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Protocol for the Micropropagation of Tree Peony (Paeonia × lemoinei ‘High Noon’)

‘正午’牡丹微繁殖体系的建立



全 文 :植物科学学报  2016ꎬ 34(1): 143~150
Plant Science Journal http: / / www.plantscience.cn
DOI:10􀆰 11913 / PSJ􀆰 2095 ̄0837􀆰 2016􀆰 10143
文书生ꎬ 成仿云ꎬ 钟原ꎬ 王新ꎬ 李刘泽木ꎬ 黄弄璋. ‘正午’牡丹微繁殖体系的建立[J] . 植物科学学报ꎬ 2016ꎬ 34(1): 143-150
Wen SSꎬ Cheng FYꎬ Zhong Yꎬ Wang Xꎬ Li LZMꎬ Huang NZ. Protocol for the micropropagation of tree peony (Paeonia × lemoinei ‘High
Noon’)[J] . Plant Science Journalꎬ 2016ꎬ 34(1): 143-150
‘正午’牡丹微繁殖体系的建立
文书生ꎬ 成仿云∗ꎬ 钟 原ꎬ 王 新ꎬ 李刘泽木ꎬ 黄弄璋
(北京林业大学园林学院ꎬ 国家花卉工程技术研究中心ꎬ 北京 100083)
摘  要: 本研究以‘正午’牡丹腋芽为外植体ꎬ 建立了高效的牡丹微繁殖体系ꎮ 腋芽的初始培养基为 WPM +
0􀆰 5 mg / L BA + 0􀆰2 mg / L GA3ꎬ 培养 50 d 后ꎬ 一个丛生芽平均可切分为 13个繁殖体用于增殖培养ꎻ 增殖培养
基为 WPM[1668 mg / L Ca(NO3) 2􀅰4 H2O] +0􀆰5 mg / L BA+0􀆰2 mg / L GA3ꎬ 以 35 d为一个继代培养周期ꎬ 增
殖率为 3􀆰0ꎬ 共继代培养 7次ꎻ 生根培养时ꎬ 先将无根苗在复壮培养基[1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) +0􀆰5 g / L 活
性炭]上培养 20 dꎬ 再转入根诱导培养基[1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) + 1􀆰0 mg / L 腐胺 + 1􀆰0 mg / L IBA]培养
30 dꎬ 最后转入根形成培养基[1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) + 4􀆰0 g / L 活性炭]培养 20 dꎬ 其生根率达 77􀆰2%ꎻ
驯化与移栽基质为珍珠岩 ∶蛭石 ∶草炭土 = 1 ∶1 ∶1ꎬ 组培苗移栽成活率高达 92􀆰1%ꎮ 这表明以‘正午’牡丹腋芽建
立的微繁殖体系具备规模化商业生产的价值ꎮ
关键词: 腋芽ꎻ 硝酸钙ꎻ 增殖ꎻ 复壮培养ꎻ 生根ꎻ 移栽驯化
中图分类号: Q943􀆰1ꎻ S685􀆰11          文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2016)01 ̄0143 ̄08
      收稿日期: 2015 ̄08 ̄21ꎬ 退修日期: 2015 ̄09 ̄27ꎮ
  基金项目: “十二五”农村领域国家科技计划课题(2012BAD01B0704)ꎮ
This work was supported by a grant from the National Science and Technology Support Program of China (2012BAD01B0704) .
  作者简介: 文书生(1988-)ꎬ 女ꎬ 博士研究生ꎬ 研究方向为花卉生物技术(E ̄mail: shusheng0507@126􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: chengfy8@263􀆰 net)ꎮ
Protocol for the Micropropagation of Tree Peony
(Paeonia × lemoinei ‘High Noon’)
WEN Shu ̄Shengꎬ CHENG Fang ̄Yun∗ꎬ ZHONG Yuanꎬ WANG Xinꎬ
LI Liu ̄Zemuꎬ HUANG Nong ̄Zhang
(College of Landscape Architectureꎬ Beijing Forestry Universityꎬ National Flower Engineering
Technology Research Centerꎬ Beijing 100083ꎬ China)
Abstract: An efficient micropropagation protocol was developed for Paeonia × lemoinei ‘High
Noon’ using axillary buds as explants. During initiationꎬ 13 propagules were obtained after
50 d of culture with WPM + 0􀆰5 mg / L BA + 0􀆰2 mg / L GA3 . During proliferationꎬ three shoots
were obtained after 35 d of culture with WPM[1668 mg / L Ca(NO3) 2􀅰4 H2O] + 0􀆰5 mg / L
BA + 0􀆰2 mg / L GA3ꎬ and seven subcultures were carried out. For optimal rootingꎬ the shoots
were cultured with 1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) + 0􀆰5 g / L activated charcoal for 20 dꎬ then 1 / 2
MS (296 mg / L CaCl2) + 1􀆰0 mg / L putrescine + 1􀆰0 mg / L IBA for 30 d for root inductionꎬ and
finally 1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) + 4􀆰0 g / L activated charcoal for 20 d for root development.
