全 文 ：书柳枝稷人工穗芽高效再生体系的建立
柴乖强１，徐开杰１，王勇峰１，孙风丽１，宋立立２，刘曙东１，奚亚军１
（１．西北农林科技大学农学院，陕西 杨凌７１２１００；２．沧州师范学院生命科学系，河北 沧州０６１００１）
摘要：以柳枝稷‘西稷１号’、‘西稷２号’和‘西稷３号’３个基因型的幼穗为材料，采用单因素试验依次从基因型、幼
穗长度、激素、初次切割时期穗芽长度、大量培养阶段穗芽长度、碳源、ｐＨ值、穗芽块的切割方式和生根培养基等对
柳枝稷人工穗芽再生体系进行了优化研究，建立了柳枝稷人工穗芽高效再生体系，即基因型选用西稷１号，幼穗长
度为１．５ｃｍ，激素采用３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ，初次切割时期和大量培养阶段穗芽长度均为１．５ｃｍ，
碳源采用麦芽糖，ｐＨ 值５．８，穗芽块采用纵切方式，并以１／２ＭＳ培养基作为生根培养基，增殖效率可高达
４１６７．００％。
关键词：柳枝稷；幼穗；人工穗芽；再生体系
中图分类号：Ｑ９４５．３９　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０４００９８０７
　　随着社会的发展，人类对能源的需求日益剧增。然而全球化石能源的不可再生性以及大量使用导致了大气
污染、全球气候变暖等一系列环境问题［１，２］。因此，寻求一种新的可再生替代能源成为摆在人们面前的一项重要
的工作。柳枝稷（犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿）原产于北美，属禾本科（Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）黍属（犘犪狀犻犮狌犿），是一种多年生暖季型
草本Ｃ４ 植物［３，４］，通常被用来放牧、水土保持以及生态建设。与传统作物相比，柳枝稷的抗旱能力强、耐瘠薄、病
虫害少、生物学产量高，加上易播种出苗和建立植被以及纤维素和半纤维素能较高地转化为乙醇等优点，近年来
被国际上广泛作为一种理想的生物能源植物并进行了深入研究［５８］。保存和快速繁殖优质原始材料是支撑现代
生物育种技术发展的重要内容之一。为了适应现代生物育种工作的需要，柳枝稷的离体培养和快速繁殖技术受
到了越来越多的重视。孟敏等［９］、Ｊａｓｏｎ等［１０］均以柳枝稷幼穗和成熟种子为外植体，通过诱导胚性愈伤组织增殖
出大量的柳枝稷幼苗。然而，由于柳枝稷在人工诱导愈伤组织方面受基因型限制，且存在培养周期长，再生率低
等缺点，使其在柳枝稷离体培养和快速繁殖上的应用受到了一定限制。
利用植物不同器官作为外植体诱导丛生芽进而建立高效再生体系，是组织培养最直接、最简便、成苗速度最
快的途径之一［１１］。迄今已有多种植物利用芽顶端分生组织［１２１７］或茎节［１８］为外植体诱导丛生芽，从而建立了其
植株再生体系。而通过幼穗直接诱导人工穗芽目前还未见报道。本课题组在研究中发现，在人工诱导柳枝稷的
幼穗形成过程中，通过人工处理可获得少量幼芽（人工穗芽），在适宜培养基上诱导和人工促进可使穗芽在短时间
内大量扩增，通常形成包含数十条或一百余条不等的穗芽块，为避开传统通过胚性愈伤组织再生植株建立了一条
简便易行的途径。本试验通过对柳枝稷人工穗芽的培养条件、处理方法等进行系统研究，以期建立较为高效的柳
枝稷人工穗芽再生体系，为柳枝稷的离体繁殖乃至生物技术育种研究提供参考。
１　材料与方法
１．１　材料
１．１．１　植物材料　供试材料为‘西稷１号’、‘西稷２号’和‘西稷３号’３个基因型，由西北农林科技大学农学院
柳枝稷分子育种课题组选育提供。试验于２０１０年８月－２０１１年５月在西北农林科技大学小麦改良中心分子生
物学实验室进行。
９８－１０４
２０１２年８月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２１卷　第４期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
收稿日期：２０１２０１２７；改回日期：２０１２０３２９
基金项目：国家自然科学基金（３０８７１５７１，３１１７１６０７），国家９４８计划项目（２０１１Ｇ１１９）和西北农林科技大学基本科研业务费专项资金
（ＣＸ２００９０３）资助。
作者简介：柴乖强（１９８６），男，陕西宝鸡人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｃｈａｉｇｕａｉｑｉａｎｇ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｘｉｙａｊｕｎ１１＠１２６．ｃｏｍ
１．１．２　试验初始培养基　诱导与增殖培养基：ＭＳ（ＭｕｒａｓｈｉｇｅａｎｄＳｋｏｏｇ）＋３．００ｍｇ／Ｌ６ＢＡ（６Ｂｅｎｚｙｌａｍｉｎ
ｏｐｕｒｉｎｅ）＋３．００％蔗糖＋０．７５％琼脂，ｐＨ值５．８；生根培养基：１／２ＭＳ＋１．００％蔗糖＋０．７０％琼脂，ｐＨ值５．８。
１．２　方法
１．２．１　试验设计　试验采用单因素寻优的方法，以诱导与增殖培养基为初始基本培养基，各单因素试验依次以
