全 文 ：第 3 卷 第 6 期
1 9 9 0 年 1 2 月
林 业 科 学研 究
FO R E ST R E SE A R C H
V o l
.
3 , N o
.
6
D e e
. , 1 9 9 0
毛白杨无性系组培芽分化效应
与离体选种的研究 ’
袁巧平 董茂山 黄钦才 刘 颂 顾万春
(中国林业科学研究院林业研究所 )
关健词 毛白杨 , 组 织培养; 离体选种
毛白杨 (p o p u lu s to m e n t o s a )是我国华北地 区的重要用材和绿化树种 I‘l。 从 7 0年代开始 ,
采用常规方法经无性系大田多点对比试验 , 已选 出一些优 良无性系 [“] , 并进行了组培繁殖 [sl 。
离体培养条件下毛白杨不同无性系的器官分化能力存在着明显差异 。本文采用8个毛白杨无性
系为材料 , 在分析离体组织的生长分化特性与植株大田生长特性的关系的基础上 , 探索毛 白杨
生长性状的试管微型选择 的可能性 , 并找出各无性系的最佳分化培养基 , 提高组培繁殖效率。
一 、 材料与方法
1
. 试脸材料 5 个优 良无性系 (3 9 、 3 8 、 9 0 、 0 0 1 、 5 0号)和 3 个对照无性系 (3 0 2 、 6 0、
43 号)取自河北省漳河林场 1 18 个毛白杨无性系参试的 8 年生对比林 。 早春采 l 年生休眠条 ,
经室 内水培 , 取萌生幼嫩腋芽为组培材料 。
2
. 组 织培养 将试材进行表面消毒后 , 切取约 0 . 5 c m 长并具相同粗细的小茎段 为外植
体 , 接种在芽分化诱导培养基上 。采用 M St ‘ l、 1 / ZM S 、 1 / 4M S 基本培养基 , 附加几种生长调
节剂 , 以因素交叉分组设计方法配成21 种培养基 (表 1 ) 。每一种培养基上接种各无性系外植体
2 一3 } ; 5 6 7 8 9 1 0 飞1 12 15 ’ 16 1 17 { 18 } 19 } 2 0 { 2 1
从本培养荃¹ 1 / Z M S 1 / 4M S
º ⋯罕羹; Z E 八
浓度 ( m g / L ) {o · 1{0
|侧州|
.一.毕细素
Pll值调至6 . 0 。
|州剑 |
;
.了勺
0. ‘碑
各种培养从均加N 八八。. 02 m g / L 、 蔗褚 3 % 、 琼脂 0 . 5
B八为 6 一节基腺吸吟 , Z E八为 五米紊 , N 八入为蔡 乙胶。
¹º
本文于198 9 年 7 )1 30 口收到 。
. 承策本院分析中心 l 文芝等同志侧定氮墓酸 、 内源橄素含甩 , 休静芳先生 市阅文稿 , 在此一并致谢。
仑期 袁巧平等: 毛白杨无性系组培芽分化效应与离体选种的研究 6 0 9
5 ~ 6 块 。 培养温度为2 7士 2 ℃ , 每日光照 14 h (光照强度为2 0 0 0 ~ 3 0 0 0 lx ) 。 培养 . 3 0 天后
用肉眼统计各无性系在每一种培养基上的不定芽 (大于 O。 2 c m 长)数目及不定芽分化率 (即分
化出不定芽的外植体数和所接种外植体总数的比率) , 并记录不定芽的质量 。 在进行组 培 芽
诱导的同时 , 采取相同发育状况的幼嫩腋芽 , 以 H sL C 方法进行内源生长激素、 氨基 酸、 黄
酮类物质含量的测定 。
3
. 分析方法 通过无性系相对效应值 名‘产 ‘和环境相对效应值 认’来评价无性系和环 境 ,
计算公式 : 吝‘产 二 (见‘一 牙二 ) / 牙. :
瓦产 = (牙. , 一 牙二 )/ 无. 三
式中 牙‘ . 和 牙. 1 分别为第 i个无性系和第 j地点的平均值 ; 牙. : 为总平均值 。
二 、 结果与讨论
(一) 无性系不定芽分化效应值与植株田 间生长性状的相关
在2 1种培养基上的不定芽诱导试验表明, 试验的 8 个无性系在不定芽分化率和单位外植
体上的平均芽数都存在极显著的差异 (a 二 0 . 0 1 ) 。 从表 2 可以看出3 9 、 38 、 90 这 3 个优 良无
性系具有很高的不定芽分化能力 , 而对照60 和43 两个无性系却很低 。 这与它们在田间的生长
表现相一致 内 。 相关分析表明无性系不定芽分化的效应值和无性系的田 间生长性状效应值具
有极显著的正相关(。 = 0 . 0 1 )(表 3 )。 这种相关性初步表明了组培条件下 的生长分化能 力作
裹 2 无性系生长及不定芽分化状况
一n”月,目J,山nU一6
无 性 系 号 30 2 } 6 0
树高苍“值¹
平均分化率 ( % )
平均芽数 (个 )
平均分化率 b ‘, 值
平均芽数 b 扩值
0
.
