全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2015, 51 (2): 207~211 doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.0622 207
收稿 2015-01-08 修定 2015-01-21
资助 国家现代农业科技城产业培育专项(Z13110500330000)。
* 共同第一作者。
** 通讯作者(E-mail: tiit@126.com; Tel: 010-62593622)。
紫叶狼尾草的组织培养与快速繁殖
魏进莉*, 李丽芳*, 于学斌**
北京市花木有限公司花卉研究所, 北京100093
摘要: 以紫叶狼尾草(Pennisetum setaceum ‘Rubrum’)的茎尖或带腋芽的节间为外植体材料, 进行了组培快繁技术的实验研究,
建立了离体快繁技术体系。结果表明, 以MS+6-BA 1.0 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1为较适宜的外植体诱导丛生芽的培养基; 以
MS+6-BA 1.5 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1为最佳继代增殖培养基, 增殖系数达6.5; 以1/2MS+NAA 0.5 mg·L-1+
IBA 0.5 mg·L-1为最佳生根培养基, 生根率100%; 将生根组培苗移栽炼苗, 30 d后成活率达98%以上。
关键词: 观赏草; 紫叶狼尾草; 节间; 丛生芽; 组织培养
Tissue Culture and Rapid Propagation of Pennisetum setaceum ‘Rubrum’
WEI Jin-Li*, LI Li-Fang*, YU Xue-Bin**
Flower Research Institute, Beijing Florascape Co., Ltd., Beijing 100093, China
Abstract: The study used stem tips and internodes with axillary buds as the explants, conducted the research of
tissue culture techniques in Pennisetum setaceum ‘Rubrum’ propagation, and established the rapid propagation
system in vitro. The results indicated that MS+6-BA 1.0 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1 was the suitable medium for
explants induction of cluster buds; MS+6-BA 1.5 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1 was the optimizing
medium for multipropagation, the multiplication coefficient could reach up to 6.5; 1/2MS+NAA 0.5 mg·L-1+I-
BA 0.5 mg·L-1 was the best medium for rooting, the rooting rate could reach to 100%. After 30 days transplant-
ed into greenhouse, the survival rate of young plants were over 98%.
