全 文 ：第 19 卷
第 2 期

Vol. 19
No. 2
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2011 年
3 月

M ar.

2011
长白山单花橐吾茎尖离体培养研究
庄倩倩1 , 李文鑫2 , 顾德峰1 , 陈少鹏1, 董
然1*
( 1.吉林农业大学园艺学院, 吉林 长春
130118; 2. 吉林省黄泥河林业局, 吉林 敦化
133704)
摘要: 以单花橐吾( L igul ar ia j amesii)茎尖作为外植体进行幼芽诱导, 探索单花橐吾的离体快繁途径。结果表明:
在 M S+ 6- BA( 3. 0 mg
L - 1 ) + NAA( 0. 3 mg
L - 1 ) + 蔗糖( 35 g
L - 1 )培养基上的幼芽诱导效果最好, 诱导率高
达 90. 1% ;增殖培养时在 M S+ 6- BA ( 2. 5 mg
L- 1) + IBA( 0. 1 mg
L - 1 )培养基上的平均增殖系数 4. 9, 幼芽生长
健壮,可继代培养 6 次以上; 生根培养采用 1/ 2M S+ NAA( 0. 5 mg
L - 1 ) ,生根率达 95% , 生根白色粗壮, 且数量
较多。
关键词: 单花橐吾; 茎尖;快繁
中图分类号: Q943. 1



文献标识码: A




文章编号: 1007- 0435( 2011) 02- 0283- 05
In Vitro Tip Micropropagation of Ligularia j amesii from Changbai Mountain
ZH U ANG Qian-qian1 , L I Wen-x in2 , GU De-feng1 , CH EN Shao-peng1 , DONG Ran1*
( 1. C ol lege of H ort icul ture, Jilin Agricultural University, C hang chun, J ilin Provin ce 130118, C hina;
2. Hu ang Nihe fores t ry bu reau of Jilin Province, Dunhu a, Jilin Province 133704, Ch ina)
Abstract: Stem t ips of L igular ia j amesii w er e used as explants to induce plum ule prolifer at ion. Results
show ed that the best combinat ions inducing plumules are M S medium supplem ented w ith 6-BA ( 3. 0 mg

L
- 1
) and NAA ( 0. 3 m g
L- 1 ) . During the init ial cultur e, the induction rate reached 90. 1% . M S medium
supplemented with 6-BA ( 2. 5 mg
L- 1 ) and IBA ( 0. 1 mg
L - 1 ) is used for propagat ion subculture,
w hile pr opagat ion coef ficient is 4. 9 and the plantlets g rew vigorously. For r oot ing culture, 1/ 2M S medium
w ith NAA ( 0. 5 m g
L- 1 ) g ave best results w ith w hite roots w ell developed and 95% root ing r ate.
Keywords: L igular ia j amesi i ; Stem t ip; M icropropagat ion


