全 文 ：文章编号 :100028551 (2005) 032181205
爆仗竹组培快繁 62BA 与 NAA 组合浓度
配比优化分析
谢利娟1 　韩　蕾2 　钱永强2 　李晓东1 　李永红1
(1 深圳职业技术学院生物应用工程系 ,广东 深圳　518055 ;
2 中国林业科学研究院林业研究所Π国家林业局林木培育重点实验室 ,北京　100091)
摘 　要 :以爆仗竹顶芽与带腋芽的茎段为外植体 ,采用二次回归正交设计方法研究了爆仗竹组
织培养快速繁殖中不定芽增殖系数与继代培养基中 62BA 和 NAA 组合及其浓度配比之间的关
系。通过对所建模型的解析得出 ,62BA 1127 mgΠL、NAA 0136 mgΠL 时 ,不定芽增殖系数最高 ,达
416。不定芽增殖系数大于 4 的 62BA、NAA 浓度的 95 %置信区间分别为 1114～2111mgΠL 和
0104～0153mgΠL。
关键词 :爆仗竹 ; 组织培养 ; 二次回归正交设计 ; 增殖系数
OPTIMIZATION OF THE CONCENTRATION OF 62BA AND NAA IN THE RAPID
PROPAGATION OF Russelia equisetiformis
XIE Li2juan1 　HAN Lei2 　QIAN Yong2qiang2 LI Xiao2dong1 　LI Yong2hong1
(1 School of Applied Chemistry and Biotechnology , Shenzhen Polytechnic , Shenzhen , Guangdong 518055 ;
2 Research Institute of Forestry , Chinese Academy of ForestryΠ
Key Laboratory of Forest Cultivation , State Forestry Administration , Beijing 100091)
Abstract :Quadratic regressive factorial experiment was used to optimize concentration of 62BA and NAA in MS
medium for shoot propagation from the top buds and stem segments of Russelia equisetiformis. The result showed
that the best combination of the 62BA and NAA for the shoot propagation is 62BA 1127 and NAA0136 , and the
propagation coefficient reached 4161 It was concluded that the shoot propagation coefficient exceeded 4 in MS
medium supplemented with 62BA 1114～2111mgΠL and NAA 0104～0153mgΠL at 95 % confident intervals through
numerical simulation of the regressive equation.
Key words : Russelia equisetiformis ; tissue culture ; quadratic regressive orthogonal design ; propagation coefficient
收稿日期 :2005203223
作者简介 :谢利娟 (1972 - ) ,女 ,硕士 ,讲师 ,国际高级花艺设计师 ,从事植物组织培养及花艺设计研究。韩蕾为通讯作者 ,电话 :
010 62889652 , Email : hl04192003 @yahoo. com. cn
爆仗竹 ( Russelia equisetiformis)又称爆竹花、吉祥草、马鬃草 ,属玄参科 ( Scrophulariaceae) 爆仗竹属、多
年生草本植物 ,原产墨西哥及中美洲[1 ] 。爆仗竹是嗜肥的长日照花卉 ,亦耐阳光直射 ,耐旱、耐湿性强 ,
性喜通风良好、温暖、半阴湿润环境 ,在温暖地区可终年开花不断 ,可用于盆栽或垂直绿化[2 ] 。爆仗竹植
