全 文 ：文章编号 :100028551 (2002) 0120040244
四倍体刺槐无性系组织培养技术的研究
王树芝1 　田砚亭2 　李　云2
(11 中国社会科学院考古研究所 ,北京　100710 ;21 北京林业大学生物学院 ,北京　100083)
摘 　要 :通过茎段离体培养建立了四倍体刺槐无性系的微体繁殖体系。结果表明 :基
本培养基为 MS 或 WPM 培养基。BA、NAA 影响芽的增殖生长 ,在一定的范围内 ,BA
对芽的增殖影响比 NAA 大 ,而 NAA 对芽高的影响比 BA 大 ,二者的比例对芽的增殖
生长也有影响 ,芽增殖生长的最适 BA 和 NAA 组合应为 BA015mg/ L + NAA011mgΠL。
四倍体刺槐无性系生根的最适生长调节物质配比为 NAA0125mgΠL + IBA014mgΠL。通
过植株叶解剖观察 ,进一步证明了分步练苗能提高移栽成活率。
关键词 :刺槐 ;四倍体 ;组织培养
收稿日期 :2000209215
作者简介 :王树芝 (1964～) ,女 ,河北辛集人 ,硕士 ,中国社会科学院考古研究所助理研究员 ,主要从事生物技术和树木
考古研究
四倍体刺槐 ( Robinia pseudoacacia) 是从韩国引进到我国的优良刺槐无性系 ,具有速生、营
养成分高 ,生物量大等特点 ,其中叶片大小是普通刺槐叶片的 2 倍以上 ,复叶单重、干重、叶总
干重分别为普通刺槐的 115 倍以上 ,叶中粗蛋白含量是匈牙利刺槐的 118 % ,粗脂肪为 120 % ,
灰分含量为 180 % ,并且无刺 ,是一种优良的饲料型刺槐无性系。由于引进时只有几个接穗 ,
繁殖材料少 ,在较短时间内繁殖大量苗木 ,最好的途径是采用组织培养技术进行快速繁殖。从
1997 年起对该无性系组织培养技术进行了研究 ,以加快引进刺槐优良无性系的推广 ,促进我
国速生型刺槐和饲料型刺槐的发展。
1 　材料与方法
111 　试验材料
从四倍体刺槐无性系 1 年生嫁接苗的当年生健壮枝上剪取带有腋芽的茎段。
112 　试验方法
培养温度 (25 ±2) ℃,光照强度 2000lx ,辅助光照时间 12 hΠd ,培养基 pH为 518 ,每 20d 继代
1 次。试验采用单因子完全随机区组设计 ,L9 (34 )正交试验设计 ,32 析因设计 ,二次回归正交设
计 ,并采用相应的数据分析方法[1 ] 。
2 　结果与分析
211 　芽的增殖生长
04 　核 农 学 报　2002 ,16 (1) :40～44Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
21111 　基本培养基选择 　试验采用单因子完全随机区组设计 ,选用 MS、B5 、WPM、White4 种培
养基 ,附加 BA 015mgΠL + NAA 011mgΠL 做基本培养基对比试验 ,以求选出芽增殖生长的最佳培
养基 ,培养 20d ,对芽的增殖进行调查。
选择培养基是关键 ,根据 4 种培养基的对比试验 ,在使用相同植物生长调节物质的情况
下 ,方差分析表明 ,MS、WPM 培养基对芽的增殖影响显著。多重比较的结果见表 1。
由表 1 可以看出 ,四倍体刺槐无性系芽在 MS 培养基上的增殖与在 WPM 培养基上差异不
显著 ,但与 B5 、White 培养基上芽的增殖差异极显著。因此 ,优先选择 MS 培养基。
表 1 　多重比较结果
Table 1 　Result of multiple comparison
培养基
medium
有效芽数
number of valid shoots Xi2415 Xi2617 Xi2818
MS 918 513 3 3 311 3 3 110
WPM 818 413 3 3 211
B5 617 212
White 415
　　注 :用LSD 法检验
Note :Determined by LSD method.
