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Optimization of tissue culture conditions for Pfaffia paniculata

珐菲亚组织培养条件的优化研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 10 期 2013 年 5 月

·1334·
珐菲亚组织培养条件的优化研究
李林轩,凌征柱,李 翠,彭 凌,韦坤华*
广西药用植物园/广西药用资源保护与遗传改良重点实验室,广西 南宁 530023
摘 要:目的 优化珐菲亚组织培养快速繁殖技术。方法 分别以 MS 和 1/2MS 为基本培养基,采用正交设计研究植物生
长调节剂多因素组合(6-BA、NAA、IBA 和 IAA)对珐菲亚继代增殖和诱导生根的影响。结果 MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA
0.1 mg/L+IBA 0.2 mg/L 利于丛生芽继代增殖,30 d 繁殖系数 6.0 以上;1/2 MS+NAA 1.0 mg/L+IBA 0.2 mg/L 适于诱导生
根获得再生植株,生根率 100%;生根苗移栽于排水良好的沙床上,成活率 98%。结论 本实验为保护珐菲亚的野生资源,
发展人工栽培和探讨育种新途径奠定基础。
关键词:珐菲亚;组织培养;继代增殖;正交设计;丛生芽
中图分类号:R282.21 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2013)10 - 1334 - 04
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.10.025
Optimization of tissue culture conditions for Pfaffia paniculata
LI Lin-xuan, LING Zheng-zhu, LI Cui, PENG Ling, WEI Kun-hua
Guangxi Key Laboratory of Medicinal Resources Protection and Genetic Improvement, Guangxi Botanical Garden of Medicinal
Plant, Nanning 530023, China
Abstract: Objective To establish and optimize the technique of tissue culture and rapid propagation of Pfaffia paniculata. Methods
Using MS and 1/2MS basic media, the effects of various combinations of plant growth regulators (6-BA, NAA, IBA, and IAA) on the
seedlings subculture and rooting culture were studied by orthogonal design. Results The effective medium for cluster buds-inducing and
subculture was MS + 6-BA 1.5 mg/L + NAA 0.1 mg/L + IBA 0.2 mg/L, and the propagation coefficient was over 6.0 per 30 d; The best
rooting medium was 1/2 MS + NAA 1.0 mg/L + IBA 0.2 mg/L, and the rooting rate was 100%. The rooting seedlings were transplanted in
well-drained sand bed and the survival rate was 98%. Conclusion The method in the experiment could provide a basis on protecting the
mild resources of P. paniculata exploring the artificial resources, and discussing the new way breedings.
Key words: Pfaffia paniculata (Mart.) Kuntze; tissue culture; subculture; orthogonal design; clustered buds

珐菲亚 Pfaffia paniculata (Mart.) Kuntze 系苋科
牛膝属多年生草本植物[1],俗称巴西人参,在巴西
主要分布在圣保罗、马托格罗索、巴拉那洲及巴拉
那河流域[2]。在南美洲作为稀有的名贵药材、以
“Para Tudo”(适用于一切的万灵之药)之名被当地
人广泛使用,媲美中国的野山参、冬虫夏草。其以
根入药,具有清热解毒、强精壮阳、抗炎镇痛等功
效。主要用于治疗心血管、中枢神经、生殖、消化
系统等疾病[3]。珐菲亚是美国 FDA 批准的健康食
品。现代实验科学的研究结果证明,该药材在抗肿
瘤方面、镰刀形血球贫血症的治疗方面作用明显。
国外对其已有许多研究,并开发出以珐菲亚为原料
的多种药物在市场上销售,国内已有企业进口野生
珐菲亚原料从事其功能食品和药品的研发[4]。
2001 年由中国医学科学院和巴西独资瀚尔斯公
司将珐菲亚初步引种到中国,引起社会各界的广泛关
注。为解决珐菲亚在引种栽培中种源短缺的问题,本
课题组利用现代生物技术通过正交试验优化珐菲亚
组织培养条件,为珐菲亚快速繁殖规模化生产育苗提
供技术支撑,从而更好地开发和利用珐菲亚药用植物
资源。
1 材料
样品采集自广西药用植物园科研基地内野生健
壮无病虫害的珐菲亚 Pfaffia paniculata (Mart.)
Kuntze 植株,经广西药用植物园凌征柱研究员鉴
定,选取其幼嫩茎尖为外植体。