The rooting percentage of the shoots was 77􀆰2%. During acclimatizationꎬ the rooted plantlets
were transferred to pots containing a mix of vermiculite / peat / perlite (1 ∶1 ∶1 V / V / V) substrateꎬ
and the survival rate was 92􀆰1%. The micropropagation protocol for Paeonia × lemoinei ‘High
Noon’ established in this study is valuable for commercial use.
Key words: Axillary budsꎻ Ca(NO3 ) 2􀅰4H2Oꎻ Proliferationꎻ Rejuvenation cultureꎻ Rootingꎻ
Transplantation and acclimatization
    牡丹(Paeonia sect. Moutan)是中国传统名花
和重要的药用植物ꎬ 近期又被视为优质油料作物资
源[1]ꎬ 拥有巨大的市场潜力ꎮ 牡丹以播种、 分株
和嫁接繁殖为主ꎬ 但因繁殖系数低、 周期长ꎬ 无法
满足商品苗规模化、 规范化生产的需求[2]ꎮ 微繁
殖即植物的离体无性繁殖技术ꎬ 可在短期内大量繁
殖苗木ꎬ 并且克服了传统繁殖方法的缺陷ꎬ 故利用
微繁殖进行种苗生产是观赏植物产业发展的必然趋
势[3]ꎮ 牡丹的微繁殖研究始于 1984年[4]ꎬ 之后随
着国内外报道的日益增多ꎬ 已有报道利用鳞芽外植
体获得丛生芽ꎬ 并在丛生芽增殖后生根培养获得植
株[5-15]ꎮ 但牡丹微繁殖技术受到品种、 外植体类
型、 培养条件等诸多因素限制ꎬ 尚未被应用于牡丹
的规模化生产[16]ꎮ
‘正午’(Paeonia × lemoinei ‘High Noon’)是
由美国 Saunders教授培育的一个牡丹革质花盘亚
组与肉质花盘亚组间的远缘杂交品种[17]ꎬ 其花为
黄色ꎬ 呈荷花型ꎬ 花香浓郁ꎬ 花瓣质硬、 层次清
晰ꎬ 基部具明显紫红色斑ꎮ 该品种观赏价值高、 适
应性强、 成花率高且一年可多次开花 (图版Ⅰ:
1)ꎬ 在园林绿化、 盆花与切花生产中有巨大的应
用前景ꎮ 笔者所在课题组于 2007 年以‘正午’牡
丹腋芽为外植体ꎬ 建立了以 WPM(Woody Plant
Medium)为基本培养基ꎬ 附加 0􀆰5 mg / L BA 和
0􀆰 2 mg / L GA3进行增殖培养的方法ꎬ 但发现其增
殖率 (茎长 ≥ 1􀆰0 cm 的芽数) 低于 2􀆰0 [12] ꎻ
2010 年以 1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2)为基本培
养基优化了‘正午’的微繁殖体系ꎬ 发现添加腐胺
对试管苗生根具有显著的促进作用ꎬ 但生根率较
低(仅为 50􀆰0%)ꎬ 且生根质量差(试管苗基部形
成较多愈伤组织)ꎬ 移栽成活率低(68􀆰9%) [14] ꎮ
针对目前‘正午’微繁殖体系中存在的增殖率低、
生根难和移栽成活率低的问题ꎬ 本研究拟以其腋
芽为外植体ꎬ 进一步通过培养基成分改良、 添加
生长调节剂和复壮培养等ꎬ 优化、 建立高效的
‘正午’微繁殖体系ꎬ 为该品种的规模化生产提供
技术支撑ꎬ 并为其它牡丹品种的微繁殖技术研发
提供借鉴ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  初代培养
于 2009 年 3 月下旬ꎬ 自北京林业大学鹫峰
国家森林公园牡丹研究基地采集‘正午’牡丹腋
芽ꎮ 选择健壮、 无病虫害的母株ꎬ 切取其饱满腋