230
54
.
1
2
.
06
0
.
8 5
1
.
49
0
.
20 1
5 0
.
4
1
.
6 1
0
.
72
0
。
94
0
.
0 6 5
1 7
。
5
0 . 28
一 0 . 40
一 0 . 6 6
0
.
152
2 0
.
0
0
.
4 Q
一 0 . 32
一 0 。 5 2
一 0 . 0 25
18
.
0
0
。
43
一 0 . 39
一 0 . 48
一 0 . 0 18
5
.
2
0
。
10
一 0 . 82
一 0 . 8 8
一 0 。 0 05
5
.
5
0
。
0 9
一 0 . 8 1
一 0 . 8 9
,土Q”4n”一匕,二勺品O,山9
¹ 引 自顾万春 等( 19 8 8 ) “毛自杨优 良无性系 品种鉴定会资料” 。
表 3 无性系的不定芽分化能力效应值与田间性状及内滚物质含t 的相关系傲
( 内源物质含量单位 : m g / 3 9鲜重 )
、
\\ 相关性状 15 种 氨 基 般 中
苏氨酸苯丙
氨酸
杨醉
酮
含量
⋯赤 , {” ,
{ 素 {乙酸
-堕色世遇~
赖氨酸组酸氨精酸氮谷氨酸甘氨酸
基种总量15氛酸含一\\分化 能力
1 年生
苗 高
( m )
扦 插
成活率
( % )
插 条
平 均生根数
( 条 )
生妙伯,年高、h8树应.1
\不定芽分化率 b 扩值 0 . 86 幸 幸 一 0 . 8 7今 4 8 }一 0 3 7{一 0
⋯一.从四|n厂|
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”了6不定芽平均 数 b扩值 。一{一 4 5 }一 0 2 4 {一 0
,。一⋯。一 {。一⋯。一⋯一}。一
。一⋯。一{。一J闷确蕊
* 表示在0 . 05 水平上相关显著 , * * 表示在0 . 01 水平上相关显著。
为一种组织水平上的生理生态效应与植株水平上 的生态适应能力及生长特性 是 一 致 的。 树
木生长实际上是树木体内分生细胞不断分裂的结果 。 遗传基础和母体相同的离体组织的细胞
分裂 、 生长速率和分化特性 , 必然会反映母体的生长特性 。 不定芽是来源于组织中原初分生
6 1 0 林 业 科 学 研 究 3 卷
细胞团 , 当它启动并向不定芽方向发育时 , 其细胞分裂和生长的方式是与植株的顶端分生组
织的细胞分裂和生长方式相似 , 而有别于非结构化的松散愈伤组织细胞的分裂 。 因此 , 不定
芽的分化能力能够很好地反映品种的生长表现。 根据这种特性 , 并通过多种微环境条件下的
测试 , 就 可以用离体组织进行无性系品种生长特性的试管微型选择。
表 3 还反映出毛白杨离体培养条件下不定芽分化能力与母体植株的许多其它性状具有相
关性 。 例如 , 不定芽分化能力与无性系田 间扦插成活率及插条生根数呈负相关 。 这表明不定
芽与不定根的形成在 内在生理机制上存在相互抑制作用 。
虽然 8 年生树高与不定芽分化能力存在显著正相关 , 但 l 年生苗高与不定芽分化能力却
存在显著 负相关 , 可能是 1 年生扦插苗根系发育的差异所致 , 因为 1 年生苗高主要决定于早
期根系发育优劣 , 往往不反映无性系的生长效应值 , 而扦插生根能力与不定芽分化能力刚好
呈负相关 。
通过相关分析还发现 , 不定芽分化能力与无性系的某些生理活性物质的含量 具 有 相 关
性。 例如 : 与 15 种氨基酸总含量呈正相关 , 其中与甘氨酸、 苏氨酸、 赖氨酸含量呈显著的正
相关 , 但与精氨酸和组氨酸却呈负相关 。 在培养基中适当增加这些与分化能力具有正相关的
物质 , 可以补充内源促分化物质 的不足 , 从而提高分化效率。
(二 ) 培养甚对不定芽分化的影晌
在 3种不同无机盐浓度的基本培养基中 , 不定芽分化率以 M S 最高 , 1 /z M S 次之 , 1/ 4 M S
最低 , 三者分别为4 4 . 0 % 、 31 . 。% 、 2 0 . 8 写(图 1 左 )。 M S 培养基的适用范围也 最 大 , 可
使 8 个无性系都分化出不定芽 , 而 1/ ZM S 和 1 / 4 M S培养基只能使其中 7 个分化。 这表明在不
定芽诱导阶段 , 较高浓度的无机盐有利于不定芽分化 。
在 3 种不同组合的生长调节剂处理中 , 以玉米素(Z E A )对毛白杨不定芽的诱导 效 果最
好 , 不定芽分化率达4 0 . 0 % ; 6 一B A 与 Z E A 混合施用效果 中等 , 不定芽分化率为34 . 6 % ,
6 一B A 单独施用效果最差 , 不定芽分化率仅23 . 9 % 。 玉米素可使 8 个无性系全分化出 不 定
芽 , 而 6 一B A 处理只能使其中 6 个产生不定芽 。 同一种细胞分裂素处理时 , 随着浓度的变化 ,
不定芽诱导效果也有变化(图 1 右) 。 但玉米素和 6 一B A 的浓度作用规律有明显 差 异 。 在。。 1
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1 / 4 1 / 2 一 ( 比值 )
M S 培养基浓度
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~ . ~ J巨~ - ~ - ~ . 占~
0
.