收稿日期:2012-11-29
基金项目:广西壮族自治区卫生厅科研资助项目(Z2006178)
作者简介:李林轩(1986—),男,本科,助理研究员,从事中药资源保护与开发利用研究。Tel: 18577195096 E-mail: starry1125@sina.com
*通信作者 韦坤华(1983—),女,博士,助理研究员,从事药用植物生物技术研究。E-mail: divinekh@163.com
网络出版时间:2013-03-28 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/12.1108.R.20130328.1117.005.html
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 10 期 2013 年 5 月

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2 方法
2.1 样品的处理
将嫩茎置洗洁精水中浸泡 10 min,用自来水流
水冲洗 15 min,在超净工作台上置于 0.1%升汞溶
液浸泡消毒 8 min,再用无菌水浸洗 4 次,每次浸
洗 5 min,然后将带有嫩芽的外植体接种于 MS+
6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L 培养基上,30 d 后将
其诱导出的丛生芽作为实验材料。
2.2 丛生芽繁殖
取无菌丛生芽,在基本培养基 MS+蔗糖 25
g/L+琼脂 4.0 g/L 中添加不同质量浓度的 6-BA
(A)、NAA(B)、IBA(C),pH 5.8,平均光强 2 000
lx 的光照度下培养,光照时间 12 h/d,温度(25±
3)℃。采用 L9(34) 正交试验,考察不同激素组合
对珐菲亚丛生芽繁殖系数的影响,见表 1。
2.3 生根培养
单切丛生芽为单芽,在基本培养基 1/2 MS+蔗
糖 20 g/L+琼脂 5.0 g/L 中添加不同质量浓度的
NAA(A)、IBA(B)、IAA(C),pH 5.8,平均光
强度 2 000 lx 的光照下培养,光照时间 12 h/d,温
表 1 诱导珐菲亚丛生芽不同激素因素水平表
Table 1 Factors and levels of clustered buds-inducing
hormone in P. paniculata
水平 A / (mg·L−1) B / (mg·L−1) C / (mg·L−1)
1 1.0 0.1 0.1
2 1.5 0.2 0.2
3 2.0 0.4 0.4
度(25±3)℃。采用 L9 (34) 正交试验,考察不同
激素组合对珐菲亚生根率的影响,见表 2。
表 2 珐菲亚生根培养激素因素水平表
Table 2 Factors and levels of roots-inducing hormone
in P. paniculata
水平 A / (mg·L−1) B / (mg·L−1) C / (mg·L−1)
1 0.5 0.1 0
2 1.0 0.5 0.2
3 1.5 1.0 0.5

3 结果分析
3.1 丛生芽培养体系的建立
将丛生芽接入继代增殖培养基 1 周后,开始有
新芽出现,随后培养基中丛生芽大量繁殖,30 d 后
统计繁殖系数,结果见表 3,方差分析见表 4。
从表 3 中可以看出,添加激素 6-BA 1.5 mg/L、
NAA 0.1 mg/L、IBA 0.2 mg/L 时繁殖系数最高,增
殖倍数达到 6.0 倍。方差分析对丛生芽增殖可以看
出,6-BA 与 NAA 对丛生芽增殖有极显著影响,IBA
也有显著影响,各激素对丛生芽的增殖重要性为
6-BA>NAA>IBA,增殖率主要受 6-BA 质量浓度
的影响,丛生芽数量随着 6-BA 质量浓度(1.0~1.5
mg/L)的增加而增多,当 6-BA 高于 1.5 mg/L 时,
芽数量减少,繁殖系数下降,表明高质量浓度 6-BA
对丛生芽诱导有抑制作用。实验表明,添加低质量
浓度的生长素有利于丛生芽增殖和生长,6-BA 质量
浓度不变,添加不同质量浓度的 NAA、IBA 对增殖
率影响很大。其中 NAA 质量浓度的变化对珐菲亚
表 3 珐菲亚丛生芽诱导繁殖 L9 (34) 正交试验设计与结果
Table 3 Results of clustered buds-inducing propagation of P. paniculata by L9 (34) orthogonal test
编号 A / (mg·L−1) B / (mg·L−1) C / (mg·L−1) D(空白) 繁殖系数 芽粗壮度
1 1.0 0.1 0.1 (1) 4.0 细
2 1.0 0.2 0.2 (2) 4.6 粗
3 1.0 0.4 0.4 (3) 3.4 粗
4 1.5 0.1 0.2 (3) 6.0 粗
5 1.5 0.2 0.4 (1) 5.6 粗
6 1.5 0.4 0.1 (2) 4.8 细
7 2.0 0.1 0.4 (2) 4.3 粗
8 2.0 0.2 0.1 (3) 3.8 细
9 2.0 0.4 0.2 (1) 3.8 粗
K1 4.00 4.77 4.20 4.47
K2 5.47 4.67 4.80 4.57
K3 3.97 4.00 4.43 4.40
R 1.50 0.77 0.60 0.16
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增殖率的影响要大于 IBA,IBA 主要影响芽的粗壮
度。从表 3 可以看出 IBA 和 NAA 在最适质量浓度
条件下联合使用能有效促进珐菲亚丛生芽的增殖和
提高芽的质量,从平均值分析可知 A2B1C2 为最佳组
合,珐菲亚继代增殖的最适培养基为 MS+6-BA 1.5
mg/L+NAA 0.2 mg/L+IBA 0.2 mg/L,在此培养基
上形成丛生芽的频率较高,繁殖系数为 6.0 植株健
壮,芽苗质量好(图 1)。
表 4 珐菲亚丛生芽诱导繁殖方差分析结果
Table 4 Variance analysis of clustered buds-inducting
propagation in P. paniculata
方差来源 离均差平方和 自由度 方差 F 值 显著性
A 4.40 2.00 2.20 104.26 P<0.01
B 1.04 2.00 0.52 24.68 P<0.01
C 0.55 2.00 0.27 13.00 P<0.05
D (误差) 0.04 2.00 0.02 1.00

