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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(2):97-102
大蒜（Allium sativum L.）属于葱属葱科家族，
是最重要的蔬菜作物之一，可用于烹饪和医疗。近
年来，由于其具有抗氧化、癌症预防、肝脏保护、
免疫调节和降低心血管疾病等功能［1-3］，其保健和
药用价值已被广泛研究 ；大蒜含有超过 2 000 种生
物活性组分［4］，还含有高浓度含硫化合物，如大
蒜素［5］。
栽培大蒜是无性繁殖作物，由于其性器官不育，
大约 10% 的收获作物用于接下来的大田作物生产，
且长期无性繁殖导致鳞茎易感染多种病毒，造成大
蒜种性退化，使品质降低产量下降。微繁技术可用
来加速无性繁殖以生产大量的健康脱毒植株 ；并用
于大量无性繁殖植物材料的低温贮藏［6］。
植物细胞组织培养技术在植株再生和品种改良
方面起到重要作用。近年来研究者主要以鳞茎［7-11］、
气生鳞茎［12］或花苞［13，14］等为外植体进行体外培养，
建立了较为完善的组织培养体系。宝坻大蒜“六瓣
红”是津沽名优特产，1973 年宝坻大蒜种植面积被
列入国家计划并出口东南亚等国家，但宝坻大蒜的
微繁研究相对滞后，主要以发芽叶［15，16］、花梗［17］
等为外植体初步建立了植株再生体系，后期的试管
苗移栽及大田评估鲜见报道。本研究在李转春等［16］
的体系基础上，进一步优化植株再生体系，提高了
再生效率，并对移栽后的植株进行细胞学研究和田
收稿日期 ： 2014-07-25
基金项目 ：天津市农委重点项目（5KN13001），天津师范大学应用开发研究基金项目，天津市科委面上项目（14JCYBJC29900）
作者简介 ：范宝莉，女，硕士，高级实验师，研究方向 ：细胞遗传学 ；E-mail ：fbl1216@126.com
通讯作者 ：王振英，女，博士，教授，研究方向 ：植物抗性分子生物学 ；E-mail ：skywangzy@mail.tjnu.edu.cn
宝坻大蒜再生体系优化及性能评估
范宝莉  王珍  任春雪  顾增惠  刘晓颖  王振英
（天津师范大学生命科学学院，天津 300387）
摘 要 ： 通过对分化培养基和生根培养基进行优化，完善了宝坻大蒜再生体系，确定最佳分化培养基为 MS+6-BA 5.0 g/L+
NAA 1.0 g/L，最佳生根培养基为无激素的 MS 培养基。对再生植株进行细胞学鉴定及田间评估，未发现染色体变异，再生植株田间
特性有利于提高光合效率。
关键词 ： 宝坻大蒜 ；再生植株 ；叶夹角 ；鳞茎
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.02.014
Optimization and Performance Evaluation of the Regeneration System
of the Baodi Garlic
Fan Baoli Wang Zhen Ren Chunxue Gu Zenghui Liu Xiaoying Wang Zhenying
（College of Life Science，Tianjin Normal University，Tianjin 300387）
Abstract ： The regeneration system of Baodi garlic was improved by optimizing the differentiation medium and rooting medium. The
optimal differentiation medium was MS +6-BA 5.0 g/L + NAA 1.0 g/L and the best medium for rooting was MS medium without hormones. No
chromosomal aberration was observed according to the results of the cytological identification and field assessment of the plant regeneration. The
field features indicated the improvement of the photosynthetic efficiency of the plant regeneration.