株浅绿色 ,花朵状如成串的鞭炮 ,鲜艳夺目 ,颇为壮观 ,深得人们喜爱 ,是炎夏时节装饰的珍贵花卉[3 ] 。
我国从墨西哥引种成功后 ,多为盆栽利用 ,是装饰会场、厅堂、花台、阳台的极佳花卉[4 ] 。
长期以来 ,爆仗竹主要采用分株或扦插方式进行繁殖生产[2 ] ,繁殖系数低 ,且容易造成品种退化。
植物组织培养具有繁殖系数大、快速、去病复壮等优点[5 ] ,而有关爆仗竹的组培快繁技术的研究尚未见
报道。植物生长调节剂类型及浓度是影响不定芽增殖系数的关键因素 ,因此优化植物生长调节剂浓度
181　核 农 学 报　2005 ,19 (3) :181～185Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
配比是提高不定芽增殖系数及其质量的重要方法之一。传统的优化法是单因子试验法和正交试验法 ,
这两种方法具有试验设计和结果分析简单 ,实际应用效果好的优点 ,但不能对各组分及增殖系数进行定
量化的优化分析和预测。二次回归正交试验设计是一种广泛用于处理多因素试验的科学方法 ,它将回
归分析法与正交试验法有机结合起来 ,采用组合设计 ,对试验结果用方程拟合 ,得到数学模型 ,利用计算
机对模型进行数学摸拟 ,从而求得模型的最优解和相应的浓度配比。具有试验次数少 ,数据处理简便 ,
优化结果准确等优点。故本试验拟采用二次回归正交设计方法研究培养基中 62BA 与 NAA 组合浓度配
比与不定芽增殖系数之间的关系 ,以期获得爆仗竹不定芽增殖最佳培养条件。
1 　材料和方法
111 　材料
选用中国科学院昆明植物研究所从墨西哥引种 ,并栽培在温室里的爆仗竹为试验材料 ,取爆仗竹顶
芽与带腋芽的茎段为外植体。
112 　方法
从爆仗竹植株上切取约 110cm 大小的顶芽和带腋芽的茎段 (稍带叶柄) ,用流动的自来水冲洗干净
后移至无菌超净台 ,用 75 %的酒精浸泡 30s 后 ,转入 011 %氯化汞溶液中灭菌 6 min ,最后用无菌水漂洗 3
～4 次 ,接种到以二次回归正交设计的含不同浓度 62BA(0～210mgΠL) 、NAA (0～110 mgΠL) 组合的各种增
殖培养基中。培养 30 d 后按每个处理不定芽增殖系数进行二次回归正交分析。试验每个处理接种 15
瓶、每瓶接种 5～6 个外植体。各处理均以 MS 为基本培养基 ,pH 值为 610 ,蔗糖浓度为 310 % ,琼脂为
0165 %。培养过程中温度保持为 (25 ±1) ℃,光照 10～12 hΠd ,光照强度 1500～2000lx。
不定芽增殖系数的计算公式为 :增殖系数 = (不定芽总数Π接入外植体数) ×100 %
113 　二次回归正交试验设计
11311 　二次多项式回归方程的确立　二次回归正交实验设计要求每个因素都取 5 个浓度水平进行组
合设计 ,本试验主要对 62BA 和 NAA 的浓度进行筛选 ,故可建立二元二次回归方程 : y^ = b0 + b1 x1 +
b2 x2 + b12 x1 x2 + b11 x
2
1 + b22 x
2
2 ,式中 , b0 为常数项 , b1 、b2 为一次项回归系数 , b12 为交互项回归系数 , b11 、
b22 分别为 62BA 和 NAA 的二次方效应回归系数。
11312 　试验各因素 5 个水平及其编码值的确定　将因素 j 的浓度水平定义为 Zj ,62BA 和NAA 2 个因素
均分别取 5 个水平 ,确定其最高浓度和最低浓度。因素的最高浓度记作 Z2 j ,编码值为γ,因素的最低浓
度记作 Z1 j ,编码值为 - γ;有关γ值的确定参考《林业试验设计》[7 ] 。因素的平均浓度 (即平均水平) 记为
Z0 j ,编码值为 0。Z0 j 为最高和最低浓度的算术平均值 : Z0 j = ( Z1 j + Z2 j )Π2。至此已确定了因素 j 的
表 1 　62BA 与 NAA 浓度二次回归
正交设计的编码与用量
Table 1 　Code and concentration of
62BA and NAA in quadratic regressive
orthogonal design
编码 code 62BA(mgΠL) NAA (mgΠL)
-
γ 0 0
- 1 0124 0112
0 110 015
1 1176 0188