Key words: ornamental grasses; Pennisetum setaceum ‘Rubrum’; internode; multiple shoot clumps; tissue culture
紫叶狼尾草(Pennisetum setaceum ‘Rubrum’)是
禾本科狼尾草属绒毛狼尾草(P. setaceum)的园艺栽
培变种(张苏州2014), 具有很强的抗旱性, 喜阳光,
耐贫瘠, 对土壤要求不严, 抗逆性强; 冬天休眠, 株
形纤细柔美, 株高1~2 m, 叶狭长条状, 紫红色, 穗
状花序, 呈美丽的紫色, 穗期6月至9月, 花絮观赏
期能保持至晚秋或初冬, 具有非常好的观赏性。
近年来, 随着社会的发展和生活水平的提高, 人们
对周围生活环境的要求也越来越高, 狼尾草作为
观赏草在园林景观中逐渐发挥作用, 以其株型优
美、花絮美丽、抗逆性强、管理粗放和维护费用
低等特点(信金娜等2013), 成为一种新型园林造景
植物, 在我国各大城市, 尤其长江流域及以南地区
作为观赏植物在公园和居民小区中经常应用(田宏
等2012), 在园林景观中营造了轻盈飘逸的韵味, 具
有独特的美感。而紫叶狼尾草作为一种奇异的黑
色新型造景植物, 被广泛应用于园林绿化景观中,
产生很好的观赏效果。由于其不耐寒, 在我国北
方地区不能越冬, 多作为一年生植物应用于花境
造景中; 在华东地区需保护越冬, 可片植。在栽培
过程中发现, 它具有不结实的特性(是否遗传性不
育, 有待进一步深入研究), 没有种子无法播种繁
殖, 通过分株繁殖速度慢, 很难满足市场需求, 而
采用组织培养的方式进行快繁能很好地解决问题,
故此对其进行组培快繁技术研究势在必行。目前,
有关紫叶狼尾草的栽培繁殖资料报道较少, 尤其
组织培养繁殖技术尚鲜有报道。本文结果可为紫
叶狼尾草的工厂化育苗和将来的遗传育种研究提
供参考。
材料与方法
1 实验材料
以紫叶狼尾草(Pennisetum setaceum Chiovenda
cv. ‘Rubrum’)具有腋芽的节间或茎尖为材料, 材料
来源于本单位品种资源圃。
植物生理学报208
2 实验方法
2.1 培养基
以MS为基本培养基, 添加不同种类和浓度水
平的植物生长物质, 丛生芽诱导、增殖培养基添
加白砂糖30 g·L-1, 琼脂粉4.0 g·L-1 (凝胶强度≥
1 300 g·cm-2, 下同); 生根培养基添加白砂糖20 g·L-1,
琼脂粉4.5 g·L-1。各培养基均为pH值5.8~6.2, 121
℃下高压蒸汽灭菌20 min。
2.2 消毒
春季采取茎尖或秋季采取具有腋芽的节间,
长3 cm左右, 剪去叶片, 用饱和的洗衣粉水浸泡20
min, 自来水冲洗30 min。在超净工作台中, 用75%
酒精浸泡消毒30 s, 再用20%次氯酸钠溶液(体积
比)浸泡消毒15 min, 无菌水冲洗4次, 待用。
2.3 培养条件
光照强度30 µmol·m-2·s-1, 每天光照时间12 h,
培养温度24 ℃±2 ℃。增殖和生根培养与此相同。
2.4 外植体接种诱导丛生芽
在超净工作台上, 将已消毒的外植体材料剪
去两端已被消毒剂损伤的组织, 留取长2.0~2.5 cm
的茎尖或具腋芽的节间, 接种于培养基① 6-BA 1.0
mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1, ② 6-BA 2.0 mg·L-1+NAA
0.2 mg·L-1, ③ 6-BA 1.0 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1, ④
6-BA 2.0 mg·L-1+IBA 1.0 mg·L-1上, 每瓶培养基接1
个外植体材料, 每种培养基20个重复, 共80瓶。培
养30 d时, 观察记录结果。
2.5 继代增殖培养
将外植体诱导所得丛生芽进行剪切, 以1~3个
芽为一丛进行分割后, 接种到增殖培养基① 6-BA
1.0 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1, ② 6-BA 1.0 mg·L-1+
