全 文 :皖贝母试管鳞茎诱导技术的研究
薛建平,张爱民,耿茂林,马 琳
(淮北煤炭师范学院 生命科学学院 资源植物生物学安徽省重点实验室,安徽 淮北 235000)
[摘要] 目的:研究离体条件下皖贝母试管鳞茎诱导的最佳培养条件。方法:以单块愈伤组织分化形成的鳞
茎个数和鲜重为指标,考察蔗糖浓度、水杨酸、活性炭和5℃低温预培养对皖贝母试管鳞茎的形成和生长的影响。
结果:50g·L-1的蔗糖处理形成的鳞茎个数和鲜重都极显著高于其他处理,水杨酸对试管鳞茎的形成具有抑制作
用,以 5g·L-1的活性炭处理形成鳞茎个数和鲜重优于其他处理,5℃低温预培养30~40d对试管鳞茎的形成和
膨大效果最好。结论:低温预培养30~40d的皖贝母愈伤组织,接种于MS+KT2mg·L-1+NAA2mg·L-1+50
g·L-1蔗糖+5g·L-1活性炭的培养基中,鳞茎形成和生长发育效果最佳。
[关键词] 皖贝母;试管鳞茎;愈伤组织;离体诱导
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)22260304
[收稿日期] 20071212
[基金项目] 安徽省2006年科技平台建设项目(06093007)
[通讯作者] 薛建平,Tel:(0561)3802025,Email:xuejp2000
@yahoo.com.cn
皖贝母 FritilariaanhuiensisS.C.ChenetS.
F.Yin自然分布于安徽省大别山区和江淮丘陵
区[1],1983年殷淑芬[2]鉴定皖贝母为百合科贝母属
新种,1985年认定为国家一类新药,并正式命名为
“皖贝母”。其鳞茎具有清热润肺、化痰止咳、开郁散
结等功能。由于近年来全球气温变暖,肺疾增多,贝
母的需求量急增,导致野生资源采挖过度,造成贝母
商品极度匮乏。为了提高贝母无性繁殖系数,国内
一些学者开展了浙贝母[3]、平贝母[4]、伊贝母[5]、川
贝母[6]等贝母的组织培养快繁研究,其中大多数是
诱导贝母外植体形成试管苗。但贝母试管苗应用于
大田生产时,需要严格的驯化条件和管理操作,且驯
化过程中,试管苗在离体条件下形成的根系往往不
能发挥作用而需要重新生根,造成移栽成活率低,实
际生产中难以应用[7]。
近年来,随着植物生物技术的发展,人们先后在
试管中诱导出半夏[8]、地黄[9]等营养繁殖器官,试
图尝试来代替试管脱毒苗,其中试管半夏的培养技
术日趋成熟,完全可以替代试管苗作为商品供
应[10]。关于贝母试管鳞茎的诱导已有报道[7,1112],
但关于皖贝母试管鳞茎的研究尚未见报道。因此,
本试验拟通过研究不同浓度蔗糖、水杨酸、活性炭和
低温预培养对皖贝母试管鳞茎形成和生长的影响,
以期完善皖贝母脱毒快繁商品化生产体系。
1 材料与方法
1.1 材料 皖贝母愈伤组织由资源植物学安徽省
重点实验室提供。将愈伤组织切成直径约05cm2
的小块,接种于鳞茎分化的培养基中培养,每个处理
10瓶,每瓶接种3~4块愈伤组织。
1.2 培养基 以MS+KT2mg·L-1+NAA2mg·
L-1为基本培养基,用08%的琼脂固化,pH58~
60,附加不同浓度的蔗糖、水杨酸(SA)和活性炭
(AC),分装于100~150mL的三角烧瓶中,在121℃
湿热灭菌15~20min,水杨酸经过滤灭菌后在无菌条
件下加入已灭菌的培养基中。其中用于水杨酸和活
性炭研究的培养基蔗糖质量浓度为50g·L-1。
1.3 培养条件 材料接种后放在光照培养箱中培
养,光照强度为2000~3000lx,光照时间10h·
d-1,培养温度(25±1)℃,但用于低温预培养研究
的温度为5℃。
1.4 数据分析 收获时将鳞茎洗出,剪去根系,统
计单块愈伤组织分化形成的鳞茎个数和鳞茎鲜重,
运用Excel,SPSS软件对试验数据进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同蔗糖浓度对鳞茎形成和生长的的影响
愈伤组织于不同浓度蔗糖的培养基上进行鳞茎分化
培养,培养15d左右愈伤组织表面或边缘首先形成
白色小突起的芽点。在较高质量浓度的蔗糖处理中
白色小突起的芽,逐渐膨大形成小鳞茎,在低浓度的
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蔗糖处理中小突起的芽呈扁状,生长缓慢(图1)。
培养50d后收获鳞茎,方差分析表明(表1),
50g·L-1蔗糖处理中的鳞茎个数和鳞茎鲜重都极
显著高于其他处理,10,30,70,90g·L-1的蔗糖处
理之间的试管微鳞茎的个数和鳞茎鲜重没有显著差
异,50,70g·L-1的蔗糖处理之间的鳞茎鲜重也没
有显著差异。因此,在培养基中的蔗糖以 50g·
L-1为宜。