γ 2100 1100
Δj 0176 01383个浓度水平 ,即 : Z0 j 、Z1 j 、Z2 j 。其他2个浓度水平编码值分别记作 l和1 ,其数值根据 Zj 的变化范围来计算。Z2 j 到 Z0 j 的单位编码值连续变化区间记作Δj ,其计算公式为 :Δj = ( Z2 j - Z0 j )Πγ。1水平为 Z0 j +Δj ; - 1水平为 Z0 j- Δj 。11313 　重复设计及试验水平计算 　本试验设计仅在零水平的试验组合设置重复 ,其重复次数设计为 6 次。并根据重复次数和因素数查得γ值为 1132。根据预备试验 ,62BA和 NAA 2 个因素在增殖培养中的最高使用浓度分别为2100 和 1100 mgΠL ,最低浓度均为 0 mgΠL ,零水平的实际用量分别为 1100 mgΠL 和 0150 mgΠL。由此可确定 62BA 与NAA 浓度的变化区间Δj分别为 0176 和 0138 ,根据Δj 计算出 62BA 与 NAA 在 l 水平和 1 水平的实际用量。62BA 与
NAA 二次回归正交设计的编码值与浓度设计见表 1。
281 核　农　学　报 19 卷
11314 　试验方案　选用 L4 (23 ) 正交表 (续九如等 ,1995) ,把各因素 (62BA 与 NAA) 编码值分别安排在所
选正交表的有关列上 ,正交表的表头设计就是试验方案 ,表内的试验号即为处理组合号。另外在正交表
的最前面添上一个 x0 列 ,编码值全为“1”,以用来估算回归方程中的常数项 b0 。在原正交表的各因素
x1 、x2 列下面均添加γ与 - γ行。交互列 x1 x2 的编码值可用对应列的编码值相乘得到。二次项列 x11
和 x22 的编码值需进行中心化处理 ,并转变成离均差 ,以中心化编码值代替平方项编码值 : x′= x2j -
1
N ∑
N
i = 1
X2j , 以避免直接平方后组合设计的正交性受到破坏。具体正交设计表见表 2 ,其中增殖系数记为
Yj 。
表 2 　爆仗竹二次回归正交设计的试验处理组合与不定芽增殖系数
Tab. 2 　Shoot propagation coefficient of Russelia equisetiformis and the
quadratic regressive orthogonal design of 62BA and NAA
处理组合
treatments
x0
x1
(62BA) x2 ( NAA) x1 x2 x′1 x′2 外植体数No. of explant 不定芽数No. of shoot 增殖系数propagation
coefficient Yj
1 1 1 1 1 014654 014654 90 270 3
2 1 1 1 1 014654 014654 86 284 313
3 1 1 1 1 014654 014654 85 170 2
4 1 1 1 1 014654 014654 85 238 218
5 1 1132 0 0 112078 015346 86 301 315
6 1 1132 0 0 112078 015346 85 119 114
7 1 0 1132 0 015346 112078 88 220 215
8 1 0 1132 0 015346 112078 85 306 316
9 1 0 0 0 015346 015346 85 323 318
10 1 0 0 0 015346 015346 87 322 317
11 1 0 0 0 015346 015346 90 369 411
12 1 0 0 0 015346 015346 82 328 4
13 1 0 0 0 015346 015346 89 347 319
14 1 0 0 0 015346 015346 84 336 410
∑
N
j = 1
XijYj 4516 41272 21552 015 41954 21863 4516
11315 　试验数据采集　表 2 中 x1 、x2 的编码值分别是 62BA 与NAA 各水平的编码值 ,按表 1 中 62BA 与
NAA 各水平的实际用量进行不同浓度的组合配比试验。其中试验组合 9～14 为 62BA 与 NAA 零水平时
的浓度组合。爆仗竹茎尖与茎段在含 62BA 与 NAA 不同浓度组合的增殖培养基中培养 30d ,统计茎段增