前一试验研究结果为基础，依次从柳枝稷的基因型、幼穗长度、激素、初次切割时期穗芽长度、大量培养阶段穗芽
长度、碳源、ｐＨ值、穗芽块的切割方式和生根培养基等进行培养因素的优化选择，以建立柳枝稷人工穗芽高效再
生体系。试验各因素包括水平如下：基因型三水平包括西稷１号、西稷２号、西稷３号；幼穗长度四水平包括０．５，
１．０，１．５和２．０ｃｍ；激素处理五水平分别为２．００ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．２０ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ，２．５０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１５
ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ，３．００ｍｇ／Ｌ６ＢＡ，３．００ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１０ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ，ＭＳ＋３．５０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ；初次切割时期穗
芽长度四水平包括初次穗芽长度０．５，１．０，１．５和２．０ｃｍ；大量培养阶段穗芽长度四水平包括穗芽长１．０，１．５，
２．０和２．５ｃｍ；碳源三水平包括３０ｇ／Ｌ蔗糖、３０ｇ／Ｌ麦芽糖、３０ｇ／Ｌ甘露醇；ｐＨ值五水平分别为５．４，５．６，５．８，
６．０，６．２；穗芽块的切割方式两水平包括横切和纵切；４种生根培养基分别为１／２ＭＳ、１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＩＢＡ、
１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＮＡＡ和１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＩＢＡ＋０．５ｍｇ／ＬＮＡＡ。
１．２．２　外植体的准备与诱导　在柳枝稷生长发育至有５～６个节时，人工剥取１ｃｍ左右的穗下茎节。先用体积
分数为７０％的酒精表面消毒１ｍｉｎ，倒掉酒精后加入适量体积分数为５％的ＮａＣｌＯ（有效氯≥０．９％）溶液灭菌约
１～２ｍｉｎ，再用无菌水冲洗３～４次。
将灭好菌的幼穗用无菌手术刀从中间纵切成两半，根据各试验进程，依次分别接种到上述各培养基中，每个
处理重复３次，每个重复接种３个幼穗。并置于２８℃，光照１６ｈ／ｄ，光照强度１２０００ｌｘ的光照培养箱中进行培
养，每次从诱导好的穗芽基部２ｍｍ处切去穗芽，人工切割５次后，于超净工作台内调查统计人工穗芽的数目。
穗芽的诱导过程见图１。
图１　柳枝稷人工穗芽培养
犉犻犵．１　犃狉狋犻犳犻犮犻犪犾犲犪狉犫狌犱狊犳狅狉犿犪狋犻狅狀狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
　ａ：柳枝稷大田取材Ｄｒａｗｎｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓ；ｂ：外植体接种培养Ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｌａｎｔｓ；ｃ：诱导的柳枝稷幼穗Ｉｎｄｕｃｅｄｙｏｕｎｇｐａｎｉｃｌｅｓ
ｏｆｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓ；ｄ：人工穗芽Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓｐｉｋｅｂｕｄｓ；ｅ：穗芽生根Ｒｏｏｔｉｎｇｏｆｓｐｉｋｅｂｕｄｓ；ｆ：幼苗移栽Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｓｅｅｄｌｉｎｇｓ．
９９第２１卷第４期 草业学报２０１２年
１．２．３　测定项目与方法　调查人工穗芽的增殖效率、生根率和幼苗移栽成活率。计算公式为：
增殖效率（％）＝穗芽数／接种外植体数×１００
生根率（％）＝生根穗芽块数／接种穗芽块总数×１００
移栽成活率（％）＝成活数／移栽总数×１００
１．３　数据处理
数据采用ＳＡＳ８．１软件进行统计分析。
２　结果与分析
２．１　基因型对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
西稷１号、西稷２号和西稷３号３个基因型的外植体接种后诱导出幼穗的时间存在差异（表１），其中西稷１
号和西稷３号诱导出幼穗的时间相同，但西稷２号则较西稷１号和西稷３号延长了２ｄ，表明西稷２号的幼穗诱
导周期较长。
　　不同基因型对柳枝稷幼穗的增殖效率存在差异，
其中，西稷１号基因型的幼穗增殖效率最高，西稷２号
幼穗增殖效率最低，西稷３号的幼穗增殖效率介于两
者之间。方差分析结果表明，西稷１号的增殖效率显
著高于西稷３号（犘＜０．０５），而极显著高于西稷２号
（犘＜０．０１），西稷２号和西稷３号之间的差异也达到