单花橐吾( L igular ia j amesii )是菊科橐吾属多
年生草本植物,别名东北橐吾、单头橐吾 [ 1] , 是长白
山特有的珍稀物种, 分布于长白山海拔 1700~ 2300
m 的冻原带[ 2] ,是长白山苔原带草原持久覆盖的重
要建群种及优势种。单花橐吾植株低矮, 具有半常
绿性质,叶为三角状戟形, 奇特而美观, 头状花序单
生茎顶,花朵黄色 [ 3] ; 其根及根茎入药, 具有散寒润
肺、祛痰止咳的功效[ 4] ,故单花橐吾是集观赏价值和
药用价值于一身的新植物资源。因其分布区域狭
窄、自然存储量稀少,已被列为长白山区 170种野生
珍稀濒危观赏植物[ 5] , 目前关于单花橐吾仅有 1 篇
叶片挥发油成分的报道[ 6] 。
近几年, 国内外学者对橐吾属植物的化学成分
等关注甚多[ 7~ 8] ,而橐吾属组织培养与离体快繁技
术的研究报道只涉及糙叶大头橐吾( L . j ap onica
var. scaberrim a)、蹄叶橐吾( L . f i scheri )、窄头橐
吾 ( L . stenocephala ) 及复 序橐 吾 ( L . j aluen-
si s)
[ 9~ 12]。本课题组在长春地区引种驯化单花橐吾
时发现其种子成熟率极低, 且难于采集,而保护区内
引种野生根茎来研究繁殖几乎不可能, 因此为保护
濒危物种及扩大种群数量以开发利用, 对单花橐吾
进行了组织培养技术的研究,旨在探索单花橐吾的
离体快繁途径。
1
材料与方法
1. 1
试验材料与处理
以单花橐吾种子为试验材料。净种去除冠毛
后,选取成熟且颗粒饱满的种子在蒸馏水中浸泡
2 h,剥除其果皮,备用。
收稿日期: 2010-09-26;修回日期: 2011- 02-17
基金项目:吉林省科学技术厅-长白山特种经济植物保存及配套关键技术研究( 20100259)资助
作者简介:庄倩倩( 1984- ) ,女,吉林省临江市人,硕士研究生,研究方向为野生植物引种驯化, E-mail: zh uan gqian_ 0156@ sina. com; * 通讯
作者 Author for cor resp ond ence, E-mail: Dongr999@ 163. com
草
地
学
报 第 19卷
1. 2
茎尖诱导基本培养基选择
将剥皮后的种子在无菌条件下用 75% 酒精浸
泡 10 s,再用0. 1% H gCl2溶液(添加吐温- 80)灭菌
2 m in,用无菌水冲洗 6~ 7 次。将消毒过的种子接
种于 M S培养基中。当无菌苗长至约 2~ 3 cm 时,
切取其茎尖部位长约 0. 2 cm 作为外植体,分别接种
于 MS, N6, VW 培养基中, 附加 6-BA ( 1. 0 mg

L- 1 )、NAA( 0. 1 mg
L - 1 )、蔗糖 30 g
L - 1、琼脂
8. 6 g
L- 1、pH 为 5. 8。培养观察其茎尖生长状
况,以筛选适合单花橐吾生长的基本培养基种类。
1. 3
6-BA和 NAA浓度对茎尖诱导的影响
结合预试验及相关文献研究结果, 分别对 6-
BA, NAA 设置 4个浓度梯度,研究二者对茎尖诱导
的影响,以筛选出适合单花橐吾茎尖诱导的最佳培
养基配方。将无菌苗茎尖接种于分别添加不同浓度
的 BA( 1
0, 2. 0, 3. 0, 4. 0 m g
L - 1 )和 NAA( 0. 1,
0. 2, 0
3, 0. 4 mg
L - 1 )的 M S 培养基中进行幼芽
诱导。30 d后调查茎尖的诱导情况。
1. 4
蔗糖浓度对茎尖诱导的影响
茎尖诱导试验中发现, 在最佳生长调节剂浓度
的培养基中茎尖诱导出的幼芽仍较纤细,颜色淡绿,
故设置 5个蔗糖浓度进行对照处理,以期筛选出适
合单花橐吾茎尖诱导的最佳蔗糖浓度。在 MS 培养
基中添加选定浓度的 BA 和 NAA, 分别加入 25,
30, 35, 40, 45 g
L - 1蔗糖,将无菌苗茎尖接种于上
述培养基中, 30 d后调查茎尖的诱导情况。
1. 5
幼芽的继代增殖培养
当茎尖诱导出的幼芽长至约 2~ 3 cm 时, 将幼
芽彼此分离, 在诱导培养的基础上, 降低 BA 的浓
度,接种到分别添加 0. 5, 1. 0, 1. 5, 2. 0, 2. 5, 3. 0 mg

L- 1 6-BA 和 0. 1 mg
L- 1 IBA 的 M S 培养基中
进行继代增殖培养, 30 d后调查幼芽增殖情况。
1. 6
生根培养
当无根苗长至约 3~ 4 cm 时, 将其接种于分别
添加不同浓度 NAA ( 0, 0. 2, 0. 5, 1. 0, 2. 0 m g