殖系数 ,并列于表 2 的最后一列。
2 　结果与分析
211 　统计分析
根据采集的试验数据计算各项回归系数 ,并根据所得的回归系数建立二元二次回归方程为 : y^ =
31981 + 01571 x1 - 01341 x2 + 01125 x1 x2 - 01816 x21 - 01472 x22 。对所得的回归方程进行显著性检验 ,结果
见表 3。由表 3 检验结果表明 ,所得回归方程极显著。进一步对各项回归系数进行显著检验 ,结果见
表 4。
表 3 　回归方程的显著性检验
Table 3 　Significant test of regressive equation
来源 source Df SS MS F Fα(5 ,8)
回归 regression 5 61459 11412 351651 3 3 F0105 = 3169
残差 residual 8 01317 01040 F0101 = 6163
总计 total 13 71374
381　3 期 爆仗竹组培快繁 62BA 与 NAA 组合浓度配比优化分析
表 4 　回归系数的显著性检验
Table 4 　Significant test of regressive coefficients
系数 coefficients b1 b2 b12 b11 b22
F 611585 33 211977 33 11579 591011 33 341104 33
Fα F0105 (1 ,8) = 5132 F0101 (1 ,8) = 11126
由表 4 结果可知 ,对应于 62BA 的回归系数 b1 、b11极显著 ,对应于NAA 浓度的回归系数 b2 、b22显著 ,
而交互项系数 b12未达显著水平。说明 62BA 与 NAA 浓度对爆仗竹不定芽增殖影响程度不同 ,以 62BA
作用最强。而 62BA 与 NAA 的交互作用甚微 ,故建立回归方程时可删除该项 ,即为 : y^ = 31981 + 01571 x1
- 01341 x2 - 01816 x21 - 01472 x22 。考虑到回归方程虽达显著水平 ,但不一定表示二次回归方程拟合良好 ,
因此需要对回归模型进行拟合测验 ,结果见表 5。
表 5 　回归模型的拟合测验
Table 5 　Fitting test of regressive model
来源 source Df SS MS F F0105 (3 ,5)
失拟 distortion fit verification 3 01049 01018 0103 5141
纯误差 simple error 5 01268 01054
总计 total 8 01317
由表 5 拟合测验可看出 ,纯误差平方和与失拟平方和的差异性检验差异未达显著水平 ( F < F0105 ) ,
说明回归方程拟合良好。将自变量编码值 xj 转换为原自变量 Zj ,得到以 Zj 为自变量的回归方程为 :y^ =
11448 + 31577Z1 + 21371Z2 - 11413Z21 - 31269Z22 。依据函数求极值的方法 ,分别对 Z1 、Z2 微分求导 ,得不定
芽增殖系数达最大时 62BA 与NAA 的浓度分别为 1127 mgΠL 和 0136 mgΠL。此时 ,不定芽的最大增殖系数
为 416 ,明显高于原试验设计中所有处理组合的增殖系数。
212 　模拟寻优
本试验为 2 因素 5 水平 ,共有 52 = 25 个处理组合 ,其中不定芽增殖系数 > 4 的处理组合有 7 个 ,其
各因素水平频率见表 6。
将表 6 中 x1 与 x2 的置信区间代入 Zj = Z0 j +Δj xj ,可以计算出 x1 (62BA)和 x2 (NAA)在 95 %置信区
间的实际用量分别为 1114～2111 mgΠL 和 0104～0153 mgΠL ,即当培养基中 62BA 与 NAA 的浓度分别控制
在该范围内时 ,不定芽增殖系数大于 4 ,其可靠性为 95 %。为验证该浓度的可靠性 ,在MS 基本培养基中
分别添加 62BA 115 mgΠL 和 NAA 013 mgΠL ,该浓度为置信范围内随机抽取的浓度组合。将灭菌的茎尖及
茎段接种到增殖培养基中 ,每种外植体接种 50 个 ,培养 30d 后 ,不定芽增殖数为 209 个 ,平均增殖系数
为 4118 ,增殖系数范围正好在上述置信区间内 ,说明该试验方法正确 ,且结果可靠。