芽ꎬ 并按照邱金梅[14]的方法进行消毒和初代培养ꎮ
培养基为 WPM + 0􀆰5 mg / L BA + 0􀆰2 mg / L GA3+
30􀆰0 g / L蔗糖+6􀆰0 g / L琼脂ꎬ pH 5􀆰8ꎻ 培养温度
为(25 ± 1)℃ꎬ 光照强度 32􀆰4 μmol􀅰m-2􀅰s-1(荧光
灯)ꎬ 光周期: 14 h光照 / 10 h黑暗ꎮ
以下增殖培养、 生根及复壮培养中ꎬ 若无特殊
说明ꎬ 其蔗糖浓度、 琼脂浓度、 pH 值和培养条件
均与初代培养相同ꎮ
1􀆰 2  增殖培养
初代培养 50 d 后ꎬ 切取外植体上茎长≥1􀆰0 cm
的健壮腋芽进行增殖培养ꎮ 由于李萍[12]研究发现ꎬ
提高培养基中 NH4NO3浓度导致 NO

3  ̄N / NH

4  ̄N
比值下降ꎬ 不利于‘正午’试管苗的增殖和生长ꎬ 因此
本研究尝试通过降低WPM中 NH4NO3浓度(400 mg/
L)和提高 Ca(NO3) 2􀅰4 H2O 浓度(556 mg / L)以
促进其增殖和生长ꎮ 增殖培养基成分同初代培养ꎬ
但调节 WPM 中 Ca (NO3 ) 2􀅰4 H2 O 浓度 (556、
1112、 1668、 2224、 2780 mg / L)与 NH4NO3浓度
(100、 200、 400 mg / L)ꎬ 共 15 个浓度组合ꎬ 每
个处理(组合)重复 3次ꎬ 每次重复 18个芽ꎮ 培养
35 d 后ꎬ 统计增殖率(茎长 ≥ 1􀆰0 cm 的芽数)、
茎长、 单株叶片数和芽的质量等级ꎮ
1􀆰 3  生根培养和驯化移栽
1􀆰 3􀆰 1  IBA浓度和诱导时间对生根的影响
(1)根诱导培养: 将无根试管苗接入培养基
[1 / 2 MS (296 mg / L CaCl2) +IBA(1、 3、 5、 7、
9 mg / L)+1􀆰0 mg / L 腐胺]中ꎬ 培养 10、 20、 30 d
后转入根形成培养基ꎮ 培养条件: 先将试管苗置于
4℃冰箱冷处理 8 dꎬ 再置于(24 ±1)℃的条件下暗
培养ꎮ
(2)根形成培养: 将根诱导培养各处理的试管
苗转入培养基[1/ 2 MS(296 mg/ L CaCl2)+4􀆰0 g / L
441 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
活性炭]中培养 20 d 以促进根的伸长ꎮ 培养条件
同初代培养ꎮ
1􀆰 3􀆰 2  复壮培养对生根和驯化移栽的影响
将无根试管苗接入复壮培养基[1/ 2 MS (296 mg/
L CaCl2)+0􀆰5 g / L 活性炭]中培养不同时间(0、
20、 30、 40 d)后ꎬ 采用最佳生根处理进行生根
培养ꎬ 然后将生根苗置于 4℃冰箱暗处理 30 d 以
解除休眠[18ꎬ19] ꎻ 再转至室温下瓶内炼苗 1 周ꎻ 最
后将生根试管苗移栽于塑料花盆(长 ×宽 ×高 =
8 cm × 8 cm × 9 cm)中ꎬ 移栽基质为经 121℃高
压灭菌 40 min的珍珠岩: 蛭石: 草炭土 = 1∶1∶1ꎮ
移栽苗在人工气候室培养 2周后转入温室进行正常
的水肥管理[20]ꎮ 人工气候室的培养条件: 温度
(20 ± 1)℃ꎬ 湿度由 90%逐渐下降为 70%ꎬ 光照
强度 32􀆰4 μmol􀅰m-2􀅰s-1ꎬ 光照周期: 14 h 光照 /
10 h黑暗ꎮ
生根苗移栽前ꎬ 统计其生根率、 根数、 根长和
基部愈伤组织等级ꎻ 移栽 60 d 后ꎬ 统计移栽成活
率ꎮ 其中ꎬ 生根试验的每个处理设 3次重复ꎬ 每次
重复 50株试管苗ꎻ 移栽试验的每个处理设 3 次重
复ꎬ 每次重复 25株试管苗ꎮ
1􀆰 4  数据处理
采用 SPSS 18􀆰0 软件对实验数据进行 One ̄
Way ANOVA分析ꎬ 并利用 LSD 法检验差异显著
性(P ≤ 0􀆰05)ꎬ 其中生根率和移栽成活率采用反