L - 1 )的 1/ 2M S生根培养基中进行生根培养。30 d
后调查幼苗的生根情况。
1. 7
培养条件及数据分析
培养温度为 25
, 光照强度为 3000~ 4000 lx。
光照周期为 14 h 光照/ 10 h 黑暗。试验每处理设
10瓶,每瓶接种 3个材料,各处理重复 3次。
采用 Excel软件及 DPS 软件进行数据处理分
析和显著性差异检验。
2
结果与分析
2. 1
茎尖诱导培养
2. 2. 1
基本培养基的选择
M S, N6和 V W 3 种基本培养基对茎尖诱导的
影响差异很大(表 1)。茎尖在 N6和 VW 培养基上
诱导率极低甚至为零, 白化现象严重、长势弱,而在
M S基本培养基中长势强, 且比另外 2 种培养基的
诱导率都高。故无机盐含量较高的 M S培养基更适
于单花橐吾茎尖诱导。
2. 2. 2
6-BA 和 NAA 浓度对茎尖诱导的影响
在添加不同浓度的 6-BA 和 NAA培养基中接种
茎尖 2 d左右, 从茎尖上可观察到有幼芽冒出; 接种
15 d后茎尖基部出现多个白色至浅绿色小芽点。继
续培养至30 d后,小芽点伸长形成幼芽(图 1-a)。
表 1
基本培养基对茎尖诱导的影响
Table 1
Effects o f basic media on plumelet induction
基本培养基
Basic media
6-BA浓度, mg
L- 1
Concentration of 6-BA
NAA浓度,mg
L- 1
Concent ration of NAA
接种个数
Inoculat ion amount
平均诱导率, %
Average rate of induction
生长状况
Situation of growth
MS 1. 0 0. 1 30 10. 7
0. 40A 长势强,幼芽嫩绿色
T he plumules grow w ell
N6 1. 0 0. 1 30 0. 0
0. 00C



VW 1. 0 0. 1 30 3. 3
0. 18B 长势弱,白化现象严重
T he plumules lose green


6-BA和 NAA浓度对单花橐吾茎尖诱导率均有较
大的影响(表2)。在NAA浓度一定时( 0. 1 mg
L- 1 ) ,
诱导率随着 6-BA 浓度的升高而增大, 当 6-BA 浓度
为 3. 0 m g
L - 1时诱导率达到最大值, 当 6-BA 浓
度继续升高,诱导率迅速下降; 而在6-BA浓度一定
的前提下( 3. 0 mg
L - 1 ) , 诱导率随着 N AA 浓度
284
第 2期 庄倩倩等:长白山单花橐吾茎尖离体培养研究
升高也呈现先升高后下降的趋势。当 NAA 浓度为
0. 3 mg
L - 1时, 幼芽的诱导率达到最大值。由此
可知,单花橐吾茎尖在 M S + 6-BA ( 3. 0 mg
L- 1 )
+ NAA( 0. 3 m g
L - 1 ) 培养基中诱导率最高, 达
68. 8% ,与其他处理差异极显著( P< 0. 01) , 并且幼
芽生长良好。
图 1
单花橐吾茎尖诱导情况( a) , 生根状况(b)和待移栽完整植株( c)
F ig . 1
Situat ion of stem tips induction( a) , ro oting ( b) and complete plant for t ransplant ing ( c) of L igularia j amesii
表 2
6-BA和 NAA浓度对幼芽诱导的影响
T able 2
Effects of both 6- BA and NAA
concentrat ions on plumule induction
处理
T reat ment
生长调节剂 Growt h regulat ors
6-BA, mg
L- 1 NAA, m g
L - 1
平均诱导率, %
A verage induction rat e
CK 0 0 0. 0
0. 00F
A 0 1. 0 0 13. 8
2. 77EF
A 1 1. 0 0. 1 16. 9
3. 40DE
A 2 2. 0 0. 1 29. 5
6. 77CD
A 3 3. 0 0. 1 40. 2
10. 94BC
A 4 4. 0 0. 1 22. 1
3. 88DE
A 5 3. 0 0. 2 50. 2
3. 01B
A 6 3. 0 0. 3 68. 8
1. 09 A
A 7 3. 0 0. 4 46. 3
11. 85B


