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Effects of rare-earth element addition on seedling growth of Dendrobium candidum

稀土微肥对铁皮石斛试管苗壮苗的影响



全 文 :中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月· 719·
稀土微肥对铁皮石斛试管苗壮苗的影响
周 伟1,沈亚芳1,刘材材2,戴黎鸣1,陈军峰1,开国银H,周根余H
(1.上海师范大学生命与环境科学学院遗传学实验室,上海200234。
2.国家海洋局东海监测中心,上海200137)
摘要:目的研究稀土微肥对铁皮石斛试管苗壮苗的影响。方法通过正交试验,以石斛小苗为外植体,培养在
附加了3种不同稀土元素组合的1/2MS+20%的香蕉提取物的培养基上进行培养。结果3种稀土元素中的镧
(La)对试管苗增质量、叶绿素b、总叶绿素和石斛多糖的量都有显著的影响;3种稀土元素都对试管苗的叶片数、
根数、分蘖数以及叶绿素a的量影响不显著。结论 为铁皮石斛试管苗的壮苗以及品质的提高提供了科学的依据。
关键词:铁皮石斛;培养基;稀土元素
中圈分类号:R282.2 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)11—1719—05
Effectsofrare—earthelementadditiononseedlinggrowthofDendrobiumcandidum
ZHOUWeil,SHENYa—fan91,LIUCai—cai2,DAILi—min91,
CHENJun—fen91,KAIGuo—yinl,ZHOUGen—yul
(1.DepartmentofG etics,CollegeofLifandEnvironmentScience,ShanghaiNormalUn versity,Shanghai2
China;2.CentreofSupervisalandTestinDonghaiN tionalBureauofOcean,Shanghai200137,China)
Abstract:ObjectiveToxaminetheffectsofrare—earthelementson heseedlinggrowthof
00234,
Dendro—
biumcandidum.MethodsTheseedlingsweretestedasthexplantsandculturedon1/2MSculture
mediumwithextractfrombananaattheconcentrationof20%anddifferentpor ionsofthreekindsofrare
earthelements.ResultsLanthanum(La),inthethreerara—earthelements,hasaremarkableeffecton
theseedlingscludingincrementw ight,chlorophyllb,totalchlorophyll,andcontentofDendrobium
polysaccharide.Butallofthethreerara—earthelementshavenotremarkableeffectsonthefollowing
aspects,sucha thedifferentiationnumberfleaves,root,divarication,andchlorophyllacontent.
ConclusionTheabovem ntionedmethodprovidesascientificwaytotheseedlinggrowthofD.candidum
andimprovementofthequality.
Keywords:Dendrobiumcarld durnWall.exLindl.:medium:rare—earthel m nts
石斛属(DendrobiurnSw.)是兰科第二大属,
其中不少品种是贵重药材,早在《神农本草经》中就
被列为上品,具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳等
功效,用于热病伤津、口干烦渴、病后虚热等多种病
症[1]。石斛化学成分及药理研究表明:石斛主要成分
为石斛多糖和石斛生物碱[2]。有研究报道石斛多糖
具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力、扩张血管及
抗血小板凝集等作用[3]。铁皮石斛Dendrobium
candidumWall.exLindl.有极高的药用价值和经
济价值,由于其繁殖能力低,加上长期的过量采集,
野生植物已濒临灭绝[4]。为解决这一药材的资源短