Key words ： Baodi garlic ；plant regeneration ；leaf angle ；bulb
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.298
间评估，为宝坻大蒜微繁技术的完善和种质创新奠
定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
植物材料为宝坻大蒜“六瓣红”。
1.2 方法
1.2.1 外植体的消毒 大蒜的鳞茎于 4℃冷藏 2 周
以激活发芽过程，选取生长健壮、无病虫害的大蒜
蒜头，剥去外面鳞叶，流水冲洗 20 min 左右，用蒸
馏水冲洗 1 遍，0.1% 的升汞消毒 10 min，无菌水冲
洗 3 次，滤纸吸干，再将其放在 75% 的无水乙醇中
消毒 10 min，用无菌水冲洗 3 次，滤纸吸干，备用。
1.2.2 微繁体系各培养基组分 参照李转春［16］的
方法略作改动，并对分化培养基和生根培养基进行
筛选和优化（表 1）。以 MS 培养基为基本培养基，
添加不同种类和浓度的激素，pH 值为 5.8 ；高温高
压灭菌 20 min ；待冷却至 60℃时，分装到 200 mL
的组培瓶中，每瓶约 40 mL，封口备用。
表 1 微繁体系培养基组分
培养基类型
激素含量 /（mg·L-1）
2，4-D KT 6-BA NAA GA
诱导及继代培养基
（MS 基础培养基）
1.5 0.5 0 0 0
分化培养基 1
（MS 基础培养基）
0 0 3.0 0 0
分化培养基 2
（MS 基础培养基）
0 0 0.1 1.0 0
分化培养基 3
（MS 基础培养基）
0 0 5.0 1.0 0
生根培养基 1
（MS 基础培养基）
0 0 0 0 0
生根培养基 2
（MS 基础培养基）
0 0 0 2.0 0
生根培养基 3
（MS 基础培养基）
0 0 1.0 0.5 0
接种前，紫外消毒 30 min。切取大蒜发芽叶，
接入愈伤组织诱导培养基，放于人工气候箱中，日
温 25℃，夜温 20℃暗培养。
每隔 20-25 d 继代 1 次，选取继代 2 次的愈伤
组织转入分化培养基，每瓶 10 块，每个处理 20 瓶，
共设 3 个处理。培养条件为日温 25℃，夜温 20℃，
光强 1 500 Lx，光照时间 14 h/d。将分化出不定芽的
绿苗转入生根培养基，诱导生根，生根培养基共设
3 个处理，记录生根时间及生根率。
1.2.3 试管苗的驯化及移栽 生根后的试管苗，待
其长到 3 片真叶、生根 3-4 条时，室温开瓶炼苗，
7-10 d 后从试管中取出，洗去根部培养基将其移栽
至灭菌的珍珠岩、蛭石和泥炭土（1∶3∶6）中，移
栽后保持日温 25℃，夜温 15℃，在组织培养室中放
置 30 d 壮苗，之后移栽到大田。
1.2.4 细胞学研究 为了确定本研究中大蒜愈伤组
织途径再生植株的遗传稳定性，取不同再生阶段分
生组织（愈伤组织、分化后的不定芽、试管苗根尖）
进行细胞学观察。将不同材料固定于卡诺固定液中，
1 mol/L HCl 60℃水解 8 min，卡宝品红染色 8 min，
压片镜检。
1.2.5 田间数据评估 随机选取田间种植的栽培大
蒜植株以及再生植株各 30 株，进行数据测量及生理
生化指标测定，计算平均值。
株高 ：植株收获后，测量植株基部到最高的叶
片的距离。叶夹角 ：收获后，测量植株倒 3 叶与茎
的锐角角度。叶间距 ：收获后，测量植株倒 2 叶与
倒 3 叶之间的距离。鳞茎直径 ：用游标卡尺测量收
获植株鳞茎直径。
叶绿素含量 ：田间栽培 16 周后，对栽培大蒜、
再生植株分别进行取材，用打孔器在第 3 片叶子的
