全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 052357204
泡桐体外器官直接发生的植株再生
翟晓巧1 ,2 王政权3 范国强1 3
(11 河南农业大学泡桐研究所 ,河南 郑州 450002 ; 21 河南省林业科学研究院 ,河南 郑州 450008 ;
31 东北林业大学林学院 ,黑龙江 哈尔滨 150004)
摘 要 :以毛泡桐、兰考泡桐和白花泡桐的茎段和叶片为材料 ,建立其器官高效直接再生系统。
结果表明 ,毛泡桐茎段芽诱导的适宜培养基为 MS + 011mgΠL NAA + 18mgΠL BA ,叶片芽诱导的
培养基为 MS + 011mgΠL NAA + 15mgΠL BA ;兰考泡桐茎段芽诱导的适宜培养基为 MS + 013mgΠL
NAA + 18mgΠL BA ,叶片芽诱导的适宜培养基为 MS + 011mgΠL NAA + 15mgΠL BA ;白花泡桐茎段
和叶片芽诱导的最适宜培养基分别为 MS + 013mgΠL NAA + 18mgΠL BA 和 MS + 011mgΠL NAA +
18mgΠL BA。此外 ,毛泡桐、白花泡桐和兰考泡桐不同外植体幼芽生根的最适培养基皆为 1Π
2MS + 011mgΠL NAA。
关键词 :泡桐 ;器官发生 ;培养基 ;植株再生
DIRECT PLANTLET REGENERATION VIA ORGANOGENESIS OF Paulownia PLANTS
ZHAI Xiao2qiao1 ,2 WANG Zheng2quan3 FAN Guo2qiang1
(11 Institute of Paulownia , Henan Agricultural University , Zhengzhou , Henan , 450002 ; 21 Henan Forestry Institute ,
Zhengzhou , Henan , 450008 ; 31 Forestry college of Northeast Forestry University , Harbin , Heilongjiang , 150004)
Abstract :This paper reported the establishment of direct plantlet regeneration system via organogenesis with leaves
and stems of Paulownia tomentosa , P. elongata and P. fortunei . The results indicated that the optimal media
induced shoots from leaves and stems of P. tomentosa were MS + 011mgΠL NAA + 15mgΠL BA and MS + 011mgΠL
NAA + 18mgΠL BA respectively ; the media induced shoots from leaves and stems of P. elongata were MS + 011mgΠ
L NAA + 15mgΠL BA and MS + 013mgΠL NAA + 18mgΠL BA ; those of P. fortunei were MS + 011mgΠL NAA +
18mgΠL BA and MS + 013mgΠL NAA + 18mgΠL BA. Moreover , 1Π2MS + 011mgΠL NAA were the suitable media
for rooting of shoots induced from P. tomentosa , P. elongate and P. fortunei .
Key words : Paulownia ; organogenesis ; medium ; plantlet regeneration
收稿日期 :2003204230
基金项目 :国家自然科学基金 (30271082) 、河南省高校创新人才基金 (2001012)和河南省高校杰出科研人才工程
作者简介 :翟晓巧 (1971～) ,女 ,博士 ,从事生物技术在森林培育中应用研究。3 通讯作者 ,E2mail :zlxx @public. zz. ha. cn植株再生是植物细胞工程和基因工程操作的重要步骤 ,也是新品种快速繁殖的主要途径之一。近年来 ,虽然有很多木本植物获得了体外再生植株[1～21 ] ,但是 ,大部分植物种的完整植株是通过器官间接发生途径得到的。器官间接发生可能引起基因发生突变 ,而不利于品种优良性状的保持。泡桐( Paulownia)是我国重要的速生用材树种 ,大量种植泡桐对缓解我国木材短缺、改善生态环境、增加农民收入等具有重要的生态意义、经济意义和社会意义。以前有人利用带腋芽的茎段对泡桐快繁技术做过研究[7 ] ,但有关泡桐器官体外植株直接再生的研究结果目前在国内外还没见有报道。本文利用毛泡桐、兰考泡桐和白花泡桐幼嫩茎段和叶片为材料 ,研究了它们体外器官植株的直接再生 ,为泡桐基因工程和
