量不同的培养基上，太行菊不定
芽的增殖与生长状况（表 5）显示，减半或加倍培
养基中的铁盐用量，对太行菊的不定芽增殖与生长
均产生不利影响。与对照（Ⅰ -1）相比，当铁盐用
量减半（Ⅴ -1）时，致使不定芽分化数量减少，芽
块变小，增殖系数降低。但不定芽生长基本正常，
芽体大小、芽块中枯叶多少等状况与对照相似。当
培养基中的铁盐用量加倍（Ⅴ -2）时，不仅不利于
芽的分化，不定芽的生长也明显受到抑制，绝大多
数的不定芽纤小，叶片长度只有 3-5 mm，并且叶片
卷曲，水浸状透明，叶尖、叶缘尤为严重。此外，
在铁盐加倍的培养基中，芽块中出现大量黄褐色至
表 4 微量元素用量对太行菊不定芽的增殖与生长的影响
培养基编号 微量元素用量 不定芽增殖系数 芽块直径（mm） 芽块中枯叶多少 叶片长度（mm）
Ⅰ -1 基本 MS 5.44 25-30 ++ 4-8
Ⅳ -1 无微量元素 3.43 20-22 ++++ 3-5
Ⅳ -2 2 倍微量元素 3.94 20-25 ++ 4-8
表 5 铁盐用量对太行菊不定芽的增殖与生长的影响
培养基编号 铁盐用量 不定芽增殖系数 芽块直径（mm） 芽块中枯叶多少 叶片长度（mm）
Ⅰ -1 基本 MS 5.44 25-30 ++ 4-8
Ⅴ -1 1/2 倍铁盐 3.72 20-25 ++ 4-8
Ⅴ -2 2 倍铁盐 3.39 20-25 ++++ 3-5
褐色的枯叶，致使整个芽块颜色暗淡，毫无生机。
3 讨论
在植物的离体繁殖中，培养基中无机盐含量是
影响培养物增殖与分化的重要因素之一。针对不同
植物对无机盐需求的差异，研究者开发出了不同的
高盐培养基（如 MS、B5、N6 等培养基）、中盐培养
基（如 Nitsch 培养基）和低盐培养基（如 White 培
养基），分别用于不同植物类型、不同形态发生方式、
不同培养阶段的无机盐需求［20］。对太行菊离体培养
的研究很少，在已有研究中，研究者均采用 MS 培
养基作为基本培养基［17，18］。从理论上讲，MS 培养
基的大量元素浓度较高，微量元素及有机成分齐全
而丰富，适用于许多植物的增殖培养。因此，在对
某种植物无机盐需求未知的情况下，研究者常常采
用 MS 培养基作为离体培养的基本培养基。该法虽
简便可行，但未必对所培养植物是最适宜的。MS 培
养基中的无机盐含量是否最适宜于太行菊的离体培
养，还未见报道。
由于太行菊多生长于裸露崖壁或岩石的缝隙，
所处生境土壤稀少，多为风化的石灰岩与枝叶腐殖
质构成的混合物［19］。在这样的生境中，供太行菊生
长发育所需要的无机盐种类和含量相对贫乏，据此
推测，MS 培养基的高无机盐水平也许并不适宜太行
菊的生长发育。为此，本研究首先对培养基中的 MS
大量元素用量进行了加倍、减半及 1/4 倍处理。试
验结果表明，降低培养基中的大量元素用量，对太
行菊不定芽的增殖与生长均不利，特别是在 1/4 倍
大量元素用量的条件下，不定芽生长几乎停滞，且
枯死严重。相反，加倍培养基中的大量元素含量更
有利于不定芽的生长与增殖。在自然界中，处于石
缝中的太行菊能够正常生长，并未出现枯萎死亡，
太行菊是如何从有限且贫瘠的生境中获取生长所需
的 N、P、K 等大量元素的，也许测定太行菊的生境
基质成分有助于解决这一问题。在太行菊的人工栽
培与驯化中，提供丰富的 N、P、K 等大量元素供给，
也许更有利于太行菊的生长。
太行菊生长的岩石缝穴主要由石灰岩构成，有
机质和全氮的含量较低，而全钙的含量较高［19］。通
过调整 MS 培养基中 Ca2+（CaCl2·2H2O）用量，发
现降低或提高 Ca2+ 用量对太行菊不定芽的增殖与生
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第10期132
长影响较小，即使在 4 倍 CaCl2·2H2O 用量的条件
下，太行菊不定芽也能基本正常生长。这表明，在
较高钙含量的生境条件下，太行菊已适应较广范围
的 Ca2+ 浓度变化，在高 Ca2+ 浓度下也能正常生长发
育。除石灰岩风化产物外，太行菊生境中还有较多
的腐化枝叶，这必将增加土壤中的 K+ 含量，太行菊
应当喜好 K+ 丰富的基质条件，试验结果印证了这一
点。加倍培养基中的 K+（KNO3 与 KH2PO4）用量，
对太行菊不定芽的增殖与生长具有十分明显的促进
作用，在本试验所有的处理中，该培养基上的太行
菊不定芽的增殖与生长状况表现最好。这表明 K+ 在
太行菊的生长发育中起重要作用，在其引种驯化时，
适当加大钾肥的供给，应当有利于太行菊的生长。
在植物的离体培养中，微量元素对形态发生的
影响较大，而对已分化器官的生长影响相对较小，
在一些简化的培养基中，微量元素可以部分或全部
省略掉，有时并无显著的影响［21］。在本研究中，全
部去除培养基中的 MS 微量元素，不仅使太行菊不
定芽分化数量减少，不定芽的生长也受到严重抑制，
不定芽生长停滞甚至枯死。这表明对于太行菊的离
体培养，微量元素不仅为不定芽的分化所必需，对
不定芽的正常生长也是必不可少的。
4 结论
在太行菊不定芽的增殖培养中，太行菊更喜
好较高浓度的大量元素环境，降低培养基的大量
元素用量，对太行菊不定芽的增殖与生长十分不
利，而在基本 MS 与加倍 MS 大量元素用量的培养
基上，太行菊不定芽的增殖与生长相对较好，并且
两处理间的差异不大。提高或降低培养基中的 Ca2+
（CaCl2·2H2O） 用 量， 对 太 行 菊 不 定 芽 的 增 殖 与
生长影响较小。单独加倍培养基中的 K+（KNO3 与
KH2PO4）用量，对太行菊不定芽的增殖与生长有明
显的促进作用，在太行菊不定芽的增殖培养中，可
以选择 K+（KNO3 与 KH2PO4）用量加倍的改良 MS
培养基作为其增殖与生长的基本培养基。培养基中
的 MS 微量元素对于太行菊不定芽的增殖与生长是
必不可少的，去除培养基中的微量元素将使不定芽
分化数量减少，生长停滞，甚至枯萎死亡。相对而
言，将培养基中的微量元素用量加倍，虽然不利于
不定芽的分化，但对芽的生长影响较小。以 MS 基
本培养基的铁盐用量为基准，降低培养基中铁盐用
量，不利于不定芽的分化增殖，但对其生长影响不大。
加倍培养基中的铁盐用量，对太行菊不定芽的增殖
与生长均产生强烈的毒害作用，致使不定芽分化数
量减少，生长受阻，甚至引起大量不定芽枯萎死亡。
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（责任编辑 马鑫）