4-6 cm、6-8 cm 和 8-10 cm 叶段分别进行打孔，将
打下来的小圆片分别装入管中，标记 1，2，3 管，
向每管中加入浸提液（丙酮∶乙醇 =1∶1）10 mL，
放置在黑暗条件下 72 h，分别测量每管在 663、645
nm 处的分光光度值，计算叶绿素含量。每管重复测
量 3 次，取平均值。
2 结果
2.1 试管苗的形成
大蒜发芽叶接种 28 d 左右可以诱导出愈伤组织；
将继代两次的愈伤组织接入分化培养基，每瓶 10 块
愈伤组织，每处理 20 瓶，共设 3 个处理 ；分化后的
苗接入生根培养基，每处理 50 管，共 3 个处理。试
管苗形成过程如图 1 所示，愈伤组织分化率见表 2，
生根率见表 3。
2015,31(2) 99范宝莉等：宝坻大蒜再生体系优化及性能评估
基 3 的分化率达到了 50%，而分化培养基 1 的分化
率为 26%，分化培养基 2 的分化率为 35%，当愈伤
组织分化培养 39 d 后，分化培养基 3 的分化率达到
了 100%，分化培养基 1 为 68%，分化培养基 2 为
80%。最终分化培养基 1 的分化率为 74%，分化培
养基 2 的分化率为 94%。结果表明，分化培养基 3
的分化率最高，且分化速度快。细胞分裂素可促进
细胞生长和分化，诱导不定芽的形成。因此，适当
提高细胞分裂素与生长素的浓度比，有利于不定芽
的分化。
将分化后的健壮苗移入生根培养基中，由表 3
可见，生根培养基 1 中在 6 d 左右即可生根，48 d
后生根率 91.1%，根系发达且均为实生根（图 1-E）；
生根培养基 2 中 9 d 左右生根，最终生根率 63.3%，
根系少，主要形成小鳞茎（图 1-F）；生根培养基 3
中的生根速度最慢（图 1-G），且最终生根率仅为
32.1%。因此，选用不添加任何激素的 MS 培养基为
最佳生根培养基。
2.2 试管苗的炼苗及移栽
生根后的试管苗，待其长到 3 片真叶、生根 3-4
条时，室温开瓶炼苗，7-10 d 后将小植株从试管中
取出（图 2-A），洗去根部培养基将其移栽至灭菌
的珍珠岩、蛭石和泥炭土（1∶3∶6）中（图 2-B），
A B C D
E F G
A ：外植体 ；B ：愈伤组织 ；C ：不定芽 ；D ：芽伸长 ；E-G ：试管苗
图 1 试管苗形成过程
表 2 不同培养基对分化率的影响
分化天数 /d
分化率 /%
分化培养基（1） 分化培养基（2） 分化培养基（3）
3 0 0 0
6 0 0 0
9 0 0 6
12 0 4 12
15 2 18 24
18 14 20 30
21 20 30 44
24 26 35 50
27 44 42 70
30 52 48 78
33 58 62 92
36 62 72 96
39 68 80 100
42 70 90 100
45 70 92 100
48 74 94 100
表 3 不同培养基对生根率的影响
生根天数 /d
生根率 /%
生根培养基（1） 生根培养基（2） 生根培养基（3）
3 0 0 0
6 2.2 0 0
9 17.7 4.4 0
12 22.2 11.1 0
15 24.4 11.1 2.2
18 26.6 24.4 4.4
21 28.8 31.1 4.4
24 31.1 33.3 6.6
27 37.7 40.0 11.1
30 44.4 46.6 17.7
33 64.4 55.5 22.1
36 75.5 57.8 28.8
39 80.0 60.0 31.1
42 85.5 63.3 32.1
45 88.8 63.3 32.1
48 91.1 63.3 32.1
大蒜发芽叶横切为 2 mm 左右薄片（图 1-A）接
种 1 周后，外植体表面结构疏松，周围组织变成浅