缺问题,许多科研人员对铁皮石斛进行了无性快繁
技术的研究,在影响其种子萌发、原球茎生长及壮苗
因素等方面取得了一定的进展[5]。目前,国内外对铁
皮石斛无性快繁过程中的营养供给和药用品质的相
关性尚无系统的研究。大量试验表明,稀土元素对植
物的生长、营养代谢、光合作用及抗逆性均有一定的
影响,有促进作物增产的作用[6]。笔者就3种稀土元
素镧(La)、钐(Sin)、镱(Yb)对铁皮石斛试管苗壮
苗的影响进行了试验,现将结果报道如下。
1材料与方法
1.1 材料:铁皮石斛试管小苗(采集于瑞丽西南大
地石斛开发有限公司的种子萌发所得)。
1.2 培养基和培养条件:分化基本培养基:1/2
收稿日期:2006—01—05
基金项目:上海市高等学校科学技术发展基金项目(03DZ02);上海市科委项目(065458022、05ZRl4093、06QAl4038);上海师范大学
博士科研启动基金项目(PL520)
作者简介:周伟(1981一),男,湖北天门人,上海师范大学在读研究生,主要从事药用植物的组织培养和基因工程的研究。
E—mail:zhouweil9810501@163.corn
*通讯作者开国银周根余Tel:(021)64323698E—mail:zhougenyu@sina.comgykai@shnu.edu.cn
万方数据
·1720· 中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11,El
MS十20%的香蕉提取物。
试验用培养基:1/2MS+20%的香蕉提取物+
3种不同的稀土组合(见表1)。以上培养基琼脂的
量均为0.7%,pH5.4。
培养条件:光强:60lx,光照时间:12.h/d,培养
温度:(25土1)℃。
表1 L。(45)正交试验因素水平裹
Table1 FactorandlevelofL“(45)orthogonaltest
1.3试验方法
1.3.1无菌苗的制备:将未开裂的铁皮石斛的蒴果
经75%酒精浸泡1rain,快速通过酒精灯灼烧,以
进行表面消毒,用镊子剥开蒴果将种子接种到附加
有NAA0.5mg/L的MS液体培养基中口],置于
100r/min,(25士1)C恒温摇床上培养。一个月后
转接到分化培养基上,40d后即能得到高为0.5
cm、有两片子叶、无根分化的小苗。
1.3.2正交试验:采用3因素各4个水平试验,正
交表选用L。。(45),表头设计[8]见表1。正交表中A、
B、C分别对应于LaCI。、SmCl。、YbCl。3个因素。A、
B、C3因素的4个水平1、2、3、4分别对应质量浓度
为0、5、10、20mg/L,正交表和16种培养基及3因
素的详细配比见表2。
个重复。
接种3个月后,统计鲜质量增量、叶片数、根数、
分蘖数、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和石斛多糖的
量,并对试验结果进行方差分析。其中叶绿素a、叶绿
素b和总叶绿素的测定采用紫外分光光度法[9](752
型紫外光栅分光光度计);石斛多糖的量的测定采用
蒽酮比色法[1o](752型紫外光栅分光光度计)。
2结果与分析
稀土微肥对铁皮石斛壮苗的影响正交试验L。。
(45)的试验结果见表2。
2.1 3种稀土元素对铁皮石斛鲜质量增量的影响:
3种稀土元素对铁皮石斛壮苗的影响的实验结果表
明(表2),3种稀土元素对铁皮石斛的鲜质量增量、
叶片数、根数、分蘖数、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素
和石斛多糖的量都有一定的影响。
实验结果的直观分析表明(表3),对于A因素
(LaCl。),K。与对照(K,)相比,可使铁皮石斛的鲜
质量有更明显的增加;对于B因素(SmCl。),K。、
K。、K。与对照(K。)相比,对铁皮石斛鲜质量的增加
量的影响差异不大;对于C因素(YbCl。),K。、K。、
K。与对照(K。)相比,相反会在一定程度上抑制铁
皮石斛鲜质量的增加。方差分析表明(表4),A因
素(LaCI。)对铁皮石斛鲜质量的增加量呈显著性的
影响 因3个因素的自由度相同,因此可以通过F
值的大小确定它们的主次关系。各因素对铁皮石斛
鲜质量增加的影响的主次关系为:A>C>B,即3个
因素中LaCl。的影响最大,其次是YbCI。,而SmCl。
取上述无菌小苗,分别接种于含3种不同稀土 的影响最小。根据各因素水平的均值大小可确定最
元素的培养基上。每一组合接种小苗40株,设置两 优水平的组合为A;B。C。,即增质量的最佳培养基是
表2铁皮石斛壮苗正交试验的试验结果
Table2 ResultoforthogonaltestonseedlinggrowthofD.candidum
蓑警A B c e鲜质訾到I#J4ttt/J4-絮7 分警7。:冀!/)(叶冀qb/兰箩警‘石臂别
1 1 1 1 1 7.233 16.64 7.91 2,20 8.378 3.256 11.634 0.438