IBA 0.5 mg·L-1, ③ 6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 0.2 mg·L-1,
④ 6-BA 2.0 mg·L-1+IBA 1.0 mg·L-1, ⑤ 6-BA 1.5
mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1, ⑥ 6-BA
2.0 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+IBA 0.5 mg·L-1上培养,
每种培养基接种7瓶, 每瓶5株, 30 d观察记录结
果。
2.6 生根培养
将株高2 cm以上、带有4个以上叶片的无根
壮苗, 转接到以1/2MS为基本培养基, 添加① NAA
0.5 mg·L-1, ② NAA 1.0 mg·L-1, ③ NAA 0.5 mg·L-1+
IBA 0.5 mg·L-1, ④ IBA 0.5 mg·L-1, ⑤ IBA 1.0
mg·L-1的生根培养基上, 每种培养基接种5瓶, 每瓶
15株, 进行生根培养, 15 d观察统计结果。
2.7 移栽炼苗
将培养15 d的生根苗移到温室, 拧松瓶盖炼苗
3~5 d, 将苗从培养瓶中取出, 清洗干净根部的培养
基, 栽到装有基质(优质草炭:珍珠岩=7:3)的200孔
穴盘上, 30 d观察统计结果。
实验结果
1 外植体诱导丛生芽
将消毒后的外植体接种到芽诱导培养基上
(图1-A), 培养30 d后可见丛生芽形成(图1-B)。表1
表明, 在紫叶狼尾草的外植体诱导丛生芽的过程
中, 植物生长物质的种类及浓度对丛生芽的诱导
形成有着不同程度的影响。细胞分裂素6-BA的浓
度高时, 芽的形成相对较多, 但出现玻璃化现象,
并且加重, 使得有效芽苗的数量不多; 生长素NAA
浓度高时, 不利于芽的形成和生长, 芽细小矮化,
使玻璃化加重; 生长素IBA浓度高时, 有利于芽的
形成与生长, 芽苗较健壮且高于NAA中。在4种添
加了不同植物生长物质种类和浓度水平的培养基
中, 以编号为③的培养基表现性状最好, ①号次之,
④号略微差于①, ②号很差。
表1 不同植物生长物质对紫叶狼尾草芽诱导的影响
Table 1 Effects of different plant growth substances on bud induction of P. setaceum ‘Rubrum’
培养基 植物生长物质浓度/mg·L
-1 外植体成活 平均丛生 芽玻璃化百 平均株 丛生芽生长情况
编号 6-BA NAA IBA 百分率/% 芽数/个 分率/% 高/cm
① 1.0 0.1 0 80 3.1b 0 1.8±0.2bc 芽苗相对较少, 粗壮, 部分小芽半玻璃化
② 2.0 0.2 0 55 5.4a 45 1.2±0.3c 芽苗多, 细小矮化, 小芽玻璃化严重
③ 1.0 0 0.5 95 3.3b 0 4.2±0.3a 芽苗相对较多, 壮而高, 无玻璃化
④ 2.0 0 1.0 70 4.8a 38 2.3±0.2b 芽苗多, 较细弱, 部分芽苗玻璃化
同列数字旁小写字母不同表示差异显著(P<0.05), 下表同此。
魏进莉等: 紫叶狼尾草的组织培养与快速繁殖 209
2 继代增殖
继代增殖培养基的设计, 以外植体诱导丛生
芽的结果为参考依据。将由外植体培养获得的丛
生芽, 切分后接种到继代增殖培养基上, 培养30 d
时形成丛生芽(图1-C)。表2表明, 在继代增殖培养
过程中, 植物生长物质种类和浓度不同对芽增殖
的影响也有所不同, 并且与外植体诱导丛生芽的
结果基本一致。6-BA浓度高时有利于芽的形成,
IBA浓度高时有利于苗的生长。6-BA与NAA配比
时更有利于丛生芽的增殖培养, 而与IBA配比时有
利于壮苗生根培养, 当将NAA与IBA结合使用时效
果更好。在6种添加不同植物生长物质种类和浓
图1 紫叶狼尾草的丛生芽诱导和植株再生