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细胞工程操作及新品种快速繁殖提供参考。
1 材料与方法
111 试验材料
试验材料为 2001 年 9 月采于河南农业大学林业试验站的毛泡桐 ( Paulownia tomentosa) 、兰考泡桐
( P. elongata)和白花泡桐 ( P. fortunei)的种子。
112 试验方法
11211 泡桐无菌苗的培养 将所采的毛泡桐 ,兰考泡桐和白花泡桐的种子用 011 %的氯化汞消毒
5min , 用无菌水清洗 5 次后 ,接种于不含任何植物激素的 PC 基本培养基 (附加 215 %蔗糖 ,016 %琼脂)
上 ,然后在培养箱内培养。培养箱内温度为 25 ±2 ℃,光照强度 1500lx ,光照时间 16h·d- 1 。80d 后可获
得 6～8 对叶片的泡桐无菌苗。
11212 芽的诱导 将毛泡桐、兰考泡桐和白花泡桐的无菌苗分成茎段和叶片 (茎段长度约为 1cm ,叶片
大小为 015cm ×1cm)分别接种于以 MS 为基本培养基 ,附加有 011～015mgΠL NAA 和 6～18mgΠL BA 的分
化培养基上。每个品种的一个浓度组合放 20 瓶 ,25d 后统计试验结果。诱导出的芽以肉眼可清晰分辨
为标准。
11213 根的诱导 当 11212 中诱导出的芽长到约 3cm 高时 ,从茎基部剪下分别放入 1Π2MS(大量元素减
半的 MS 培养基)生根培养基上 ,20d 时 ,观察生根情况。
表 1 不同培养基上的泡桐器官发生( 25d)
Table 1 Organogenesis of different Paulownia plants at various media (25 days)
激素浓度
concentration of
hormones(mgΠL)
NAA BA
毛泡桐 P. tomentosa 兰考泡桐 P. elongata 白花泡桐 P. fortunei
茎段 segments 叶片 leaves 茎段 segments 叶片 leaves 茎段 segments 叶片 leaves
NEB BIR NEB BIR NEB BIR NEB BIR NEB BIR NEB BIR
011 6 0 0 7 35 0 0 4 20 0 0 0 0
011 9 0 0 10 50 0 0 6 30 3 15 5 25
01I 12 10 50 17 85 6 30 10 50 5 25 7 35
011 15 14 70 20 100 10 50 20 100 8 40 12 40
011 18 16 80 20 100 14 70 20 100 12 60 18 90
013 6 0 0 3 15 0 0 2 10 1 5 5 25
013 9 0 0 8 40 2 10 5 25 3 15 8 40
013 12 6 30 17 85 10 50 18 90 6 30 10 50
013 15 8 40 20 100 14 70 20 100 12 60 15 75
013 18 12 60 20 100 20 100 20 100 18 90 17 85
015 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
015 9 0 0 6 30 0 0 5 25 2 10 0 0
015 12 0 0 14 70 4 20 18 90 3 15 5 25
015 15 10 50 20 100 10 50 20 100 7 35 9 45
015 18 13 65 20 100 14 70 20 100 10 50 12 60
注 :NEB :诱导出芽的外植体数量 ; BIR :芽诱导率
Note :NEB : number of explants induced buds ; BIR : bud induction rates
2 结果与分析
211 不同种泡桐芽的直接诱导
21111 毛泡桐芽的诱导 毛泡桐不同器官在不同激素浓度下芽诱导率有一定的差异 (表 1) 。当 NAA
为 011mgΠL 和 BA 为 6～9mgΠL ,以及 NAA 为 015mgΠL 和 BA 为 6～12mgΠL 时 ,茎段没有芽诱导的发生 ,而
只形成愈伤组织 ;当 NAA 和 BA 浓度分别为 011 和 18mgΠL 时 ,茎段芽诱导率可达 80 %。因此 ,MS +
011mgΠL NAA + 18mgΠL BA 培养基可作为毛泡桐茎段直接诱导芽的最适培养基。对叶片来说 ,当 NAA 浓
度分别为 011、013 和 015mgΠL 时 ,芽诱导率均随着 BA 浓度的增大而升高 , 且都可达到 100 % ,考虑到苗