注: 不同字母表示差异显著(P< 0. 01)。下同
Not e: Diff erent let ters indicate significant differences ( P < 0. 01 ) , the
same as below
2. 2. 3
蔗糖浓度对茎尖诱导的影响
将无菌苗茎尖接种于分别添加 25, 30, 35, 40,
45 g
L - 1蔗糖的 A6培养基中(表 2) ,接种 30 d后
观察诱导情况, 由表 3可看出,不同蔗糖浓度对茎尖
诱导影响很大。结果表明, 添加 35 g
L- 1蔗糖, 与
其他浓度处理的诱导率和出芽数都达到极显著差异
( P< 0. 01) , 此时诱导率最高,达 90. 1% ,平均出芽
数最多, 为 4. 1个,且幼芽生长健壮,呈鲜绿色。所
以适合单花橐吾茎尖诱导的蔗糖浓度为35 g
L- 1。
2. 2
继代增殖培养
由茎尖诱导出的幼芽仍具有较高的分化能力,
将其各自分开, 转接入继代培养基中。接种 15 d
后,幼芽周围开始出现多个新生的小幼芽。30 d
时,新生的小幼芽伸长至 3~ 4 cm。由表 4 可知,
6-BA的浓度对幼芽增殖差异极显著 ( P < 0. 01)。
6-BA浓度为 2. 5 mg
L - 1时, 增殖系数达 4. 9, 与其
他处理差异极显著( P< 0. 01)。将增殖所得的幼芽
彼此分开可多次进行继代增殖培养, 继代次数可达
6次以上, 且保持增殖系数高于 4. 5。
2. 3
生根培养
当幼芽长至 3~ 4 cm 的小苗时, 选取生长健壮
的无根苗转接入添加不同浓度 N AA 的 1/ 2M S 培
养基中进行生根培养。如表 5所示, NAA 浓度对生
根影响很大。无根苗在不添加 NAA 的 D1培养基
中生根状况较差, 但随着 NAA 浓度的增加, 生根率
也增加,在 NAA 浓度为 0. 5 mg
L - 1时,生根率最
大,为 95. 0% , 与其他 NAA 浓度处理差异极显著
( P< 0. 01)。同时 NAA 浓度对每株苗的生根数量
和根长的影响也达到了差异极显著水平 ( P <
0
01)。NAA 浓度超过 1
0 m g
L - 1时, 生根率则
骤然下降,且根长明显下降, 根呈圆锥形, 根尖有发
黑现象。因此, 1/ 2MS + N AA( 0. 5 mg
L- 1 )最
适合单花橐吾生根培养。生根培养 15 d开始生根,
培养 30 d后, 平均根长可达 1. 33 cm ,根生长粗壮,
白色,状态较好(图 1-b, 1-c)。
3
讨论与结论
与单花橐吾同属的糙叶大头橐吾、蹄叶橐吾、窄
头橐吾及复序橐吾的组培研究报道中, 均以叶片作
为外植体诱导愈伤组织, 再从愈伤组织诱导不定
芽[ 9 ~ 12]。此过程历时较长, 且愈伤组织产生不定芽
285
草
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学
报 第 19卷
存在变异性。而本试验采用无菌苗的生长点(茎尖)
作为外植体进行诱导,由茎尖直接诱导出幼芽,未经
过愈伤组织,此诱导途径不仅加快了培养过程, 而且
保证了遗传稳定性。
表 3
蔗糖浓度对茎尖诱导的影响
Table 3
Effects o f sucro se concent ration on plumelet induction
处理
Tr eatm ent
蔗糖浓度, g
L- 1
Concent rat ion
of sucrose
接种个数
Inoculat ion
amount
平均诱导率, %
Average indu ct ion r ate
平均出芽数,个
Average nu mber
of plumelet s
诱导情况
S ituat ion of induction
B1 25 30 42. 3
8. 32BC 1. 8
0. 16BC 幼芽细弱,有白化现象
The plumules w ere w eak
B2 30 30 61. 8
6. 21B 2. 5
0. 30B 幼芽长势弱,低矮
T he plu mules w ere w eak and thickset
B3 35 30 90. 1
1. 18A 4. 1
0. 64A 幼芽健壮,浓绿
T he plu mules w ere robu st , dark green
B4 40 30 56. 7
2. 95B 2. 4
0. 47B 幼芽长势弱,淡绿色
The plumules w ere w eak , pale green
B5 45 30 30. 8
2. 27C 1. 2
0. 06C 幼芽纤细,长势弱
The plumules w er e slim and w eak
表 4
不同培养基对幼芽增殖的影响
T able 4
Effects o f different media on plumelet prolifer ation
处理
Treatm ent
生长调节剂 Growth regulator s, mg
L- 1
6- BA IBA
接种个数,个
In oculation amount
平均增殖系数
Averagepropagat ion coef ficient
C1 0. 5 0. 1 30 2. 3
0. 26C
C2 1. 0 0. 1 30 2. 1
0. 06C
C3 1. 5 0. 1 30 2. 4
0. 42C
C4 2. 0 0. 1 30 3. 2
0. 38 B
C5 2. 5 0. 1 30 4. 9
0. 60A
C6 3. 0 0. 1 30 2. 4
0. 38C
表 5
NAA 浓度对单花橐吾生根的影响
Table 5
Effects of NAA concentrat ion on ro otag e
处理
Tr eatm ent
NAA 浓度, mg
L- 1
Concent rat ion of NAA
生根率, %
Root ing rate
平均生根条数,条
Average nu mber of r oot s
平均根长, cm
Average root length
生根状况
Grow th s itu at ion
D1 0 47. 6
5. 11CD 1. 9
0. 28C 1. 74
0. 23A 根系非常细弱
Th in and delicate r oot s
D2 0. 2 78. 5
3. 32B 5. 6
0. 48B 0. 53
0. 09C 根白色,较粗壮
White and thick root s
D3 0. 5 95. 0
5. 34A 6. 0
0. 64B 1. 33
0. 10B 根白色,粗壮
White and thick root s
D4 1. 0 55. 5
2. 82C 10. 8
0. 96A 0. 37
0. 06C D 根乳白色,圆锥形
Wh ite fract ion and cone l ike root s
D5 2. 0 38. 9
2. 23D 5. 3
0. 17B 0. 13
0. 04D 根尖发黑,圆锥形
Cone lik e root s w ith black t ips