Fig.1 Buds induction and plant regeneration of P. setaceum ‘Rubrum’
A: 刚接种的外植体; B: 外植体诱导30 d产生的丛生芽; C: 冬天温度较低时继代增殖30 d时的丛生芽; D: 生根培养10 d开始生根; E: 炼
苗30 d时的穴盘苗; F: 春季温度较高时壮苗培养; G: 枯叶清理不干净产生褐化; H: 工厂化生产时的穴盘苗; I: 春季生产的组培苗6~7月份应
用到园林工程; J: 春季生产的组培苗秋季(10月份)在营养钵中开花。
表2 不同植物生长物质对紫叶狼尾草芽增殖的影响
Table 2 Effects of different plant growth substances on bud proliferation of P. setaceum ‘Rubrum’
培养基 植物生长物质浓度/mg·L
-1
增殖系数 平均株高/cm 丛生芽生长情况
编号 6-BA NAA IBA
① 1.0 0.1 0 3.0 3.3±0.3bc 苗较粗壮, 无玻璃化, 无根形成
② 1.0 0 0.5 2.8 5.5±0.2a 苗较高而粗壮, 无玻璃化, 有根形成
③ 2.0 0.2 0 5.5 1.5±0.2d 苗矮小细多, 玻璃化严重, 无根形成
④ 2.0 0 1.0 6.0 3.0±0.3c 苗较为细弱, 小芽有玻璃化, 偶有根形成
⑤ 1.5 0.1 0.5 6.5 4.2±0.2b 苗相对较粗壮, 偶有玻璃化, 偶有根形成
⑥ 2.0 0.1 0.5 5.5 2.3±0.2cd 苗相对较细弱, 小芽有玻璃化, 偶有根形成
植物生理学报210
度水平的培养基中, 编号为⑤的培养基增殖系数最
高, 苗的生长情况也较好, 从整体情况来看为最好
的增殖培养基; ③、④和⑥的增殖系数次之, 在这3
种培养基中芽的增殖都比较多, 但植株相对较为矮
小细弱一些, 并且有玻璃化现象; ①和②相较其他
各培养基增殖系数较低, 但苗相对较为高而粗壮。
3 生根培养
生根培养基的设计以增殖培养结果为参考依
据。将增殖扩繁所得的丛生芽苗剪切成单株, 接
种到生根培养基上, 5 d时就有个别苗龄较大的苗
开始生根; 10 d时多数苗开始生根(图1-D); 15 d时
可达到100%。表3表明, 在生根培养过程中, 植物
生长物质种类和浓度对根的形成有着较大影响。
单独使用NAA或IBA时, 不利于根的形成, 整体生
根效果都不是很好。在添加NAA的培养基中, 生
根相对较慢, 根长短整齐度较高, 当NAA浓度增高
时, 使根的形成受阻, 根丛生粗短; 在添加IBA的培
养基中, 根较少, 有的根很长, 有的根则刚长出, 使
得长短整齐度较差, 当IBA浓度增高时, 对根的形
成也有抑制现象, 整体生根相对较慢。将NAA与
IBA结合使用时, 效果很好。在5种不同的根诱导
培养基中, 以编号为③的培养基为最佳, 生根率达
到100%, 根的数量较多, 根的长短差距小, 整齐度
高, 有利于移栽成活; ①和④次之, 生根率相对低
一些, 根的数量也相对较少, 不利于移栽成活; ②
和⑤较差, 生根率较低。
4 移栽炼苗
紫叶狼尾草的移栽炼苗比较容易 , 在温度
22~27 ℃和空气湿度70%~85%的环境条件下, 生
根苗在移栽30 d时根已满穴, 株高10 cm左右, 苗健
壮有分枝形成, 成活率达到98%以上(图1-E)。
讨 论
在紫叶狼尾草的外植体接种培养获得无菌芽
的过程中发现, 茎尖比带腋芽的茎节萌发生长得
快一些, 并易得到无菌芽苗; 而在带腋芽的茎节中,
腋芽越大的萌发得越快, 越易得到无菌芽苗, 越小
的甚至不萌发 , 最终褐化死亡。谢妤和张子雯
(2012)以杂交狼尾草的腋芽为外植体材料, 成功建
立了组培快繁体系。王凭青等(2005)在杂交狼尾
草的不同外植体材料组培实验中, 以茎节(带侧
芽)、茎段、心叶和嫩叶为材料, 通过诱导愈伤组
织获得再生植株, 其中茎节的植株再生率最高。