木培养成本 ,所以 ,选择 MS + 011mgΠL NAA + 15mgΠL BA 作为毛泡桐叶片芽诱导的最适培养基。毛泡桐
853 核 农 学 报 18 卷
茎段和叶片诱导出芽的情况如图 12A 和 B 所示。
21112 兰考泡桐芽的直接诱导 从兰考泡桐芽诱导的结果 (表 1) 可以看出 ,当 NAA 浓度分别为 011、
013 和 015mgΠL 时 ,茎段芽诱导率均随着 BA 浓度的升高而升高 ,但差异很大 ;当 NAA 浓度为 011 和
015mgΠL ,BA 为 6～9mgΠL 时 ,均没有观察到芽诱导情况的发生 ;而当 NAA 浓度为 013mgΠL ,BA 浓度为
18mgΠL 时 ,芽诱导率为 100 %。故选 MS + 013mgΠL NAA + 18mgΠL BA 培养基为兰考泡桐茎段芽诱导的最
适培养基。从叶片的芽诱导情况看 ,当 NAA 浓度分别为 011、013 和 015mgΠL 时 ,芽诱导率均随着 BA 浓
度的升高而升高 ,并都可达 100 %。当 NAA 和 BA 浓度分别为 015mgΠL 和 6mgΠL 时 ,叶片芽诱导率为 0 ,
其它浓度均有芽产生且诱导情况良好。考虑到激素用量 ,选择 MS + 011mgΠL NAA + 15mgΠL BA 培养基
作为兰考泡桐叶片芽诱导的最适培养基。兰考泡桐茎段和叶片诱导出芽的情况如图 12C 和图 12D 所
示。
图 1 不同种泡桐茎段和叶片幼芽的直接诱导
Fig. 1 Direct bud induction of different explants of three Paulownia plants
A , B : 毛泡桐茎段和叶片诱导出的幼芽 ; C , D : 兰考泡桐茎段和叶片诱导出的幼芽 ; E , F :白花泡桐茎段和叶片诱导出的幼芽
A ,B :buds induced from young shoot segments and leaves of P. tomentosa ;C ,D :buds induced from young shoot segments and leaves of P. elongata ;
E ,F :buds induced from young shoot segments and leaves of P. fortunei
21113 白花泡桐芽的直接诱导 由白花泡桐不同器官芽诱导的结果 (表 1)可以看出 ,当 NAA 浓度分别
为 011、013 和 015mgΠL 时 ,芽诱导率均随着 BA 浓度的升高而升高。当 NAA 浓度为 013mgΠL ,BA 浓度为
18mgΠL 时 ,茎段芽诱导率最高。因此可选 MS + 013mgΠL NAA + 18mgΠL BA 为其茎段芽诱导的最适培养
基。由激素浓度对叶片的影响来看 ,当 NAA 浓度分别为 011、013 和 015mgΠL 时 ,芽诱导率均随着 BA 浓
度的升高而升高 ,而在 011mgΠL NAA + 6mgΠL BA 和 015mgΠL NAA + 6～9mgΠL BA 激素浓度组合中 ,都没
有芽诱导发生。当 NAA 和 BA 浓度分别为 011 和 18mgΠL 时 ,叶片芽诱导率最高。因此 ,可选 MS +
011mgΠL NAA + 18mgΠL BA 为其叶片芽诱导的最适培养基。白花泡桐茎段和叶片诱导出芽的情况如图
12E和图 12F 所示。
21114 泡桐不同外植体诱导芽分化 毛泡桐、兰考泡桐和白花泡桐的茎段和叶片在激素浓度相同时 ,
芽诱导率存在一定的差异。毛泡桐叶片芽诱导率高于茎段。兰考泡桐在大部分相同激素浓度组合中 ,
叶片芽诱导率最高 ,但在 NAA 和 BA 浓度分别为 013 和 18mgΠL 时 ,茎段和叶片的芽诱导率均可达到
100 %。从白花泡桐的茎段和叶片的芽诱导率来看 ,当 NAA 浓度为 011 和 015mgΠL 时 ,叶片和茎段的芽
诱导率随着 BA 浓度的增加而增加 ,但当 NAA 浓度为 013mgΠL、BA 浓度为 18mgΠL 时 ,茎段的芽诱导率大
于叶片芽诱导率。
953 5 期 泡桐体外器官直接发生的植株再生
21115 泡桐不同基因型对芽直接诱导的影响 由于遗传和生理差异 ,不同种泡桐外植体诱导芽的结果
不同。从我们的研究结果看不同品种之间芽诱导率差异不大 ,所有品种的茎段、叶片在适宜的培养条件
下 ,芽诱导率均较高 ,都在 80 %～100 %之间。相比较而言 ,白花泡桐芽诱导率略低 ,而毛泡桐和兰考泡
桐芽诱导率较高。说明泡桐不同基因型之间在诱导芽发生分化时有一定差异。
212 不同种泡桐的植株再生
毛泡桐、白花泡桐和兰考泡桐叶片和茎段直接诱导出的芽 ,在含有不同浓度 NAA 的 1Π2MS 培养基
(生根培养基)上 20d 时的统计结果 (表 2) 表明 ,不同种泡桐外植体诱导芽生根率都可达到 100 % ,这说
明从 3 种泡桐叶片和幼嫩茎段在含有不同激素培养基上诱导出的芽生根均较容易。但是 ,不同种泡桐