表 6 　不定芽增殖系数大于 4 时各因素水平的频率
Table 6 　Frequency of factorial levels with the propagation coefficient more than 4
因素水平 levels
X1 62BA X2 NAA
次数 times 频率 frequency 次数 times 频率 fequency
-
γ= - 1132 0 0 2 012857
- 1 0 0 3 014286
0 4 015714 3 014286
1 3 014286 1 011429
γ= 1132 2 012857 0 0
合计 total 7 110000 7 110000
平均数 mean …X1 = 0181 …X2 = - 0166
标准误 standard error S…X1 = 0129 S…X2 = 0133
95 %置信区间 95 % confidence intervals 0115～1147 1141～0109
3 　讨论
回归正交设计是根据数理统计学原理 ,利用正交设计 ,对多个因素同时进行考查 ,在各个因素都处
481 核　农　学　报 19 卷
于变动的情况下 ,用一套规范化的正交表来合理地安排试验。以较少的试验次数获得精度较高的回归
方程。正交试验设计方法用于植物组织培养已有报道 ,本研究利用二次回归正交设计 ,更精确地筛选出
爆仗竹组织培养中所用的各植物激素的浓度配比 ,并通过模拟寻优 ,对试验结果进行准确预测。既保留
了正交试验设计的优点 ,又达到浓度优化的目的。
一般认为植物器官分化的倾向是取决于内源激素的平衡 ,外源激素通过改变内源激素的平衡而产
生作用。为了使内源生长素和细胞分裂素达到平衡 ,外加的细胞分裂素及生长素要求达到一定的浓度
和比例 ,才能使器官发生达到预期目的。62BA 可有效地诱导芽的萌发与不定增殖 ,低浓度的生长素可
以促进茎的伸长。本试验中 ,爆仗竹增殖培养所需的 62BA 和 NAA 浓度的要求有一定的范围 ,分别为
1114～2111mgΠL 和 0104～0153mgΠL ,而在该范围内 ,二者的浓度达到最适时 ,爆仗竹不定芽增殖系数也
达到最优值。
除了植物激素 ,其它因素也影响不定芽的增殖 ,如材料来源与类型、温度、湿度、光照、pH 值等 ,为了
消除或尽可能减少其它因素的干扰 ,本试验尽可能地做到取材一致 ,保证温度、湿度、光照和 pH 值等培
养条件以及培养基基本一致。
通过二次正交回归分析表明 ,爆仗竹茎段不定芽增殖培养基中 62BA 与 NAA 组合的最佳浓度配比
是 62BA 1127mgΠL 与 NAA0136mgΠL。在该培养基上不定芽增殖系数可达 416。而在含 62BA 1114～2111
mgΠL 和NAA 0104～0153 mgΠL 的培养基上 ,不定芽增殖系数可达 410 以上 (95 %置信区间) 。进一步说明
二次回归正交设计能更精确地筛选和模拟寻优组织培养中的各种植物激素浓度和配比。
参考文献 :
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全国农业辐射加工技术研讨会在河南召开
　　由中国原子能农学会辐射加工技术专委会主办、河南省科学院同位素研究所承办的”全国农业辐
射加工技术研讨会”于 2005 年 5 月 12 - 13 日在河南省郑州市举行。来自全国辐射育种和加工行业的近
百名代表参加了会议 ,河南省科学院院长余守志同志、河南省科学院纪检委书记郑锡胜同志、河南省科
学院科研外事处处长董桂萍同志、河南省农学会秘书长魏蒙关同志等到会祝贺。
会议期间 ,代表们围绕着辐射加工新技术、新成果 ,辐射加工生产、经营管理经验 ,辐射加工装置安
全运行管理经验等做了学术报告并进行了广泛的研讨 ,会议还组织了”辐射加工技术”和”加速器”两个
专题小组对废旧源处理、统一行业标准、加强合作与减少恶性竞争等热点问题进行了讨论 ,并达成了若
干共识。会议结束后 ,与会代表们参观了河南省科学院同位素研究所辐照中心和小球公司。本次研讨
会取得了圆满成功 ,会议成果将为促进共同发展、共同进步、共同推进我国农业辐射加工技术的发展起
到了积极作用。(杨晓薇)
581Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2005 ,19 (3) :181～185