正弦转换后再进行上述分析检验ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  初代培养
将已消毒灭菌的‘正午’腋芽接入初始培养基ꎬ
2 d后外植体开始膨大、 伸长ꎬ 腋芽萌发ꎻ 10 d 后
1个鳞芽可形成 4 ~ 6个新梢ꎻ 继续培养发现ꎬ 新
梢逐渐伸长、 展叶ꎬ 在新稍的叶腋里又出现了新的
子代腋芽ꎬ 并逐渐增多ꎬ 50 d 后呈丛生状态(图版
Ⅰ: 2)ꎮ 切取芽丛上茎长≥ 1􀆰0 cm 的健壮新稍ꎬ 并
将剩余芽丛以茎节为单位切分成小芽丛ꎬ 一个芽丛
平均可切分成约13个繁殖体(包括≥1􀆰0 cm的新稍
与包含许多小芽的芽丛)用于增殖培养(图版Ⅰ: 3)ꎮ
2􀆰 2  增殖培养
将初代培养获得的健壮新稍(茎长 ≥ 1􀆰0 cm)
接入增殖培养基[WPM + 0􀆰5 mg / L BA + 0􀆰2 mg /
L GA3]进行第 1 次继代培养(35 d)ꎬ 发现 NH4
NO3和 Ca(NO3) 2􀅰4 H2O 的浓度组合对试管苗的
增殖和生长存在显著影响(表 1)ꎮ 增殖率与 NH4
NO3和 Ca(NO3 ) 2􀅰4 H2O 浓度皆呈正相关ꎬ 当
NH4NO3浓度为 400 mg / L、 Ca(NO3) 2􀅰4 H2O 浓
度为 1668 ~ 2780 mg / L 时ꎬ 增殖率高达 2􀆰9 ~
3􀆰 6ꎬ 但 2224、 2780 mg / L Ca(NO3) 2􀅰4 H2O 处
理获得的子代腋芽质量较差(++) (图版Ⅰ: 4)ꎮ
因此ꎬ 400 mg/ L NH4 NO3和1668 mg/ L Ca (NO3)2
􀅰4 H2O为最佳处理组合ꎬ 其增殖率为 3􀆰 0ꎬ 新梢
平均茎长 1􀆰7 cmꎬ 单株叶片数 9􀆰8ꎬ 且子代腋芽质
量较好(+++)(图版Ⅰ: 4)ꎮ
第 1次继代培养后ꎬ ‘正午’试管苗于培养基
[WPM (1668 mg / L Ca(NO3)2􀅰4 H2O) + 0􀆰5 mg /
L BA + 0􀆰2 mg / L GA3]继续增殖培养(继代周期
35 d)ꎬ 1 ~ 7次继代(245 d)的试管苗生长健壮ꎬ
增殖率为 3 ~ 4ꎬ 但随后试管苗长势减弱ꎮ 故在此
增殖培养条件下ꎬ 试管苗只能连续增殖培养 7代ꎮ
2􀆰 3  生根培养和驯化移栽
2􀆰 3􀆰 1  IBA浓度和诱导时间对试管苗生根的影响
切取健壮单株(茎长 ≥ 1 cm)转至生根培养基
培养ꎬ 发现 IBA 浓度和诱导时间对‘正午’试管苗
生根存在显著影响(表 2)ꎮ 根诱导培养 10 d 时ꎬ
IBA各处理的生根率仅为 26% ~ 37%ꎻ 根诱导培
养 20 ~ 30 d 时ꎬ 低浓度 IBA处理(1􀆰0 ~ 3􀆰0 mg /
L)有利于试管苗的生根ꎬ 其生根率为 47% ~
60%ꎻ 高浓度 IBA 处理(5􀆰0 ~ 9􀆰0 mg / L)不仅降
低了生根率(41% ~ 50%)ꎬ 还加剧了试管苗基部
愈伤组织的形成ꎮ 因此ꎬ 1􀆰0 ~ 3􀆰0 mg / L IBA 诱
导 20 ~ 30 d 时有利于提高‘正午’试管苗的生根
率ꎬ 但 3􀆰0 mg / L IBA诱导 20 ~ 30 d 时试管苗基
部产生轻微愈伤组织(级别 2ꎬ 表 2)ꎬ 1􀆰0 mg / L
IBA诱导 20 d 时试管苗根数较少(平均根数为 1􀆰1
条)ꎬ 这两种情况均不利于后期移栽成活ꎮ 综合考
虑试管苗的生根率和生根质量ꎬ 确定 1􀆰0 mg / L
IBA诱导 30 d 为最佳处理ꎬ 其生根率为 53􀆰1%ꎬ
平均根数 2􀆰6 条ꎬ 平均根长 1􀆰7 cmꎬ 且试管苗基
部愈伤组织极少(级别 1ꎬ 表 2)ꎮ
2􀆰 3􀆰 2  复壮培养对生根和驯化移栽的影响
生根前进行复壮培养有利于提高‘正午’试管
苗的生根率和移栽成活率(表 3)ꎮ 复壮培养 20 d