2 I 2 2 Z 5.835 21.68 11.40 5.38 9.066 4.021 13.087 0.427
3 1 3 3 3 4.532 18.92 7.92 2.42 9.572 3.561 13.133 0.392
4 1 4 4 4 3,139 14.83 6.87 Z.09 8,325 3.395 11,720 1.307
5 2 1 2 3 6.805 21.00 10.90 3.55 9.520 3.875 13.395 0.534
6 2 2 1 4 6.104 15.23 7.55 2.60 8.501 3.549 12.050 0.478
7 2 3 4 1 8.035 22.36 1I.40 3.42 9.320 3.927 13.247 0.546
8 2 4 3 2 5.796 16.6l 7。44 2.37 8.173 3.451 11.624 0.294
9 3 1 3 4 4.452 16.31 7.32 2.43 9。212 3.2i4 12.426 0.950
10 3 2 4 3 4.796 16.12 8.00 2.62 8.766 3.781 12.547 0.811
11 3 3 l 2 6.877 19.34 9.92 2.90 9.602 3.078 12.680 1.258
12 3 4 2 1 4.801 14.15 4.89 2.30 8。211 3。437 11,648 1。484
13 4 l 4 2 7.415 21.Z8 11.73 2.90 9.780 4.349 14.129 0.445
14 4 2 3 1 7.988 22.27 11.15 3。15 9。443 4.013 13.456 0.340
15 4 3 2 4 8.790 21.39 11.27 3.12 10.360 4.069 14.429 0.291
16 4 4 1 3 10.198 22.75 11.75 2,97 10.472 3.940 14,412 0.726
万方数据
中草喃 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月·1721·
1/2MS(20%香蕉提取物)+LaCl320mg/L+
SmCl310mg/L+YbCl30mg/L。
表3铁皮石斛鲜质量增量(g)的直观分析
Table3 Directanalysisof ncrementw ight(g)
offreshD.candidum
表4铁皮石斛鲜质量增量(g)的方蓑分析
Table4 Varianceanalysisof ncrementw ight(g)
offreshD.candidum
*表不显著
*denotesremarkable
2.2 3种稀土元素对铁皮石斛叶片和根分化的影
响:实验的直观分析(表5)表明,3种稀土元素对铁
皮石斛叶片和根的分化都有一定的影响。与对照
(K。)相比,A、B、C3因素都能使叶片和根的分化有
所提高。方差分析(表6)表明:A、B、C3因素对诱
导根和叶的分化,影响的差异性不显著。因3个因素
的自由度相同,可以通过F值的大小确定它们的主
次关系。各因素对铁皮石斛叶片和根的分化的影响
的主次关系为:A>B>C,即3个因素中LaCl。的影
响最大,其次是SmCl。,而YbCl。的影响最小。据各
因素水平的均值大小可确定最优水平组合为
A。B。C。,即诱导根和叶的分化的最佳培养基是1/2
MS(20%香蕉提取物)+LaCl。20mg/L+SmCl。
10mg/L+YbCl35mg/L。
2.3 3种稀土元素对铁皮石斛分蘖的影响:实验的
直观分析(表7)表明,3种稀土元素对铁皮石斛的分
表5铁皮石斛叶片分化(片)和根分化(条)的直观分析
Table5 Directanalysisofleaves(pieces)androot
(strips)differentiationofD.candidum
蘖也都有一定的影响。与对照(K。)相比,A、B、C3
因素都能使植株的分蘖数有所提高。方差分析(表
8)表明:A、B、C3因素对诱导植株的分蘖差异性不
显著。可以通过F值的大小确定它们的主次关系。
各因素对铁皮石斛分蘖数的影响的主次关系为:
C>B>A。即3个因素中Y“Cl。的影响最大,其次是
SmCl。,而LaCl。的影响最小。据各因素水平的均值
大小可确定最优水平组合为A。B。C。,即促进铁皮石
斛植株分蘖的最优培养基是1/2MS(20%香蕉提
取物)+LaCl320mg/I。+SmCl3 5mg/L+YbCl3
5mg/I。。
表6铁皮石斛叶片分化(片)根分化(条)的方差分析
Table6 Varianceanalysisofleaves(pieces)androot
(strips)differentiationofD.candidum
表7铁皮石斛分蘖数(株)的直观分析
Table7 Directanalysisofdivaricationnumber
(plant)ofD.candidum