因此, 在选择类似狼尾草这类观赏草的外植体材
料时, 以春季选茎尖和秋季选带较大腋芽的茎节
为最佳。
在紫叶狼尾草的继代增殖生产过程中发现,
当温度较高光照较弱时, 紫叶狼尾草的叶色呈浅
绿色(图1-F), 当温度高于26 ℃, 会有玻璃化现象出
现, 随着温度的升高玻璃化苗的数量明显增多, 叶
色为深绿色, 呈水浸状; 当温度较低光照较强时,
玻璃化现象减少或无玻璃化, 而当温度低于20 ℃
时, 苗生长相对缓慢, 叶色呈浅紫红色或泛白(图
1-C)。另外还发现, 在接种时需将老枯或褐化的叶
片和组织清理干净, 不然它们会产生色素而使苗
基部的培养基呈褐色, 对苗有毒害作用, 使苗的生
长相对较差, 不够健康(图1-G)。因此, 在大量生产
中接种剪切分割时, 需严格要求和控制, 以提高苗
的生长品质, 降低生产成本。
在生根培养过程中发现, 除了植物生长物质
影响苗的生根率和根的数量外, 苗的老幼程度和
温度也影响生根率和根的数量。苗越大温度相对
表3 不同植物生长物质对紫叶狼尾草根诱导的影响
Table 3 Effects of different plant growth substances on root induction of P. setaceum ‘Rubrum’
培养基 植物生长物质浓度/mg·L
-1
生根率/% 平均根数/条 平均根长/cm
根生长情况
编号 NAA IBA
① 0.5 0 90 2.7c 0.8±0.3bc 根较短, 生较慢, 整齐度较高
② 1.0 0 75 4.5b 0.6±0.2c 根丛生粗短, 生根慢, 有抑制现象
③ 0.5 0.5 100 6.0a 1.2±0.3b 根长短较为一致, 生根快, 整齐度高
④ 0 0.5 94 2.8c 2.5±0.3a 根长短整齐度较差, 生根较快
⑤ 0 1.0 80 2.4c 2.0±0.2ab 根长短整齐度差, 生根较慢, 有抑制现象
魏进莉等: 紫叶狼尾草的组织培养与快速繁殖 211
越高, 越易生根, 7 d就开始有根长出, 根的数量和
生根率都较高; 反之, 生根慢, 10 d时开始有根长出,
根少且生根率低。在大量生产时, 为了提高种苗
的品质和有效控制生产成本, 在生根培养前, 根据
苗的生长状况, 可进行一次壮苗培养(图1-F), 使苗
更高更粗壮, 整齐性更好。壮苗培养基中的植物
生长物质浓度可适当降低一些, 这样有利于提高
生根率、生根整齐度和缩短生根培养时间。在苗
刚开始生根时就可移到温室去炼苗移栽, 这样移
栽时易于清洗和移栽, 并且对根的伤害小, 在提高
移栽炼苗成活率的同时, 有效降低生产成本。
对于紫叶狼尾草, 我们已成功建立组培快繁
技术体系, 并实现了工厂化快速生产组培种苗(图
1-H)。一般安排在春、秋季集中生根出苗, 春季生
产的量更大一些, 秋季较少。春季2~3月份出的组
培苗, 炼苗30 d后栽植到营养钵(15 cm×15 cm)中养
护3个月, 6~7月份即可用于园林景观造景中(图
1-I), 秋季便可观赏到花穗(图1-J); 秋季出的苗, 炼
苗后需保护越冬, 来年春季即可用于园林工程。
参考文献
田宏, 刘洋, 陈明新, 蔡化, 张鹤山(2012). 浅析狼尾草作为观赏草在
园林中的应用. 中国农学通报, 28 (1): 307~310
王凭青, 段传人, 王伯初, 周兴龙, 谢伟伟(2005). 杂交狼尾草不同外
植体材料组织培养实验. 重庆大学学报(自然科学版), 28 (6):
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谢妤, 张子雯(2012). 杂交狼尾草离体培养植株再生体系的建立. 宜
春学院学报, 34 (12): 97~99
信金娜, 徐威, 王志英, 孙超, 张明磊(2013). 狼尾草作为观赏草的应
用. 草原与草坪, 33 (5): 90~92
张苏州(2014). 干旱胁迫对‘紫叶’狼尾草生长发育及生理特性的影
响. 福建农业学报, 29 (8): 752~756