BA 和 NAA 对芽长度的增长结果见图 1。从图 1 可以看出 ,当 BA 为 015mgΠL ,NAA 为
011mgΠL 时 ,芽的生长最好。另外 ,从生长来看 ,WPM 培养基上的试管苗高生长一致 ,生长均
匀。虽然芽的增殖稍少于 MS 培养基 ,但是试管苗的均匀度对转入生根培养和瓶外生根是非
常有意义的 ,可以提高生产效率。因此 ,继代培养中也可以采用 WPM 培养基。
图 1 　BA、NAA 对芽生长的影响
Fig. 1 　The effect of BA and NAA on the growth of shoots
21112 　BA 与 NAA 综合作用与芽的增殖生长 　采用L9 (34 )正交表安排试验 ,研究不同浓度BA
(0110 　0150 　1100mgΠL)和 NAA(0101 　0110 　1100mgΠL) 对芽增殖生长的影响。结果表明 ,对
于芽增殖来说 ,BA 的极差较大 ,对于芽的生长来说 ,NAA 极差较大。从平均值看 ,BA 为
015mgΠL、NAA 为 011mgΠL 时芽的增殖生长最多。芽增殖方差分析结果见表 2。BA 对芽的增殖
有极显著的作用 ,NAA 对芽的增殖作用不显著 ,而二者的交互作用对芽的增殖有极显著作用。
212 　根的诱导
剪取 2cm 茎段 ,接种到生根培养基上 ,叶片逐渐展开、变绿 ,茎生长开始加快。没有添加任
14　1 期 四倍体刺槐无性系组织培养技术的研究
何植物生长调节物质时 (对照) ,生根率为 56 % ,且开始生根时间比在含 NAA、IBA 的培养基上
晚。添加植物生长调节物质时 ,生根率均高于对照。IBA 处理比 NAA 处理开始生根早 ,6d 就
看到白色粒状突起 ,根较细 ,随浓度升高 ,根更细 ,更长 ,易变褐。NAA 处理则是先形成愈伤组
织 ,且随浓度升高 ,茎基部愈伤组织量增大 ,根表面疏松的白色组织增多 ,抑制了根的正常发
育 ,愈伤组织形成的体积过大。在 IBA 014mgΠL 及 NAA 012mgΠL 的培养基上 ,生根数量多 ,呈
现辐射状。嫩梢移入适宜的生根培养基后 ,培养 30d 就可获得具有较发达根系的健壮小苗。
表 2 　芽增殖方差分析表
Table 2 　Variance analysis of shoot multiplication
变异来源
sourse
自由度
df
平方和
ss
均方
MS F
Fa
区组 block 7 2912084 411726
处理 treatment 8 22417778
A 2 40186 20143 319771 3 F0105 (2 ,56) = 3116
B 2 2218611 111432 21255 F0101 (2 ,56) = 51012
AXB 4 16110556 4012639 71838 3 3
机误 random error 56 28716666 511369
IBA 和 NAA 对离体四倍体刺槐无性系生根的影响采用 32 析因设计 ,调查各试验处理的生
根率 ,并将生根率进行反正弦转换 (X→sin21 x) ,然后进行方差分析 (见表 3) 。
表 3 　方差分析表
Table 3 　Variance analysis
变异来源
source
自由度
df
平方和
SS
均方
MS F
(固定) Fa
重复 repetition 2 7141 31705 F0101 (2 ,16) = 6123
因子 factor A 2 317312 58616 71102 3 3
　　　　　AL 1 103182 103182 12157 3 3
　　　　　AQ 1 69138 69138 8145 3 3
因子 factor B 2 986153 4931265 59172 3 3 F0101 (4 ,16) = 4177
　　　　　BL 1 507111 507111 61139 3 3
　　　　　BQ 1 479142 479142 58104 3 3
AXB 4 258162 641655 7183 3 3
机误 random error 16 13212 8126
从表 3 看出 , IBA 和 NAA 以及它们的交互作用都达到了极显著的差异。进一步进行多重
比较表明 ,以含 IBA 012～014mgΠL、NAA 012mgΠL 的培养基上生根最好。
由于直线效应和二次方效应都达到了极显著水平 ,因此进行 IBA、NAA 与离体植株生根率
的二次回归正交设计 ,经回归方程的显著性检验 ,回归方程极显著 ,各项回归系数的显著性检
验 b2 、b11 、b22显著 ,b1 和 b12不显著。回归模型的拟合测验表明回归方程拟合良好 ,最后建立以
浓度为自变数的回归方程为 Y= 55161845 + 120Z1 + 102170125Z2 - 150Z21 - 20415625Z22 。从而求
出获得最高生根率的处理组合为 IBA014mgΠL ,NAA 0125mgΠL。
213 　试管苗的移栽
当嫩梢高度达到 3～4cm 时 ,转入生根培养基中进行生根培养 ,30d 后把生根的试管苗移
24 核　农　学　报 16 卷
至室外 ,在自然光下封口炼苗 2～3 周后 ,将苗小心取出 ,洗净根部的琼脂 ,移栽到经过 2 %的
高锰酸钾消毒过的蛭石中 ,浇 1 次透水 ,用塑料膜保湿 ,放于 23～28 ℃的温室中生长 ,经过 2～
3 周 ,将苗栽于盛有疏松多孔的移栽基质 (腐叶土∶沙土∶蛭石 = 1∶1∶1) 的营养钵中 ,生长温度
20～25 ℃,空气相对湿度 75 %左右。等到雨季将小植株带土坨一块栽入大田 ,成活率达 95 %
以上。
通过分步炼苗 ,提高了四倍体刺槐的移栽成活率。表现株高、单位叶面积增加 ,植株含水
量却降低 (见表 4) 。另外 ,从解剖角度看 ,试管苗、蛭石苗、温室苗叶片的栅栏组织厚度、栅海
比 (栅栏组织/ 海绵组织)依次增加 (图版 Ⅰ21、2、3)
表 4 　移栽过程中植株性状的对比
Table 4 　Comparison of feature during the transplant
项目
item
温室苗
plants in green house
试管苗
plants in test tube
蛭石苗
plants in vermiculite
株高 height of plants(cm) 8 ±0. 9 10 ±1. 1 11 ±1. 3
含水量 water content ( %) 92. 3 ±5. 3 89. 2 ±4. 1 85. 2 ±3. 2
平均每片面积 everage area per leaf (cm2) 4. 8 ±1. 6 6. 8 ±1. 9 7. 3 ±2. 1
栅海比 palisade/ spongy 1. 322 ±0. 125 1. 676 ±0. 164 1. 747 ±0. 186
　　注 :表中株高和含水量为 20 株测定的平均值
Note :The results of plant height and water content are the everage of 20 plantlets determined.