A.50g·L-1蔗糖处理中愈伤组织表面和边缘形成白色小突起;B.低浓度(10g·L-1)蔗糖处理的愈伤组织表面的小突起呈扁状;
C.愈伤组织在005mmol·L-1SA处理中形成的小鳞茎;D.愈伤组织在01mmol·L-1SA处理中形成的小鳞茎;
E.活性炭处理发育形成的试管鳞茎,具有发达的根系;F.愈伤组织经5℃预培养后转入25℃条件下约15d,分化出的绿色针状小苗;
G.愈伤组织经5℃预培养后,愈伤组织分化形成的鳞茎;H.优化培养基中分化出的试管苗粗壮;I.优化培养基中形成的试管鳞茎
图1 不同培养条件下皖贝母试管鳞茎的生长情况
表1 蔗糖对鳞茎形成和生长的影响
蔗糖/g·L-1 鳞茎数/个 鳞茎鲜重/g
10 517±0401bB 1354±0126bB
30 610±0438bB 1727±0142bB
50 807±0606aA 2714±0233aA
70 563±0367bB 2167±0212bAB
90 527±0444bB 1392±0126bB
注:小写字母和大写字母分别代表在005和001水平差异显
著性分析(表3,4同)
2.2 不同浓度水杨酸对鳞茎形成和生长的影响
愈伤组织于不同浓度水杨酸的培养基上进行鳞茎分
化培养,在005,01mmol·L-1SA处理中有小鳞
茎形成(图1),在10,20mmol·L-1SA处理中的
愈伤组织没有小鳞茎分化。随着 SA处理浓度的升
高,愈伤分化形成的鳞茎个数和鲜重均呈下降趋势
(表2)。因此,在培养基中添加水杨酸对愈伤组织
分化形成试管鳞茎具有抑制作用。
表2 水杨酸对鳞茎形成和生长的影响
水杨酸/mmol·L-1 鳞茎数/个 鳞茎鲜重/g
0 743±0526 2689±0265
005 589±0491 1937±0261
01 505±0575 1555±0108
05 350±0500 1361±0189
10 - -
20 - -
2.3 活性炭对鳞茎形成和生长的影响 愈伤组织
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于不同浓度活性炭的培养基上进行鳞茎分化培养,
20d左右愈伤组织上分化形成的不定芽变绿,逐渐
膨大发育成试管鳞茎,在鳞茎基部长出发达的根系,
可见活性炭对根的生长有利。培养50d时统计结
果(表3),方差分析表明,1,3,5,7g·L-1的活性炭
处理之间的试管鳞茎个数和鲜重没有显著差异,但
鳞茎个数和鲜重均极显著高于 9g·L-1的活性炭
处理。其中,以 5g·L-1的活性炭处理形成鳞茎个
数和鲜重优于其他处理。
表3 活性炭对鳞茎形成和生长的影响
活性炭/g·L-1 鳞茎数/个 鳞茎鲜重/g
1 738±0673aA 2218±0225aA
3 748±0702aA 2585±0173aA
5 796±0797aA 2586±0225aA
7 654±0668aA 2390±0181aA
9 538±0477aB 2001±0208bA
2.4 低温预培养对鳞茎形成和生长的影响 愈伤
组织给予不同时间的5℃低温预处理,于25℃左右
进行培养,培养15d后,愈伤组织上长出绿色针状
小苗,而不经过低温处理的愈伤组织不形成针状苗
(图1)。随着低温处理时间增加,出苗率呈增加趋
势,培养约40d后,试管苗从顶端出现黄化,逐渐衰
老枯萎。同时,培养基中的小鳞茎逐渐膨大形成试
管鳞茎,而且圆润饱满。
方差分析表明(表4),20,30,40d的低温处理
形成的鳞茎个数显著高于10,50,60d的低温处理,
鳞茎鲜重极显著高于 10,50,60d的低温处理,而
20,30,40d的低温处理之间对形成的鳞茎个数和鲜
重没有显著差异。随着低温处理时间增加,愈伤组
织形成的鳞茎个数和鲜重表现出先增加后降低的变
化趋势,其中预培养30d形成的鳞茎个数最多,预
培养40d的鳞茎鲜重效果最佳。因此,试管鳞茎形
成和生长以低温预培养30~40d为宜。
表4 5℃低温预培养对鳞茎形成和生长的影响
预培养天数/d 鳞茎数/个 鳞茎鲜重/g
10 720±0566bB 2438±0239bB
20 829±0887abA 2686±0258bAB
30 943±0928aA 3207±0207abAB
40 850±0638abA 3379±0170aA
50 717±0748bA 2520±0183bB
60 693±0681bA 2378±0159bB
2.5 优化培养基对鳞茎形成和生长的影响 将经
过低温预培养40d后的愈伤组织,转入 MS+KT2
mg·L-1+NAA2mg·L-1+50g·L-1蔗糖+5g·
L-1活性炭的培养基中,发现成苗率达100%,而且
试管苗粗壮,叶片浓绿。当试管苗枯萎后,鳞茎逐渐
膨大接近圆形。
3 讨论
蔗糖作为碳源对于皖贝母试管鳞茎的形成和生