3 旬 . 5 0 . 了
细胞分裂 素浓度 ( m g / L )
— 芽分化率 -一 平均 芽数 ( a )示 Z E八 ( b )示 6 一 B八图 1 培养羞组成对不定芽分化的形晌
6 期 袁巧平等: 毛白杨无性系组培芽分化效应与离体选种的研究 6 1 1
~ o
。了m g / L 范围内 , 随着浓度的增加 , 玉米素的不定芽诱导效果逐渐下降 , 而 6 一BA 的诱
导效果逐渐增加 。 当玉米素浓度达到0 . 7 m g / L 时 , 还出现较大比率的玻璃化苗 , 降低 了芽
苗的质量 。
虽然2 1种培养基中生长素处理相同 , 但不定芽分化能力与内源叫嵘乙酸含量的显著正相
关(表 3 )表明 : 在不定芽分化培养基中适当提高生长素含量 , 可能有利于毛 白杨不定芽的分
化 。
表 4 表明毛白杨不定芽分化的最佳培养基为 4 、 5 、 7 、 n 号培养基 , 它们在不定芽分
化率及单位外植体平均芽数两个指标上都超过总平均值约一倍以上 。 这 4 种培养基都加有玉
米素 ; 除n 号的基本培养基为1/ 2 M S 外 , 其它 3 种都是MSo
裹 4 2 1种培并签上毛白杨不定芽分化状况
1 7 }
⋯2⋯⋯{
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1
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⋯5 , · 5
5 6 ⋯1 · 8 5
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” · 9 6
8 9 1 1
·
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培 养 墓 1 2 3 4 5 6 7 8 ”
{
’。 1 1
分化率平均数(% ) 2 . 9 3 1 . 4 2 6 . 8 5 3 . 8 6 7 。 3 3 4 . 7 5 8 。 1 3 1 . 9 2 0 . 9 3 3 。 4 5 7 . 5
不定芽平均数(个 ) 0 . 0 6 0 。 9 8 1 . 1 3 1 。 7 9 1 . 7 6 1 . 1 7 1 。 7 0 心. 9 1 0 . 6 9 1 . 6 .
分 化 率 尸了值 一 0 . 9 0 0 0 7 一 0 0 9 0 . 8 3 1 . 3 0 0 . 18 0 . 9 8 0 。心9 一 0 2 9 0 . 心 心。 6
不定芽数尸 j’值 一 0 9 3 0 . 1 8 0 。 3 6 1 。 16 1 。 1 2 0 . 4 1 1 . 0 5 0 . 0 9 一 0 . 1 7 0 . 8 9 1 . 2 3
培 养 墓 12 13 1 4 1 5 1 6 17 1 8 1 9 2 0 2 1
分化率平均数(%) 1 2 。 5 2 8 . 8 2 0 。 4 5 . 0 1 0 . 0 10 。 0 3 2 . 5 3 2 . 9 2 2 . 3 14 . 9
不定芽平均数 (个 ) 0 。 1 3 0 . 6 0 0 。 9 0 0 . IQ 0 . 1 0 0 。 3 1 0 . 心6 0 . 5 4 0 . 31 0 。 3 6
分 化 率尸了值 一 0 . 5 7 一 0 . 0 2 一 0 。 3 0 一 0 . 8 3 一 0 . 6 7 一 0 。 6 7 0 . 11 0 . 1 2 一 0 。 2 4 一 0 . 4 9
不定芽数尸 ,’值 一 0 。 8 5 一 0 . 2 8 0 。0 9 一 0 . 8 9 一 0 . 8 9 一 0 . 62 一 0 . 4 4 一 0 . 3 5 一 0 . 62 一 0 . 5 6”瓢芽苗在转入1/ 2 MS + N A A o . 02 m g / L + 15 %蔗糖 + 。. 58 %琼脂生根后 , 经短期室内练
苗可移栽到苗圃内 , 成活率达90 % 。 毛白杨组培苗后期生长表现、 组培苗生长与母体无性系
生长的关系等间题 , 尚待进一步观测研究 。
三 、 结 论
1
. 毛白杨不同无性系在不定芽分化能力上存在显著差异。不定芽分化能力和无性系的生
长效应值呈极显著正相关( r = 0 . 8 6 * * ) , 这为实验室内利用离体培养下组织的生长分化特性 ,
进行无性系评价与选择提供了有意义的依据 。
2
. 毛白杨的不定芽分化能力和外植体材料所含生长素及某些氨基酸浓度呈显著正 相 关
( 1 = 0
.