为最佳处理ꎬ 其生根率 (77􀆰2%)和移栽成活率
(92􀆰1%)皆显著高于对照组ꎬ 且生根质量较好ꎬ 每
541  第 1期                            文书生等: ‘正午’牡丹微繁殖体系的建立
表 1  NH4NO3和 Ca(NO3) 2􀅰4 H2O浓度对‘正午’牡丹试管苗增殖和生长的影响
Table 1  Effects of NH4NO3 and Ca(NO3) 2􀅰4 H2O concentration on the in vitro
proliferation and growth of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’
NH4NO3
(mg / L)
Ca(NO3) 2􀅰
4 H2O
(mg / L)
增殖率 (n)
Proliferation rate
平均茎长 (cm)
Stem length
单株叶片数 (n)
Leaf number
芽的质量等级
Quality level
of shoots
100
556 1.4 ± 0.1 h 0.9 ± 0.1 d 2.8 ± 0.6 f +
1112 1.4 ± 0.1 h 1.2 ± 0.1 cd 3.7 ± 0.9 f +
1668 1.7 ± 0.1 fgh 1.3 ± 0.2 bc 5.8 ± 0.9 e ++
2224 1.7 ± 0.2 gh 1.4 ± 0.1 bc 6.5 ± 1.1 e ++
2780 2.0 ± 0.3 efg 1.6 ± 0.3 ab 6.6 ± 0.7 e ++
200
556 1.8 ± 0.2 gh 1.3 ± 0.1 c 3.2 ± 0.9 f +
1112 2.4 ± 0.4 cde 1.5 ± 0.2 b 7.3 ± 1.4 de ++
1668 2.6 ± 0.3 cd 1.7 ± 0.1 ab 8.3 ± 1.3 cd ++
2224 2.9 ± 0.3 bc 1.8 ± 0.3 a 8.7 ± 1.5 bcd ++
2780 3.1 ± 0.5 b 1.9 ± 0.3 a 8.7 ± 1.5 bcd ++
400
556 1.7 ± 0.2 gh 1.4 ± 0.2 bc 3.6 ± 0.5 f ++
1112 2.3 ± 0.3 def 1.6 ± 0.2 ab 7.1 ± 0.6 de +++
1668 3.0 ± 0.1 b 1.7 ± 0.2 ab 9.8 ± 0.9 abc +++
2224 3.2 ± 0.2 ab 1.8 ± 0.3 ab 10.2 ± 1.2 ab ++
2780 3.6 ± 0.4 a 1.8 ± 0.2 ab 11.4 ± 2.4 a ++
    注: 表中数据为 M ± SDꎬ同列不同小写字母表示在 P ≤ 0.05水平上差异显著(下同)ꎮ +++ꎬ茎深绿、粗壮ꎬ叶片伸展ꎻ ++ꎬ茎中绿、健
壮ꎬ 叶片细长ꎻ +ꎬ 茎浅绿、 细弱ꎬ 叶片细小ꎮ
Notes: Data in the table represent mean ± standard deviationꎬ and different normal letters in the same column indicate significant
differences at the P≤0.05 level. Same below. +++ indicates strongꎬ thickꎬ dark green stem with expanded leavesꎻ ++ indicates
strongꎬ green stem with slender leavesꎻ + indicates thin stem with small and slender leaves.