在不同培养基上生根的数量存在着一定的差异。从生根的数量和长度上看 ,毛泡桐、白花泡桐和兰考泡
桐叶片和幼嫩茎段诱导芽生根的适宜培养基皆为 1Π2 MS + 011mgΠL NAA。然而 ,同种泡桐的相同外植体
芽在不相同 NAA 浓度培养基上 ,生根的数量和长度皆存在一定的差异。该结果与这 3 种泡桐通过愈伤
组织诱导出芽的情况相似[3 ] 。导致这种现象发生的原因可能是这 3 种泡桐不同外植体直接诱导出的幼
芽内源激素种类和含量与间接诱导出的有差异的缘故。此外还发现 ,不同种泡桐幼芽在生根过程中 ,当
NAA 浓度达到 015mgΠL 时 ,幼芽茎的切口处则或多或少产生一些愈伤组织 ,特别是毛泡桐叶片诱导出的
幼芽更为明显 ,这些愈伤组织的产生 ,对根的诱导、炼苗后幼苗的移栽和成活率造成不利的影响。
表 2 不同种泡桐幼芽在 1Π2MS培养基上的生根情况
Table 2 Shoot rooting of different Paulownia plants on 1Π2 MS media
泡桐种类
Paulownia species
叶片 Leaves 茎段 Shoot segments
NAA 浓度
concentration
(mgΠL) 生根率rootingpercentage 均根数mean No.of root 均根长mean lengthof root (cm) NAA 浓度concentration(mgΠL) 生根率rootingpercentage 均根数mean No.of root 均根长mean lengthof root (cm)
010 100 4 210 010 100 5 215
毛泡桐 011 100 5 412 011 100 8 310
P. tomentosa 013 100 4 311 013 100 6 215
015 100 2 018 015 100 5 112
010 100 6 312 010 100 8 415
白花泡桐 011 100 8 415 011 100 8 418
P. fortunei 013 100 6 313 013 100 7 411
015 100 5 115 015 100 5 318
010 100 6 316 010 100 7 410
兰考泡桐 011 100 7 416 011 100 8 415
P. elongata 013 100 3 415 013 100 7 411
015 100 2 319 015 100 6 410
3 讨论
植物组织或器官诱导芽的最适培养基的激素浓度随植物科、属、种的不同而有不同 ,即使同一树种 ,
也会因器官、生理状态、部位等多种因素的不同而对激素的浓度要求有所差异[3 ] 。本试验中选择不同泡
桐品种无菌苗的不同部位叶片和茎段作为外植体进行培养 ,结果表明 ,在所示培养条件下 ,外植体的芽
诱导都较为成功。但在同一种激素浓度组合的培养基上 ,不同部位外植体的诱导情况有时差异显著 ,
这一点与大豆相似[22～23 ] 。取材以无菌苗的叶片为外植体容易诱导分化产生诱导芽 ,这可能与营养水平
和内源激素含量有关。另外不同种的泡桐芽诱导最适激素浓度组合也不尽相同 ,可能是由于长期的自
然进化 ,引起体内基因发生变异 ,从而使不同品种之间的物理性状和生理生化代谢水平及激素含量出现
差异 ,因而要求培养的条件也有所不同。另试验中发现 ,当 NAA 浓度在一定范围时 ,BA 对外植体的芽
诱导有明显的促进作用 ,而当 NAA 浓度过高时 ,则对芽诱导有抑制作用 ,其机理有待进一步研究。
参考文献 :
(下转第 363 页)
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2004 ,18 (5) :357～360
158 具有高产综合性状好的优势 ,给后代选择创造了一个良好的背景环境 ; (2) 在选择中产量是基础 ,要
求有足够的穗数 ,穗型大小适宜 ,每穗粒数达到 40～45 粒左右 ,籽粒饱满 ,千粒重 42g 左右 ,后期熟相
好。同时还要注意选择密度加大后穗粒数稳定的材料 ; (3) 鉴定工作中选择一个好的对照品种很重要 ,
我们一直坚持用原种级种子作对照 ,这样才能选择到大面积生产认可的新品种 ,同时还要加大多点示范
的力度 ,以鉴定品种的适应能力。(4)注重种性加工 , 新品种推广应用初期群体内还存在着大量的剩余
变异 ,因此 ,扬辐麦 2 号育成稳定后我们就注重提纯复壮 ,使种性得到进一步优化 ,当品种审定后 ,优化
种会不断出来 ,可延长品种的应用时间 ; (5)重视弱筋小麦的调优栽培技术 ,弱筋小麦的湿面筋和蛋白质
含量受环境、栽培条件影响较大 ,强化区域性种植 ,在长江中下游的沿海、沿江、丘陵等沙性土壤地区 ,适
期早播 ,基本苗适宜 ,N、P、K搭配合理 ,肥料运筹注重基肥 ,控制追肥量 ,后期注重生产调节剂的应用 ,
以改善品质[3 ] 。
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