70 ~ 。. 7 6 ) 。 适当增加外源生长素及氨基酸可能促进不定芽分化 。
3
. 不定芽分化能力与扦插生根能力呈负相关 ( , 二 一 。. 45 ~ 一 。. 6 7) 。 这表明不定芽与不
定根的形成具有相互抑制性 。
4
. 较高浓度的无机盐培养基有利于毛白杨不定芽诱导 。 玉米素的诱导效果好 于 6 一BAO
玉米素以较低浓度(0 . 3 m g / L ) 为好 ; 而 6 一B A 在施用时可适当提高些浓度 (至0 . 5 m g / L ) 。
6 12 林 业 科 学 研 究 3 卷
参 考 文 献
〔1〕 徐纬英主幼 , 1, 吕8 , 杨树 , 黑龙 江人 民 出版社 , 32 ~ 3 30
J 〕 夙万春等 , 1 9的 , 毛白拐优 良无性系生产力 、 遗传稳定性和适应性评价 , 林业科学研究 , 3(3 ) : 2 2 ~ 2 2 80
〔3〕 林静芳 等 , 1”0 , 白杨蔽材种的组级堵养, 林业科学 , 1 6 (增刊 ) : 5 8 ~ 6一。
〔魂〕M u r a s h ig e , T . e t a l . , i , 62 , 八 re 甲i晚 d . e d i. m fo r r a P ld g r o w th a n d b io a s s a y s w 益t h to b a e e o
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,
P 几, 5 10 1 P la o t , 15 : 月7 3 ~ ‘5 7 .
R E SPONSE OF AD V E NT IT !OU S BU DS FOR舰食T ION AND
CLONE SELE CT IO N IN V IT R O FO R P O P U L U S T OM E N T O S A
Y u a n Q ia o P in g D o n g M a o sh a n H u a n g Q in e a i L iu S o n g G u W a n e h u n
(T 人e R e s e a r 。h I o st‘t“to o f F o r e : tr梦 C 月F )
A b str a e t A d v e n t itio u s b u d 3 fo r m a t io n w a s t e s te d in 2 1 m e d ia w it h s h o o t
s眼m e n t s o f 8 e lo n e s o f P叩“lu s r伽e 兀‘os a 。 Co n sid e r a b le v a r ia tio n w a s fo u n d
in th e r 七sPo n s e o f a d v e n t it io u s b u d s fo r m a t io n a m o n g e lo n e s
.
R e g r e ss io n
a n a ly s is s h o w e d a h ig h ly s ig n ifie a n t e o r r e la t io n e x ist e d be tw e n e lo n a l r e s
-
Po n s e o f a d v e n t itio u s b u d 3 fo r m a t io n a n d e lo n a l g r o w th r e spo n s e (
r 二 0 。 8 6 * * ,
a = 0
.
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.
T h is su g g e sts e lo n e s e le e t io n in v it r o fo r g r o w th 15 Po s s ib le
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C lo n a l
r e sPo n se o f a d v e n t it io u s b u d s fo r m a tio n w a s a ls o s ig n ifie a n tly e o r r e la te d
w ith t h e e o n te n ts o f s o m e e n d o g e o u s h o r m o n e s a n d a m in o a e id s (r = 0
.
7 0~
0
.
7 6 * , a = 0
.
0 2 )
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W h ile n e g a tiv e e o r r e la t io n o c e u r e d b e tw e e n e lo n a l r e sPo n se
o f a d v e n titio u s b u d s fo r m a t io n a n d e lo n a l r o o t in g a b ility o f e u tt in g 3 in fie
-
Id s
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C o m Po s it io n o f m e d iu m s tr o n g ly a ffe e te d the be h a v io r o f e u ltu r e s
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K ey w o r d s Po Pu lu s t o 椒 e , ro sa : t i3s u e e u ltu r e : in v itr o s e le e t io n