表 2  IBA浓度和诱导时间对‘正午’牡丹试管苗生根的影响
Table 2  Effects of IBA concentration and root induction duration on the
in vitro rooting of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’
IBA
(mg / L)
诱导时间 (d)
Induction
duration
生根率 (%)
Rooting
percentage
平均根数
Root number
平均根长 (cm)
Root length
基部愈伤
组织等级
Callus formation
1.0
10 26.5 ± 1.3 f 1.0 ± 0.0 f 1.4 ± 0.2 d 1
20 47.5 ± 3.5 bc 1.1 ± 0.1 f 1.5 ± 0.2 cd 1
30 53.1 ± 4.4 b 2.6 ± 0.1 b 1.7 ± 0.2 bcd 1
3.0
10 33.2 ± 0.7 ef 1.0 ± 0.0 f 1.6 ± 0.3 bcd 1
20 47.6 ± 4.1 bc 1.4 ± 0.1 ef 1.7 ± 0.3 bcd 2
30 60.9 ± 1.8 a 3.2 ± 0.2 a 2.3 ± 0.4 a 2
5.0
10 33.4 ± 4.7 e 1.2 ± 0.2 f 1.7 ± 0.1 bcd 1
20 41.5 ± 2.1 cd 1.6 ± 0.1 de 1.6 ± 0.1 bcd 2
30 47.2 ± 2.3 bc 2.2 ± 0.3 bc 1.7 ± 0.0 bcd 3
7.0
10 37.2 ± 0.3 de 1.3 ± 0.4 ef 1.5 ± 0.0 cd 2
20 41.3 ± 4.6 cd 2.2 ± 0.2 c 2.0 ± 0.2 ac 3
30 50.6 ± 3.5 b 2.8 ± 0.1 ab 2.2 ± 0.4 ab 3
9.0
10 37.6 ± 4.5 de 1.8 ± 0.3 cd 1.5 ± 0.3 cd 2
20 42.5 ± 1.9 cd 1.7 ± 0.1 de 1.9 ± 0.2 abc 3
30 42.9 ± 3.1 cd 1.3 ± 0.1 ef 1.5 ± 0.4 cd 3
    注: 1. 愈伤组织极少ꎻ 2. 基部膨大ꎬ 有少数愈伤组织出现ꎻ 3. 基部严重愈伤化ꎬ 根从愈伤组织发出ꎮ 下同ꎮ
Notes: 1 indicates nearly no callusꎬ 2 indicates small callusꎬ and 3 indicates large callus. Same below.
641 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
表 3  复壮培养对‘正午’牡丹试管苗生根和驯化移栽的影响
Table 3  Effects of rejuvenation culture on the in vitro rooting and acclimatization of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’
复壮培养天数 (d)
Rejuvenation
culture
生根率 (%)
Rooting
percentage
平均根数
Root number
平均根长 (cm)
Root length
基部愈伤
组织等级
Callus
formation
移栽成活率(%)
Survival rate
0 (对照) 54.0 ± 0.9 b 2.3 ± 0.3 bc 3.4 ± 1.2 a 1 65.3 ± 2.3 c
20 77.2 ± 8.7 a 2.8 ± 0.2 a 3.0 ± 0.7 a 1 92.1 ± 6.1 a
30 65.0 ± 9.4 ab 2.2 ± 0.1 c 2.7 ± 1.0 a 1 90.7 ± 4.6 ab
40 59.5 ± 6.0 b 2.6 ± 0.3 ab 2.6 ± 1.0 a 1 84.0 ± 6.9 b