黄色，有一定的光泽。接种 2 周后，有微小的愈伤
组织颗粒形成。接种 4 周左右，外植体表面已经形
成雪花状、质地疏松的愈伤组织（图 1-B）。
将愈伤组织接入继代培养基，选择继代 2 周的
愈伤组织分别接入 3 种分化培养基，在分化培养基
中首先形成绿点和嫩芽（图 1-C），最终形成健壮
的苗（图 1-D）。每天观察分化情况，每 3 d 记录数
据，计算分化率。第一次出现绿点的先后顺序分别
为分化培养基 3、2 和 1，时间分别为 8、11 和 16
d。从表 2 可以看出，分化培养 24 d 后，分化培养
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.2100
移栽后保持日温 25℃，夜温 15℃，在组织培养室中
放置 30 d 壮苗，之后移栽到大田（图 2-C），移栽成
活率在 95% 以上。
图 4 显示了两种大蒜植株形态（图 4-A，图 4-B）及
再生植株鳞茎状态（图 4-C，图 4-D）。普通栽培大
蒜的株高、叶夹角和鳞茎直径较再生植株大，叶间
距与叶绿素含量较再生植株小。再生植株叶夹角小，
上部直立，透光率高，可以为中下部叶片提供更多
光照，提高植株净光合速率 ；叶间距大利于增强通
风透光性，光合活性增强 ；叶绿素含量高，能够提
高光合作用效率，利于植株生长。再生植株鳞茎直
径稍小于普通大蒜，但蒜瓣紧实，分瓣情况为典型
的四六瓣，符合宝坻大蒜特征。
A B C
图 2 试管苗炼苗
2.3 细胞学试验结果
为了检验试管苗的遗传稳定性，对组织培养不
同时期以及正常栽培的大蒜根尖进行细胞学分析。
图 3 显示了栽培大蒜根尖不同时期染色体以及试管
苗形成不同时期染色体观察结果。试管苗不同时期
染色体数目及形态结构正常，每个时期随机选取 10
个视野（不重复），每个视野观察 100 个细胞，所观
察的细胞样本数量至少为 1 000 个，未观察到染色
体异常现象，说明本研究的培养体系既利于试管苗
生长，提高了试管苗形成比率，又不影响试管苗的
正常发育，未发生遗传变异现象。
2.4 田间数据评估
随机选取了栽培大蒜和再生植株各 30 株，测
量了成熟植株的株高、叶夹角、叶间距、鳞茎直径，
测定了叶片叶绿素含量，计算平均值，数据见表 4。
A B C
D E F
G H JI
A-C ：栽培大蒜根尖染色体，A ：前期，B ：中期，C ：后期 ；D-F ：试管苗
根尖染色体，D ：前期，E ：中期，F ：后期 ；G-J ：不同时期染色体，G ：
栽培大蒜根尖中期染色体，H：愈伤组织中期染色体，I：不定芽中期染色体；
J ：试管苗根尖后期染色体，标尺为 20 μm
图 3 栽培大蒜根尖及试管苗不同时期染色体
表 4 田间试验数据
株高 /cm 叶夹角 /º 叶间距 /cm 鳞茎直径 /cm 叶绿素含量 /（mg·g-1）
栽培大蒜 58.71 20.43 1.61 2.81 0.51
再生植株 58.15 20.06 1.64 2.52 0.88
A B C D
A ：栽培大蒜叶片 ；B ：再生植株叶片 ；C，D ：再生植株收获的鳞茎
图 4 成熟的大蒜叶片及鳞茎
3 讨论
组织培养方法是大蒜等无性繁殖作物在短期内
大量繁殖的有效途径，优化组织培养体系能够提高
大蒜的再生效率，改善再生植株品质，最终用于作
物育种改良。本研究在前人的经验基础上，进一步
优化组织培养体系，改良分化培养基和生根培养基
激素配比，大大提高了分化效率和生根效率，并缩
短了分化及生根时间。Motte［18］认为芽再生是微繁
过程中很重要的一步，富含细胞分裂素的芽诱导培
养基利于不定芽的形成。本研究在前期工作的基础
上，进一步提高了细胞分裂素含量，增加了细胞分