极显著水平（犘＜０．０１）。说明西稷１号为较理想的基
因型，其次为西稷３号，而西稷２号基因型的增殖效果
最差。
２．２　幼穗长度对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
选用西稷１号基因型的柳枝稷诱导穗芽，结果表
明（表２），不同长度西稷１号基因型的幼穗对柳枝稷
人工穗芽的增殖效率有很大的影响。随着幼穗长度的
增加，增殖效率呈先增后减的趋势，而取长度为１．５
ｃｍ 的 幼 穗 时，柳 枝 稷 穗 芽 增 殖 效 率 最 高，为
１６００．００％。方差分析表明，长度为１．５ｃｍ的幼穗增
殖效率极显著高于其他长度的幼穗（犘＜０．０１）。因
此，选用西稷１号基因型长度为１．５ｃｍ的幼穗进行穗
芽增殖较为理想。
２．３　生长激素配比对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
６ＢＡ是一种高效的植物细胞分裂素，它调控细胞
核基因的活性和蛋白质的磷酸化与翻译［１９］。６ＢＡ对
西稷１号基因型柳枝稷的长度为１．５ｃｍ幼穗的穗芽
增殖有明显的促进作用，且其促进作用在６ＢＡ浓度
为３．０ｍｇ／Ｌ时达到最高，其后则呈减弱趋势（表３）。
表１　基因型对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲１　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犵犲狀狅狋狔狆犲狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊
狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
基因型
Ｇｅｎｏｔｙｐｅ
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆ
ｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
诱导出幼穗时间
Ｔｉｍｅｏｆｉｎｄｕｃｅｄ
ｙｏｕｎｇｐａｎｉｃｌｅｓ
（ｄ）
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
（％）
西稷１号 ＸｉｊｉＮｏ．１ ３ ４ １４００．００Ａａ
西稷２号 ＸｉｊｉＮｏ．２ ３ ６ ４３３．３３Ｂｃ
西稷３号 ＸｉｊｉＮｏ．３ ３ ４ １０６６．６７Ａｂ
　注：不同小写字母表示不同水平间差异显著（犘＜０．０５）；不同大写字
母表示不同水平间差异极显著（犘＜０．０１）。下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｓｈｏｗｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌ（犘＜０．０５）；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｓｈｏｗｖｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌ（犘＜０．０１）．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表２　幼穗长度对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狔狅狌狀犵狆犪狀犻犮犾犲犾犲狀犵狋犺狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊
狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
幼穗长度
Ｙｏｕｎｇｐａｎｉｃｌｅｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ）
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
（％）
０．５ ３ ５３３．３３Ｃｃ
１．０ ３ １０６６．６７Ｂｂ
１．５ ３ １６００．００Ａａ
２．０ ３ ９６６．６７ＢＣｂ
适量２，４Ｄ的加入，也会明显增加柳枝稷的穗芽增殖效率。初始基本培养基中生长激素组合为３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ
＋０．１ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ时，柳枝稷穗芽增殖效率最高，为２３３３．３３％。经方差分析，３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１ｍｇ／Ｌ
２，４Ｄ激素组合与３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ和３．５ｍｇ／Ｌ６ＢＡ的穗芽增殖效率差异不显著，而显著高于激素组合２．５
ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１５ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ（犘＜０．０５），极显著高于２．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．２０ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ（犘＜０．０１）。由于
激素组合３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ的穗芽增殖效率略高于生长激素３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ，因此在西稷１号
基因型柳枝稷穗芽再生体系后期试验中采用激素组合３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ。
００１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
２．４　初次切割时期穗芽长度对柳枝稷穗芽增殖效率
的影响
在利用前期基因型、幼穗长度、生长激素试验结果
的基础上，初次切割时穗芽的长度对柳枝稷穗芽增殖
效率有着显著的影响，且穗芽的增殖效率随着初次切
割时穗芽长度的增加呈现出先升后降的趋势（表４）。
初次切割穗芽长１．５ｃｍ 时，柳枝稷穗芽增殖效率最
高，达到２４３３．３３％。方差分析表明，初次切割长度为
１．５ｃｍ时的穗芽增殖效率与长度为１．０，２．０和２．５
ｃｍ的穗芽增殖效率间的差异达到极显著水平（犘＜
０．０１）。因此，初次切割时期选择穗芽长度１．５ｃｍ较
为理想。
２．５　大量培养阶段穗芽长度对柳枝稷穗芽增殖效率
的影响
在前期试验结果的基础上，大量培养阶段穗芽长
度对增殖效率有着显著的影响，且穗芽的增殖效率随
着穗芽长度的增加呈现出先大幅升高其后则呈降低的
趋势（表５）。当穗芽长度为１．５ｃｍ时，柳枝稷穗芽增
殖效率最高，达到３４００．００％。方差分析表明，大量培
养阶段柳枝稷穗芽长度为１．５ｃｍ时分离，其穗芽增殖
效率与长度为１．０，２．０和２．５ｃｍ的穗芽增殖效率间
的差异达到极显著水平（犘＜０．０１）。因此，大量培养
阶段穗芽长度选择１．５ｃｍ进行增殖较为理想。
２．６　碳源对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
结合基因型、幼穗长度、生长激素、初次切割时期
和大量培养阶段穗芽长度试验研究结果，培养基采用
不同碳源对柳枝稷穗芽的增殖效率有显著的影响，其
中以麦芽糖作为碳源时柳枝稷穗芽的增殖效率最高，
为３６３３．３３％（表６）。经方差分析，麦芽糖、蔗糖和甘
露醇３种碳源的培养基对柳枝稷穗芽增殖效率存在差
异，其中碳源为麦芽糖的穗芽增殖效率显著高于蔗糖
（犘＜０．０５），且极显著的高于甘露醇的穗芽增殖效率
（犘＜０．０１），而碳源为蔗糖或甘露醇时两者之间差异
不显著。因此在穗芽培养中选用麦芽糖作为碳源较为
理想。
２．７　培养基ｐＨ值对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
在前期试验结果的基础上，培养基ｐＨ 值对柳枝
稷穗芽增殖效率有显著影响，增殖效率随着培养基
ｐＨ值的升高呈现出先迅速升高后缓慢下降的趋势
（表７）。在培养基ｐＨ为５．８时，柳枝稷穗芽增殖效率
最高，为３７６６．６７％。方差分析表明，培养基ｐＨ值为
５．８时穗芽增殖效率与ｐＨ值６．０和６．２之间差异不
表３　生长激素对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲３　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆犺狔狋狅犺狅狉犿狅狀犲狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀
犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
生长激素
Ｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅ
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
２．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．２０ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ ３ １１３３．３３Ｂｃ
２．５ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１５ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ ３ １７６６．６７ＡＢｂ
３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ ３ ２３００．００Ａａｂ