株试管苗的平均根数为 2􀆰8条ꎬ 平均根长 3􀆰0 cmꎬ
基部愈伤组织极少(图版Ⅰ: 5、 6)ꎻ 试管苗移栽
后可以正常生长、 开花(图版Ⅰ: 7、 8)ꎮ 但进一
步延长复壮培养时间(30 ~ 40 d)ꎬ ‘正午’试管苗
的生根率和移栽成活率逐渐下降ꎮ
3  讨论
基于笔者课题组的前期研究基础[12-14]ꎬ 本研
究从植物微繁殖的 4 个阶段(初代培养、 增殖、 生
根与移栽)分别展开研究[21]ꎬ 并解决了‘正午’牡
丹微繁殖中增殖率低、 生根难和移栽成活率低的问
题ꎬ 优化建立了 ‘正午’牡丹的微繁殖技术体系ꎮ
在无菌培养阶段ꎬ 孔祥生和张妙霞[7]认为早春的
腋芽是最适宜牡丹微繁殖的外植体ꎬ 故本研究以早
春取材的‘正午’腋芽为外植体ꎬ 启动培养 50 d
后ꎬ 一个腋芽可切分成约 13 个繁殖体用于增殖
培养ꎮ
在牡丹微繁殖的增殖培养阶段ꎬ 大量文献报道
主要集中于植物生长调节剂的筛选上[16]ꎬ 而本研
究通过调整培养基成分实现了促进增殖的目的ꎮ
WPM培养基是木本植物组织培养的专用培养
基[22]ꎬ 其中 Ca2+以 CaCl2和 Ca(NO3) 2􀅰4H2O 两
种形式存在ꎮ 在李萍[12]筛选的牡丹培养基的基础
上ꎬ 我们以 WPM 为基本培养基并附加 0􀆰5 mg / L
BA和 0􀆰2 mg / L GA3ꎬ 发现提高WPM培养基中的
Ca(NO3) 2􀅰4H2O 浓度至 1668 mg / Lꎬ ‘正午’试
管苗的增殖率可达到 3􀆰0ꎬ 且子代腋芽较为粗壮ꎮ
在牡丹[6]和薰衣草[23]的组织培养中发现ꎬ 将 MS
培养基中 CaCl2浓度加倍可有效减轻试管苗的玻璃
化和茎尖坏死现象ꎻ Li 等[24]研究发现ꎬ 提高 MS
培养基中 NO-3-N / NH

4-N 的比值可促进牡丹试管
苗的增殖和生长ꎻ 本研究中 Ca(NO3) 2􀅰4H2O 浓
度的提高导致 Ca2+浓度和 NO-3-N / NH

4-N 的比值
同时上升ꎬ 从而显著促进了‘正午’试管苗的增殖
和生长ꎮ 因此ꎬ 以 WPM为基本培养基并提高其中
Ca(NO3) 2􀅰4H2O浓度ꎬ 可能是除筛选生长调节剂
以外提高牡丹试管苗增殖率的另一有效途径ꎮ
生根和移栽是牡丹微繁殖技术的两大难题ꎬ 主
要表现为生根率低ꎬ 甚至有些品种尚未获得生根
苗ꎻ 其次ꎬ 生根质量差ꎬ 根茎连接处形成大量愈伤
组织ꎬ 使根茎间形成离层阻碍养分和水分的吸收ꎬ
导致移栽成活率低ꎬ 且移栽后愈伤组织极易腐烂ꎬ
从而导致植株死亡[16]ꎮ 很多研究认为ꎬ 植物生长
调节剂对牡丹试管苗生根起着关键作用ꎬ 与 NAA、
IAA相比ꎬ IBA诱导生根效果最佳ꎬ 但不同品种的
最佳处理浓度存在差异[4ꎬ7ꎬ11ꎬ15ꎬ25]ꎮ 1 / 2 MS是植物
生根培养的常用培养基[16ꎬ26ꎬ27]ꎬ 本研究以 1 / 2 MS
(296 mg / L CaCl2)为基本生根培养基发现ꎬ 低浓
度 IBA的长时间诱导有利于‘正午’牡丹试管苗生
根ꎬ 1􀆰0 mg / L IBA且诱导 30 d时为最佳生根组合
(生根率为 53􀆰1%ꎬ 每株试管苗的平均根数为 2􀆰6
条、 平均根长 1􀆰7 cmꎬ 且试管苗基部愈伤组织极
少)ꎮ 在蓝莓[28] 、 枸杞[29]和杨树[30]等木本植物
的试管苗生根研究中ꎬ 在含有较高浓度的细胞分
裂素的增殖培养阶段后就进行低浓度细胞分裂素
或不含细胞分裂素的复壮培养ꎬ 可以改变试管苗
内源激素水平的平衡ꎬ 从而有利于后期的生根和
移栽ꎮ 我们在生根培养前将试管苗于培养基[1 / 2
MS + 0􀆰5 g / L 活性炭]上复壮培养 20 dꎬ 与对照
组相比ꎬ 其生根率由 54􀆰0%提高到 77􀆰2%ꎬ 移栽
成活率由 65􀆰3%提高到 92􀆰1%ꎬ 显著高于邱金
梅[14]对该品种的前期研究结果 (生根率 50􀆰0%ꎬ
移栽成活率 68􀆰9%)ꎮ 这说明生根前进行复壮培养
可大幅提高牡丹试管苗的生根率和移栽成活率ꎬ 故
建议在牡丹微繁殖体系中使用ꎮ
生产效率决定了微繁殖技术的产业化应用价