培养基中不同的生长调节剂种类和浓度, 对单
花橐吾茎尖的诱导、增殖的影响差异极显著, 是单花
橐吾茎尖离体培养的关键。本试验发现, 在 NAA
浓度一定的前提下, 当 6-BA 浓度高于 3. 0 mg

L- 1时,发现幼芽中出现部分白化现象,且诱导率迅
速下降; 选定 6-BA 浓度为 3. 0 m g
L- 1时, 增加
NAA浓度,发现当其高于 0. 3 mg
L - 1时, 诱导率
骤然下降,可见只有在适宜的浓度范围内, 6-BA 及
NAA对诱导才会产生促进作用。二者浓度过高都
会对诱导起抑制作用,这与刘珍等[ 13] 对多年生黑麦
草( L olium p erenne )茎尖诱导研究和宋俊双等[ 14]对
柠条锦鸡儿( Car agana kor shinl i i )组织培养的研究
结果相似,但由于物种不同,对生长调节剂浓度承受
界限各有不同。
在培养基中添加生长素有利于无根苗生
根[ 1 5~ 17] ,本试验在添加不同浓度生长素 NAA 的条
件下进行生根培养研究, 发现 NAA 浓度对单花橐
吾的生根率、生根数量及根长均有极显著影响。单
花橐吾在无激素添加的情况下也能生根, 这与于娜
等[ 1 8]对羊草( L eymus chinensis )组培苗生根研究结
286
第 2期 庄倩倩等:长白山单花橐吾茎尖离体培养研究
果相似,但本试验在不添加激素情况下生根状况不
良,这与厚彦明等 [ 19] 研究岷山红三叶( T r if ol ium
p r atense )组培苗生根所得结果相似, 而与于林清
等[ 20]研究甘草( Gly cy r r hi z a ur alensi s )组培生根所
得结论完全相反,其原因可能是物种不同,内源激素
水平不同。增加 NAA浓度对单花橐吾的生根有促
进作用,但当 NAA 浓度超出 1. 0 m g
L - 1时, 表现
出对根尖有一定的伤害作用, 不利于生根培养。
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(责任编辑
蔚
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李美娟)
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