３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１０ｍｇ／Ｌ２，４Ｄ ３ ２３３３．３３Ａａ
３．５ｍｇ／Ｌ６ＢＡ ３ ２１３３．３３Ａａｂ
表４　初次切割时期穗芽长度对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲４　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狊狆犻犽犲犫狌犱狊犾犲狀犵狋犺狅犳犳犻狉狊狋犮狌狋狋犻狀犵狋犻犿犲狅狀
狊狆犻犽犲犫狌犱狊狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
穗芽长度
Ｌｅｎｇｔｈｏｆｐａｎｉｃｌｅ
ｓｐｒｏｕｔｉｎｇ（ｃｍ）
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
０．５ ３ ８３３．３３Ｃｃ
１．０ ３ １４００．００ＢＣｂ
１．５ ３ ２４３３．３３Ａａ
２．０ ３ １６６６．６７Ｂｂ
表５　大量培养阶段穗芽长度对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲５　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狊狆犻犽犲犫狌犱狊犾犲狀犵狋犺狅犳犿犪狊狊犮狌犾狋狌狉犻狀犵狊狋犪犵犲狅狀
狊狆犻犽犲犫狌犱狊狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
穗芽长度
Ｌｅｎｇｔｈｏｆｐａｎｉｃｌｅ
ｓｐｒｏｕｔｉｎｇ（ｃｍ）
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
１．０ ３ １３６６．６７Ｂｂｃ
１．５ ３ ３４００．００Ａａ
２．０ ３ １９６６．６７Ｂｂ
２．５ ３ １２００．００Ｂｃ
表６　碳源对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲６　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犮犪狉犫狅狀狊狅狌狉犮犲狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊
狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
碳源
Ｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅ
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
麦芽糖 Ｍａｌｔｏｓｅ ３ ３６３３．３３Ａａ
蔗糖Ｓｕｃｒｏｓｅ ３ ２１００．００ＡＢｂ
甘露醇 Ｍａｎｎｉｔｏｌ ３ １３６６．６７Ｂｂ
１０１第２１卷第４期 草业学报２０１２年
显著，而极显著高于ｐＨ值为５．４和５．６时的穗芽增
殖效率（犘＜０．０１）。因此，培养基ｐＨ值应控制在５．８
～６．２时较理想，但以ｐＨ 值为５．８时的增殖效率最
好。
２．８　大量培养阶段穗芽块的切割方式对柳枝稷穗芽
增殖效率的影响
在前期试验研究结果的基础上，切割方式采用纵
切时，柳枝稷穗芽增殖效率最高，为４１６６．６７％（表
８）。方差分析表明，采用纵切和横切２种切割方式时，
幼穗增殖效率之间差异达到极显著水平（犘＜０．０１）。
因此，丛生芽的切割方式以纵切最为理想。
２．９　生根培养基对成苗的影响
良好的根系发育，是穗芽发育成苗乃至正常生长
发育的基础。利用基因型、幼穗长度、激素、初次切割
时期、大量培养阶段穗芽分离时期、碳源、ｐＨ值、穗芽
块的切割方式试验研究结果，选择生长状态一致的穗
芽，分别转至４种不同的生根培养基中，２０ｄ有不定根
生成，４５ｄ后调查生根率。并将生好根的幼苗移栽至
温室，２周后调查成活率。结果表明（表９），采用
１／２ＭＳ作为生根培养基时，柳枝稷的生根率和移栽成
活率均达到最大。因此，采用１／２ＭＳ培养基作为生
根培养基较为理想。
３　结论与讨论
植物组织培养增殖效率受到外植体类型、培养方
式、基本培养基、植物激素组合和浓度等的影响。而植
物材料的基因型是影响植物丛生芽诱导的一个重要因
素，一般情况下，同属不同种之间丛生芽的再生率存在
较大的差异，即使在同种不同品种间也有较大差
异［２０］。在本试验中，笔者通过对柳枝稷３种基因型幼
穗离体再生研究，发现西稷１号基因型穗芽的增殖效
率最高，证明在柳枝稷穗芽增殖过程中存在基因型决
定增殖效率的现象。
表７　培养基狆犎对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲７　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆犎狏犪犾狌犲狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊
狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