图 1 珐菲亚继代培养
Fig. 1 Subculture of P. paniculata
3.2 丛生芽诱导生根实验
将生长健壮的芽苗单切接入珐菲亚生根培养
基中,30 d 后统计生根率见表 5。珐菲亚试管苗在
附加不同质量浓度 NAA、IBA、IAA 的 1/2 MS 培
养基上均可生根。经 NAA、IBA 和 IAA 3 个水平
9 个质量浓度组合的正交试验,对实验结果进行直
观分析,发现 IBA 主要影响苗的生长情况,IBA
为 0.2 mg/L 时苗生长健壮,质量最好。通过方差
分析结果发现 NAA 与 IBA 对丛生芽生根都有极显
著影响,见表 6。但 NAA 影响要大于 IBA,而 IAA
影响不显著,生根率随着 NAA 质量浓度(0.5~1.0
mg/L)增加而提高,当 NAA 质量浓度高于 1.0 mg/L
时生根率下降,表明高质量浓度 NAA 植株的生根
有抑制作用。从表 5 可以看出 IBA 对苗的生长影
响显著,在 0.2 mg/L 时生长得最健壮。对实验结
果极差分析发现 NAA、IBA 的极差分别为 9.33、
6.67,大于对照项极差 1.33,而 IAA 的极差 1.00
比对照项极差 1.33 小,说明 IAA 的效应是不可靠
的,NAA、IBA 两因素的效应可靠,再结合方差
分析(表 6)IAA 对生根率影响不显著,因此可以
不考虑,减少激素对植株变异的影响。通过平均值
分析可知,珐菲亚丛生芽生根诱导的最佳组合为
A2B2(最佳培养基 1/2 MS+NAA 1.0 mg/L+IBA
0.2 mg/L),用此培养基珐菲亚生根苗根相对粗壮,
植株健壮,利于试管苗移栽(图 2)。
表 5 珐菲亚丛生芽诱导生根 L9(34) 正交试验设计与结果
Table 5 Result of clustered buds-rooting induction of P. paniculata by L9(34) orthogonal test
编号 A / (mg·L−1) B / (mg·L−1) C / (mg·L−1) D (空白) 生根率 / % 苗的生长情况
1 0.5 0.1 0.0 (1) 90.0 短粗
2 0.5 0.2 0.2 (2) 95.0 健壮
3 0.5 0.5 0.5 (3) 88.0 细长
4 1.0 0.1 0.2 (3) 95.0 短粗
5 1.0 0.2 0.5 (1) 100.0 健壮
6 1.0 0.5 0.0 (2) 92.0 细长
7 1.5 0.1 0.5 (2) 84.0 短粗
8 1.5 0.2 0.0 (3) 90.0 健壮
9 1.5 0.5 0.2 (1) 85.0 细长
K1 91.00 89.67 90.67 91.67
K2 95.67 95.00 91.67 90.33
K3 86.33 88.33 90.66 91.00
R 9.33 6.67 1.00 1.33