表8铁皮石斛壮苗分蘖数(株)的方差分析
Table8 Varianceanalysisofdivaricationnumber(plant)
ofseedlinggrowthofD.candidum
2.4 3种稀土元素对铁皮石斛光合作用的影响:实
验的直观分析(表9)表明,3种稀土元素对铁皮石
斛壮苗过程中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素都
有一定程度的影响。与对照(K。)相比,A、B、C3因
素都能使植株的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素有
所提高。方差分析(表lO)表明:A、B、C3因素都对
叶绿素a的影响的差异性不显著;但A因素对叶绿
万方数据
·1722· 中草焉ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月
素b的影响的差异性极其显著,C因素对叶绿素b
的影响的差异性显著,B因素对叶绿素b的影响差
异性不显著;A因素对总叶绿素的影响的差异性显
著,B和C因素对总叶绿素的影响的差异性都不显
著。可以通过F值的大小确定它们的主次关系:各
因素对铁皮石斛叶绿素a和总叶绿素的影响的主次
关系为:A>B>C。即3个因素中LaCl。的影响最
大,其次是SmCl。,而YbCI。的影响最小。据各因素
水平的均值大小可确定最优水平组合为A。B。C。,即
提高叶绿素a和总叶绿素的最佳培养基是1/2MS
(20%香蕉提取物)+LaCl。20mg/L+SmCl。10
mg/L+YbCl。5mg/L;各因素对铁皮石斛叶绿素b
的影响的主次关系为:A>C>B。即3个因素中
LaCl。的影响最大,其次是YbCl。,而SmCl。的影响
最小。据各因素水平的均值大小可确定最优水平组
表9铁皮石斛叶绿素(rag/L)的直观分析
Table9 Directanalysisofchlorophyllcontent
(mg/L)ofD.candidum
表10铁皮石斛壮苗叶绿素(mg/L)的方差分析
Table10 Varianceanalysisofchlorophyllcontent(mg/L)
ofseedlinggrowthofD.candidum
*表示显著**表示极显著
*denotesremarkable**denotesveryremarkable
合为A。B。C。,即提高叶绿素b的最佳培养基是1/2
MS(20%香蕉提取物)+LaCl320mg/L+SmCl35
mg/L+YbCl320mg/L。
2.5 3种稀土元素对铁皮石斛代谢产物石斛多糖
的影响:实验的直观分析(表11)表明,3种稀土元素
对铁皮石斛的多糖的量都有一定的影响。与对照
(K,)相比,A、B、C3因素都能提高铁皮石斛多糖的
量。方差分析(表12)表明:A因素对提高石斛多糖
的量的差异性显著;B和C因素则无显著性的差异。
可以通过F值的大小确定它们的主次关系。各因素
对铁皮石斛的多糖的量主次关系为:A>B>C。即3
个因素中LaCI。的影响最大,其次是SmCI。,而
YbCI。的影响最小。据各因素水平的均值大小可确
定最优水平组合为A。B。C。,即提高铁皮石斛多糖量
的最优培养基是1/2MS(20%香蕉提取物)+
LaCl310mg/L+SmCl320mg/L+YbCl320mg/L。
表11铁皮石斛多糖(%)的直观分析
Table11 DirectanalysisofpOIysaccharide
content(%)ofD.candidum
裹12
Table12
铁皮石斛茎部的石斛多糖(%)的方差分析
Varianceanalysisofpolysaccharidecontent
(%)instemofD.candidum
*表不显著
*denotesremarkable
3讨论
研究表明,稀土元素具有一定的生理调控特性,
并对植物的生长发育和品质改善有一定的促进作
用[1¨。廖铁军等[1胡报道,稀土处理对黄瓜的增产效
果良好,此外还发现施用稀土微肥能提高西红柿的
座果率,并提高西红柿的糖酸比。刘骅等[133曾研究
了基本培养基、天然提取物和激素种类对铁皮石斛
试管苗壮苗的影响,但是稀土元素对铁皮石斛的壮
苗及其品质影响,国内外尚未见相关报道。本实验通
过正交试验表明:化合态的稀土微肥镧(La”)对
促进铁皮石斛试管苗增质量效果显著,而其他两种
稀土元素的效果则不明显;促进铁皮石斛试管苗增
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月·1723·
质量的最佳培养基是1/2M8(20%香蕉提取物)+
LaCl320mg/L+SmCl310mg/L+YbCl30mg/L。3
种稀土元素对叶绿素a的量的影响都不显著。但
La3+对叶绿素b的影响却极其显著,能显著提高它
的量;Yb3+对叶绿素b的影响显著,也能显著提高
它的量,这与杨永刚等口41报道的Yb3+能提高西蒙