图版 Ⅰ　不同移栽阶段叶片解剖结构
Plant ⅠThe anatomical structure of leaves during different trasplant periods
1 试管苗叶横切面　2 蛭石苗叶横切面　3 温室苗叶横切面
1 The leaf cross section of test tube plantlet ; 2 The leaf cross section of vermiculite plantlet ; 3 The leaf cross section of green house plantlet
3 　讨论与小结
311 　培养基的选择
值得注意的是 ,芽的增殖生长在 WPM 培养基上虽然稍次于 MS 培养基 ,但其芽的高度一
致 ,这对于提高繁殖效率是非常有意义的。根据曹孜义的培养基配方[3 ] ,对这几种培养基中
钾、氮、钙的含量、硝酸盐的多少以及铵盐的有无进行了比较 ,发现芽的增殖生长随无机盐浓度
的增加而增高外 ,并随这 4 种培养基钙元素的含量的增加而增高。植物细胞内的游离钙离子
已被许多研究证实是植物细胞信号传导过程中的第二重要信使 ,细胞内的游离钙离子浓度变
34　1 期 四倍体刺槐无性系组织培养技术的研究
化直接或间接地影响细胞的生理生化活动 ,植物细胞上的一些离子通道直接受钙离子调控 ,一
些酶的活性也直接受钙离子调控。胞内钙离子也可通过钙调素间接地调节生理生化活动。杨
增海认为钙能影响植物组织中酶的活性与方向 ,决定着新陈代谢的过程[2 ] 。因此 ,培养基中的
钙离子浓度对一些植物离体培养的作用应引起重视。
312 　四倍体刺槐无性系试管苗在移栽过程中叶解剖结构和植株性状的变化
离体条件下培养的试管苗直接栽到大地后 ,常常表现出严重的水分胁迫症状 ,木本植物尤
为明显 ,使得试管苗的移栽成活率降低 ,从而进一步影响到组织培养技术在生产上的推广应
用。本试验表明 ,试管苗、蛭石苗、温室苗叶片的栅栏组织厚度、栅海比和栅栏组织密度依次增
加。移栽过程中各阶段植株性状也发生变化 ,株高、平均每片叶面积增加 ,整株含水量降低。
根据李正理的研究 ,栅栏组织厚度和栅海比的提高 ,说明植物的光合作用效能提高了 ,而光合
效率的提高可能也是一种抵抗干旱胁迫的重要因素[8 ] 。郑淑珍等认为栅栏组织厚度与抗旱性
相关[5 ] ,其他人的研究结果也多认为栅海比是解剖上的抗旱性结构[6～8 ] 。因此 ,四倍体刺槐无
性系通过分步炼苗 ,提高了植株的抗逆性 ,从而大大提高了试管苗的移栽成活率。
参考文献 :
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STUDY ON TISSUE CULTURE OF TETRAPLOID BLACK LOCUST CLONE
WANG Shu2zhi1 　TIAN Yan2ting2 　LI Yun2
(11 Institute of Archaeology , Academy of Social Science , Beijing 　100710 ;
21 College of Plant Sciences , Beijing Forestry University , Beijing 　100083)
ABSTRACT :A micro2propagation system for tetraploid black locust( Robinia pseudoacacia) was
established by using its shoots. The optimum medium for shoot multiplication and growth was MS
or WPM medium. Both BA and NAA had effects on shoot multiplication and growth. However ,
BA had more effect on multiplication and NAA had more effect on height of growth. At a certain
concentration range , the multiplication and growth of shoots was influenced by not only the con2
centration but also by the ratio of BA and NAA. The best medium for multiplication and growth
was MS + BA015 mgΠL + NAA011mgΠL. The best medium for rooting was 1/ 2 MS + IBA014mgΠL
+ NAA0125 mgΠL. It had been proved through leaf anatomical observation that the survival per2
centage could be increased by means of the plantlets acclimatization.
Key words :black locust ; tertraploid ; tissue culture ; leaf anatomy
44 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (1) :40～44