培养基ｐＨ
ｐＨｖａｌｕｅ
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
５．４ ３ １１００．００Ｃｄ
５．６ ３ ２５６６．６７Ｂｃ
５．８ ３ ３７６６．６７Ａａ
６．０ ３ ３３６６．６７ＡＢａｂ
６．２ ３ ３０３３．３３ＡＢｂｃ
表８　穗芽的切割方式对柳枝稷穗芽增殖效率的影响
犜犪犫犾犲８　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犮狌狋狋犻狀犵狑犪狔狅狀狊狆犻犽犲犫狌犱狊
狆狉狅犾犻犳犲狉犪狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊
穗芽切割方式
Ｃｕｔｔｉｎｇｗａｙｏｆ
ｐａｎｉｃｌｅｓｐｒｏｕｔｉｎｇ
接种外植体数
Ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｌａｎｔ
ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ
增殖效率
Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
纵切Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃｕｔｔｉｎｇ ３ ４１６６．６７Ａａ
横切Ｃｒｏｓｓｃｕｔｔｉｎｇ ３ ２０３３．３３Ｂｂ
表９　生根培养基对幼苗移栽成活率的影响
犜犪犫犾犲９　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狉狅狅狋犻狀犵犿犲犱犻狌犿狅狀狋狉犪狀狊狆犾犪狀狋犻狀犵
狊狌狉狏犻狏犪犾狉犪狋犲狅犳狊犲犲犱犾犻狀犵
生根培养基
Ｒｏｏｔｉｎｇ
ｍｅｄｉｕｍ
生根率
Ｒｏｏｔｉｎｇｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
（％）
移栽成活率
Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ
ｓｕｒｖｉｖａｌｒａｔｅ（％）
１／２ＭＳ ８５．０ １００．０
１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＩＢＡ ８０．０ １００．０
１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＮＡＡ ６５．０ ７６．９
１／２ＭＳ＋０．５ｍｇ／ＬＩＢＡ＋
０．５ｍｇ／ＬＮＡＡ
６６．７ ８０．０
　　在植物组织培养中，植物的器官分化决定于植物体内细胞分裂素和生长激素的比例，其中６ＢＡ可以有效地
诱导芽的萌发与不定芽的增殖，这是因为６ＢＡ是一种高效的植物细胞分裂素，它调控细胞核基因的活性和蛋白
质的磷酸化与翻译［２１２３］。柳枝稷穗芽培养的成功与否也依赖于外源激素，６ＢＡ和２，４Ｄ在幼穗培养和穗芽组织
块形成中起着十分重要的作用。在本试验中，以柳枝稷幼穗为外植体诱导穗芽的发生依赖于适宜浓度的６ＢＡ，
尤以６ＢＡ３．０ｍｇ／Ｌ为诱导培养基和增殖培养基效果最好。这与在黑麦草（犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲）、早熟禾（犘狅犪
狆狉犪狋犲狀狊犻狊）、翠竹（犛犪狊犪狆狔犵犿犪犲犪）、大花蕙兰（犆狔犿犫犻犱犻狌犿）等的研究结果相同［１７，２４２７］。另外，试验中还发现，在
柳枝稷穗芽诱导和增殖培养基中，少量２，４Ｄ的加入会提高柳枝稷的穗芽增殖效率，且２，４Ｄ浓度为０．１０ｍｇ／Ｌ
时最理想。
碳源是植物组织培养中重要的营养源，它不仅能给外植体提供能量，而且也能维持一定的渗透压。近年来，
各种糖类对植物组织培养的效应，引起广泛关注［２８］。研究表明，不同植物对不同碳源种类的反应不完全相
２０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４
同［２９］。在本试验中，不同碳源对柳枝稷穗芽的增殖效率由高到低依次是麦芽糖＞蔗糖＞甘露醇，麦芽糖虽比蔗
糖高，但麦芽糖与蔗糖相比价格昂贵，从试验成本的因素来考虑采用蔗糖较为合适。
本试验以柳枝稷幼穗为外植体，依次从基因型、幼穗长度、激素、初次切割时期、大量培养阶段穗芽分离时期、
碳源、ｐＨ值、穗芽块的切割方式和生根培养基等９个方面对柳枝稷人工穗芽再生体系进行了优化，初步建立起
柳枝稷人工穗芽高效再生体系，该体系可用于柳枝稷遗传转化和细胞工程研究以及种质保存和快速繁殖。此外，
该体系具有试验周期短、植株再生频率高、基因型约束较小和取材不受季节限制等优点。
本试验中柳枝稷人工穗芽再生体系是通过单因素寻优的方法获得的，没有综合考虑各因素间的相互作用，因
此，下一步试验将采用正交旋转回归设计对初步获得的再生体系进行优化。
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犈狊狋犪犫犾犻狊犺犿犲狀狋狅犳犪犺犻犵犺犾狔犲犳犳犻犮犻犲狀狋狉犲犵犲狀犲狉犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿狅犳狊狑犻狋犮犺犵狉犪狊狊犪狉狋犻犳犻犮犻犪犾狊狆犻犽犲犫狌犱狊