洛托中叶绿素b的量相一致。因此笔者推测:稀土元
素镧(I。a3+)之所以能促进铁皮石斛试管苗增质量
与镧(La3+)从一定的角度影响了铁皮石斛的光合
作用的效率是分不开的。试验中发现,高质量浓度的
SmCl。和YbCl。的配比试验号,如3、4、7、8、10、12号
植株长得相对较矮小,叶片也窄小,可见高质量浓度
的SmCl。和YbCl。的组合会抑制石斛的增高。胡勤
海等口1报道稀土对植株叶绿素的量和光合速率有明
显的促进作用,并以单一稀土元素及喷施方法增效
作用较好。稀土元素对光合作用影响的机制尚无明
确的报道。
试验表明:提高铁皮石斛试管苗多糖量的最优
培养基是l/2MS(20%香蕉提取物)+LaCl。10
mg/L+SmCl320mg/I。+YbCl320mg/L。稀土元
素镧(La计)对石斛多糖的量有显著的影响。据报
道,Hoagland等用含有LaCl。的营养液栽培黄瓜植
物,黄瓜植物根系中稀土量逐渐增加,同时引起根系
伤流液的溢泌量也随之增加。镧有促进NO。叫还
原、氮素同化和氨基酸的合成与代谢的作用[15|。因
此,笔者推测稀土能够提高石斛多糖的量可能与稀
土增加了石斛根系的伤流量从而提高了对有机碳源
的吸收和转化有关。稀土元素对石斛的生理效应的
分子机制还有待于进一步研究。
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蓬子菜药材HPLC指纹图谱研究
马英丽,卢卫红,崔明宇,杨 帆,史国玉,于晓敏
(黑龙江中医药大学药学院,黑龙江哈尔滨150040)
摘要:目的建立蓬子菜药材的HPLC指纹图谱。方法以香叶木苷为内标物,采用高效液相色谱法分析不同产
地10个蓬子菜样品,并进行相似度计算。色谱条件:HypersilODS2柱(200mm×4.6aim,5肛m);流动相为甲醇一
收稿日期:2006—01—12
基金项目:黑龙江省科技攻关计划项目(20031101)
作者筒介:马英丽,女,教授,博士生导师,研究方向为中药活性成分及质量标准化研究。
Tel:(0451)82196178E—mail:mylt666@sina.eom
万方数据
稀土微肥对铁皮石斛试管苗壮苗的影响
作者: 周伟, 沈亚芳, 刘材材, 戴黎鸣, 陈军峰, 开国银, 周根余, ZHOU Wei, SHEN Ya-
fang, LIU Cai-cai, DAI Li-ming, CHEN Jun-feng, KAI Guo-yin, ZHOU Gen-yu
作者单位: 周伟,沈亚芳,戴黎鸣,陈军峰,开国银,周根余,ZHOU Wei,SHEN Ya-fang,DAI Li-ming,CHEN
Jun-feng,KAI Guo-yin,ZHOU Gen-yu(上海师范大学生命与环境科学学院,遗传学实验室,上
海,200234), 刘材材,LIU Cai-cai(国家海洋局东海监测中心,上海,200137)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(11)
被引用次数: 8次

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12.Liao T J The physiological effects of rare earth elements on crops 1994(05)
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引证文献(8条)
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2.莫昭展.曹福亮.欧祖兰 硝酸镧对流苏石斛试管苗生长的影响[期刊论文]-南京林业大学学报(自然科学版)
2009(4)
3.刘石泉.钟桐生.赵新民.徐玲.邓中日 稀土元素对霍山石斛试管苗生长的影响[期刊论文]-生物技术 2008(3)
4.段晓宇.汪维双.杨红.唐敏 硝酸镧、硝酸铈对细茎石斛组培苗生长的影响[期刊论文]-四川农业大学学报
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5.谢寅峰.王莹.张志敏.尚旭岚.杨万霞.方升佐 镧稀土对青钱柳试管苗生长及生理的调节作用[期刊论文]-东北林
业大学学报 2010(8)
6.王建安.林菲.李艳芝.徐增莱.汪琼.吴国荣 铁、锰、锌肥对盾叶薯蓣根茎产量及薯蓣皂苷元的影响[期刊论文]-
中草药 2011(3)
7.谢寅峰.徐丽 稀土等对霍山石斛组培苗石斛多糖含量的影响[期刊论文]-南京林业大学学报(自然科学版)
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8.方妙听.张青华.王军.李枝林 铁皮石斛栽培、组培技术研究进展[期刊论文]-安徽农学通报 2012(19)


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