2015,31(2) 101范宝莉等：宝坻大蒜再生体系优化及性能评估
裂素与生长素的浓度比，从而缩短了分化时间，提
高了分化效率。利用无激素的 MS 培养基诱导生根，
利于实生根的形成。本研究对微繁过程的不同阶段
分生组织进行细胞学观察，未发现异常染色体。
再生植株性能评价中最为重要的是大田性能的
评估，以确保其是否优于传统作物。前期的研究主
要集中于实验室中再生体系的优化，有关大蒜再生
植株在大田种植中的性能评估报道较少，还未见宝
坻大蒜的相关报道。本研究首次报道了宝坻大蒜在
大田种植中以及鳞茎成熟后的相关指标，进一步完
善了宝坻大蒜再生植株的特性评价。再生植株与普
通大蒜植株相比，叶夹角减小、叶间距与叶绿素含
量增大，这些特征有利于更好地利用光能，提高光
合效率，进一步提高产量。王元东、吕丽华等［19，20］
认为叶夹角小的植株，上部叶片直立上冲，截光能
力低，群体透光率高，可以为中下部叶片提供更多
光照，便于叶片充分高效利用光能，提高植株净光
合速率，从而提高产量。叶间距越大，越有利于减
小田间郁闭，增强群体通风透光性，中上层叶片受
光条件越好，越有利于叶片达到较高的光合活性 ；
同时也越有利于中下部叶片的光合作用，增强全株
的光能利用率。同时叶绿素含量较普通植株高，有
利于光合效率的提高。组织培养过程中充足的营养
供给使再生植株对外界胁迫具有更强的抵御能力。
本研究补充完善了宝坻大蒜微繁体系，为宝坻大蒜
快繁和种质创新打下更为坚实的基础。
4 结论
本研究以宝坻大蒜为试验材料，对分化培养基
和生根培养基进行优化，进一步完善了宝坻大蒜再
生体系。最佳分化培养基为 MS+6-BA 5.0 g/L+NAA
1.0 g/L，最佳生根培养基为无激素的 MS 培养基，分
化率为 100%，生根率为 91.1%。对植株再生不同阶
段的分生组织进行细胞学观察，未发现染色体变异
现象。
分别对栽培大蒜和再生植株进行田间评估，再
生植株的株高、叶夹角和鳞茎直径小于栽培大蒜，
叶间距与叶绿素含量大于栽培大蒜，利于提高光合
效率。
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（责任编辑 李楠）
2014 年是转基因作物商业化的第 19 年， 转基因作物种植面积持续增加。28 个国家（20 个发展中国家 , 8 个
发达国家）的 1 800 万农民种植了 1.81 亿公顷（ 4.48 亿英亩） 的转基因作物， 比 2013 年 27 个国家的 1.75 亿公
顷有所增长。中国转基因作物种植面积世界排名第 6 位 , 种植面积为 390 万公顷 , 种植的转基因作物包括棉花、
木瓜、白杨、番茄、甜椒。
孟加拉国是种植转基因作物的新成员。2013 年 10 月， 孟加拉国首次批准了 Bt 茄子的种植， 小农户们于
2014 年 １月开始 Bt 茄子的商业化。 美国于 2014 年 11 月批准了另一种粮食作物 InnateTM 马铃薯， 相比传统马
铃薯， 它的潜在致癌物质丙烯酰胺含量更低， 挫伤损失更少。2014 年 11 月， 一种新的转基因作物苜蓿（事件
KK179） 在美国获批种植， 其木质素减少了 22%， 从而具有更高的可消化性和生产率。在美国种植的第一种耐旱
玉米 2014 年的种植面积比 2013 年的５万公顷增加５倍以上， 达到 27.5 万公顷。
转基因作物在 1995 年至 2014 年间产生了多重重大效益 ： 采用转基因技术使化学农药的使用率降低了 37%，
作物产量提高了 22%， 农民利润增加了 68％。
（数据来源 : 基因农业网 ）
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