ＣＨＡＩＧｕａｉｑｉａｎｇ１，ＸＵＫａｉｊｉｅ１，ＷＡＮＧＹｏｎｇｆｅｎｇ１，ＳＵＮＦｅｎｇｌｉ１，
ＳＯＮＧＬｉｌｉ２，ＬＩＵＳｈｕｄｏｎｇ１，ＸＩＹａｊｕｎ１
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬｉｆｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，ＣａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃａｎｇｚｈｏｕ０６１００１，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＷｉｔｈｉｎｆｌｏｒｅｓｃｅｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅｇｅｎｏｔｙｐｅｓｏｆＸｉｊｉＮｏ．１，ＸｉｊｉＮｏ．２，ＸｉｊｉＮｏ．３ａｓｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅ
ｆａｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎｃｏｎｓｉｄｅｒｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｅｎｏｔｙｐｅ，ｐａｎｉｃｌｅｌｅｎｇｔｈ，ｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅ，ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｓｐｉｋｅｂｕｄｓｉｎ
ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄａｎｄｉｎｍａｓｓｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄ，ｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅ，ｐＨ，ｓｐｉｋｅｂｕｄｓｃｕｔｔｉｎｇｗａｙａｎｄ
ｒｏｏｔｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍ，ｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓ（犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿）ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓｐｉｋｅ
ｂｕｄｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓ：ｇｅｎｏｔｙｐｅＸｉｊｉＮｏ．１，ｐａｎｉｃｌｅｌｅｎｇｔｈ１．５ｃｍ，３．０ｍｇ／Ｌ６ＢＡ＋０．１
ｍｇ／Ｌ２，４Ｄａｓｐｈｙｔｏｈｏｒｍｏｎｅ，ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｓｐｉｋｅｂｕｄｓｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｕｔｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄａｎｄｉｎｍａｓｓｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｐｅ
ｒｉｏｄｗａｓ１．５ｃｍ，ｍａｌｔｏｓｅａｓｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅ，ｐＨ５．８，ｖｅｒｔｉｃａｌｓｐｉｋｅｂｕｄｓｃｕｔｔｉｎｇ，ａｎｄ１／２ＭＳａｓｒｏｏｔｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
ｍｅｄｉｕｍ．Ｔｈｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓｐｉｋｅｂｕｄｓｍｉｇｈｔｒｅａｃｈｕｐｔｏ４１６７．００％．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｗｉｔｃｈｇｒａｓｓ（犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿）；ｐａｎｉｃｌｅ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓｐｉｋｅｂｕｄｓ；ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
４０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４