741  第 1期                            文书生等: ‘正午’牡丹微繁殖体系的建立
值ꎬ 根据 Kaur 和 Sandhu[31]在甘蔗微繁殖产业化
生产中建立的方法ꎬ 对本研究优化建立的‘正午’
微繁殖体系进行生产效率评估ꎮ 假设外植体个数
A = 1ꎬ 接种污染率为 0ꎬ 启动培养后一个外植体
获得 Y 个繁殖体: Y = 13 (启动培养 50 d )ꎬ 增
殖率 Z = 3 (继代周期 35 d )ꎬ 继代次数 n = 7ꎬ
生根率 S = 77􀆰2% (70 d)ꎬ 培养污染率 W =
3􀆰0%ꎬ 移栽成活率 U = 92􀆰1% (90 d)ꎬ 则采用该
技术对 1个鳞芽培养 455 d (15 个月)的试管苗产
量: A􀅰Y􀅰Z n􀅰S􀅰(1-W )􀅰U = 1 × 13 × 37 ×
77􀆰2% × (1-3%)× 92􀆰1% = 19608株ꎮ 因此ꎬ 按
照本研究优化建立的‘正午’牡丹微繁殖体系能够
实现其种苗的快速大量繁殖ꎬ 并将为牡丹种苗生产
提供新途径ꎬ 这对于牡丹产业化发展具有重要意义
与推广前景ꎮ
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941  第 1期                            文书生等: ‘正午’牡丹微繁殖体系的建立
文书生等: 图版Ⅰ WEN Shu ̄Sheng et al.: Plate Ⅰ
1 2
4 5 6
7 8
3
1. ‘正午’牡丹的成年开花植株ꎻ 2. 对鳞芽外植体进行初代培养 50 d时产生的芽丛ꎻ 3. 初代培养 50 d 后ꎬ 切取用于增殖培
养的健壮单芽(上排)和小芽丛(下排)ꎻ 4. WPM 培养基中 NH4NO3浓度不变(400 mg / L)ꎬ Ca(NO3) 2􀅰4 H2O 浓度分别为
556、 1112、 1668、 2224、 2780 mg / L(从左到右)ꎬ 且增殖培养 35 d时产生的芽丛ꎻ 5. 复壮培养 20 d时的试管苗(用于
生根培养)ꎻ 6. 生根培养 50 d时的生根苗ꎻ 7. 在温室生长两年的组培苗ꎻ 8. 将组培苗移入大田生长三年后进入开花期ꎮ
1. Flowering adult plant of Paeonia × lemoinei ‘High Noon’ꎻ 2. Shoot cluster induced from explant after 50 d of initial cul ̄
tureꎻ 3. After 50 d of initial cultureꎬ the shoot cluster was divided into individual shoots (upper row) and nodal portions
containing small axillary shoots ( lower row)ꎻ 4. With the concentration of NH4NO3 in WPM unchanged (400 mg / L)ꎬ the
shoot clusters obtained with 556 (control)ꎬ 1112ꎬ 1668ꎬ 2224ꎬ or 2780 mg / L Ca (NO3) 2􀅰4 H2O after 35 d of multiplica ̄
tion culture ( left to right)ꎻ 5. Plantlets obtained after 20 d of rejuvenation culture (used as rooting material)ꎻ 6. Rooted
plantlets obtained after 50 d of rooting cultureꎻ 7. Plantlets grown in the greenhouse for two yearsꎻ 8. Flowering plantlet
grown in the field for three years.
(责任编辑: 刘艳玲)
051 植 物 科 学 学 报 第 34卷