长起着重要作用,5%的蔗糖是试管鳞茎形成和生长
的最佳浓度;1%和3%的蔗糖可能会使培养物营养
不足,或因渗透压不适而导致细胞生长不适;7%和
9%的蔗糖虽加强了营养供应,但高渗条件下易引起
质壁分离,对细胞产生伤害,不利于鳞茎的形成和生
长[1213]。
在培养基中添加不同浓度的 SA对皖贝母愈伤
组织的分化形成试管鳞茎具有明显的抑制作用,这
可能是由于愈伤组织对SA反应敏感,或者 SA对不
同植物的效应不同[1415]。5g·L-1的 AC处理对皖
贝母试管鳞茎的诱导效果较好,但随着处理浓度的
增加,鳞茎生长呈下降趋势,这可能是由于高浓度的
活性炭吸附了培养基中植物生长物质的缘故[16]。
本试验结果发现,经5℃低温预培养,皖贝母愈
伤组织大都分化出苗,当试管苗枯萎后,试管鳞茎开
始膨大接近圆形,而且鳞茎数目增加。因此,低温预
处理对皖贝母试管鳞茎的形成具有促进作用,并且
有可能起着极为重要的作用[1718]。
贝母试管鳞茎作为一种休眠和繁殖的器官,具
有较强的抗逆性,不需经过特殊驯化,即可直接移栽
到大田中进行扩繁,可望成为试管苗应用于生产的
对接技术。因此,深入研究皖贝母试管鳞茎的诱导
技术和形成机制,具有重要的现实意义。
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StudyonbulbletinductionofFritilariaanhuiensisinvitro
XUEJianping,ZHANGAimin,GENGMaolin,MALin
(AnhuiKeyLaboratoryofPlantResourcesandBiology,DepartmentofBiology,HuaibeiCoalIndustryTeachers'Colege,
AnhuiProvince,Huaibei235000,China)
[Abstract] Objective:TostudytheoptimalconditionforbulbinductionofFritilariaanhuiensisinvitro.Method:Efectsof
sucrose,salicylicacid,activecarbonand5℃ pre-incubationonbulbformationinvitrowereinvestigatedbyadoptingthenumberof
bulbandfreshweightasindexes.Result:Thenumberofbulbandfreshweightinmediumaddedwith50g·L-1sucroseweresignifi
cantlyhigherthanthosewithothertreatments.Themediumwithdiferentconcentrationsofsalicylicacidshowednosignificantpromo
tiononcalusdiferentiation.However,5g·L-1activecarbon(AC)treatmentwasbeterthanothertreatments.Meanwhile,alarge
numberofplantletsformedafter5℃ pre-incubationfor3040dayswassuitableforbulbformationandgrowth.Conclusion:Bulblet
formationwasoptimalinMS+KT2mg·L-1+NAA2mg·L-1+50g·L-1sucrose+5g·L-1ACaftercaluspre-incucationat
5℃ for3040days.
[Keywords] Fritilariaanhuiensis;bulblet;calus;inductioninvitro
[责任编辑 吕冬梅]
首届中国道地药材文化建设学术研讨会征文通知
一、目的:促进道地药材学术研究,弘扬道地药材文化,推动道地药材产业发展。
二、组织:主办单位:中国药文化研究会;协办单位:中医杂志,中国中药杂志;地点:北京京东宾馆;时间:
2009年3月17~18日。
三、征文内容:道地药材文化研究思路与方法;道地药材文化挖掘与保护;道地药材博物馆藏品设置与征
集;道地药材文化建设与产业发展的关系;道地药材文化与养生保健的关系;道地药材文化与中成药品牌创
建的关系;道地药材文化与地方经济建设的关系;道地药材文史文献文物研究进展;药用与药食两用药材文
化的差异化研究;濒危道地药材保护研究;道地药材文学与科普创作;道地药材书画摄影创作;道地药材学术
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