3.3 再生苗的移栽
根据珐菲亚的生长特性将已生根的试管苗开盖
炼苗 3~4 d,洗净根部的培养基后,移栽于消过毒
的沙床上,每天向叶面喷晒少量的水,30 d 后移栽
成活率达 98%。
4 讨论
培养基中添加的生长调节素,如生长素和细胞
分裂素是植物组培快速生长所必须的因素,是诱导

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表 6 珐菲亚生根诱导实验方差分析结果
Table 6 Variance analysis of rooting induction
of P. paniculata
方差来源 离均差平方和 自由度 方差 F 值 显著性
A 130.67 2.00 65.33 49.00 P<0.01
B 74.67 2.00 37.33 28.00 P<0.01
C 2.00 2.00 1.00 0.75 P>0.01
D (误差) 2.67 2.00 1.33 1.00

图 2 试管苗生根
Fig. 2 Rooting inducton of test-tube plantlet
植物产生芽、根的关键因素[5]。不同植物的组织培养
体系所需的生长调节素的种类和质量浓度的配比也
是不相同的。6-BA 是目前使用的最重要的细胞分裂
素,能促进细胞分裂、非分化组织分化、侧芽生长等,
但其质量浓度必须在适合的范围内才有利于植物的
生长。本课题组在前期的研究中发现,6-BA 质量浓
度过低,丛生芽较少,繁殖速度较慢,但 6-BA 质量
浓度过高,生长易受到抑制,叶片出现玻璃化和变形
现象[6]。NAA 是一种广谱的植物生长调节剂,具有
促进细胞分裂与扩大、诱导形成不定根等作用,但是
在组织培养过程中也容易致使材料老化和形成愈伤
组织。本课题在前期研究中使用的 0.5 mg/L 的 NAA
与不同质量浓度的 6-BA 配比,虽然也获得了较为理
想的协同作用效果,但是在后续的继代培养中,发现
虽然丛生芽数目较多,但试管苗瘦弱,愈伤组织较多,
且部分试管苗出现玻璃化现象。因此认为需要对原来
的培养基进行优化筛选,经过文献调研后,选择了
IBA 作为培养基优化筛选的另一个生长调节素。IBA
是一种植物自身能够形成的内源生长素,能促进细胞
分裂与细胞生长,诱导形成不定根。但在组织培养过
程中,内源激素形成的速度较慢,无法满足植物生长
的需求,需要从培养基中吸收。
研究表明多种生长调节素之间的协同作用效果
要远大于一种激素的单独使用的效果[7]。本实验的
研究也表明,多种生长调节素组合可能产生更利于
珐菲亚生长的交互作用效果。结果表明 6-BA、
NAA、IBA 的配合使用对珐菲亚生长的均具有较大
的影响,其中 6-BA、NAA 对增殖有极显著影响,
IBA 对增殖有显著影响。6-BA 的最适质量浓度为
1.5 mg/L,与本课题组的前期报道一致[8]。但 NAA
的质量浓度不宜过高,过高反而抑制了材料的生
长。同时 IBA 的质量浓度也不宜过低或过高,过
低丛生芽细弱,色泽偏淡,且较矮。过高丛生芽
粗壮,但芽的数量较少,影响材料的繁殖速度。NAA
与 IBA 均属于植物生长素,适当的质量浓度配比
对珐菲亚的生长具有非常理想的促进效果。研究表
明,珐菲亚继代培养的最适培养基生长调节素的
种类和配比为 6-BA 1.5 mg/L、NAA 0.1 mg/L、IBA
0.2 mg/L。
在生根过程中也发现 NAA 和 IBA 的协同促进
效果优于 NAA 单独使用的效果,其中 1.0 mg/L 的
NAA 与 0.2 mg/L 的 IBA 联合使用生根效果最为理
想,根系发育良好、粗壮、无愈伤,移栽后成活率
较高。同时在实验中发现选苗是生根的关键因素。
选苗的主要标准为苗的健壮程度,虽然苗的高度也
具有一定的参考价值,但不是主要因素,细弱的苗
生根移栽后是很难成活的。因此在生根时应选择健
壮且有一定高度的组培苗来进行生根培养,生根后
根部应没有愈伤组织形成,如果有愈伤组织即使根
长的很好,移栽后也很难成活。
参考文献
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