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Tissue culture of medical plant Erigeron breviscapus

药用植物灯盏花的组织培养



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 28(5):685— 689 2008年 9月
药用植物灯盏花的组织培养
黄衡宇1,李
(1.吉首大学 生态研究所 ,湖南 吉首 416000;2
鹂1,2 ,党承林2
云南大学 生态学与地植物学研究所 ,昆明 650091)
摘 要:以灯盏花花葶、花盘及叶柄为外植体,MS为基本培养基,通过不同的激素种类和浓度配比,建立灯盏
花组培快繁体系。结果如下:在所有实验方案中,花葶的出愈率最高,是理想的快速繁殖材料。较适宜的诱导
愈伤组织的培养基为 MS+BA1.0 mg/L+IBA0.05 mg/L+蔗糖 3.0 ,诱导不定芽的培养基为 MS+BA2.0
mg/L+IAA1.0 mg/L+蔗糖 3.0 或MS+Kt3.O+IAA0.5 mg/L+蔗糖 3.0 ,而根的诱导则是在 1/2MS
+NAA1.0Mg/L+蔗糖 3.0 的培养基上进行。同时对组织培养过程中灯盏花植株再生的方式进行了讨论。
关键词:灯盏花;愈伤组织;不定芽;生根;组织培养
中图分类号:Q943.1 文献标识码 :A 文章编号 :1000—3142(2 0()8)O5一O685一O5
Tissue cul ture of medical plant
Erigeron breviscap us
HUANG Heng-Yu ,LI Li ,2*,DANG Cheng-Lin2
(1.Institute of Ecology,Jishou University,Jishou 416000,China;2.Institute of Ecology
and Geobotany,Yunnan University,Kunming 650091,China)
Abstract:The tissue culture and rapid proliferation techniques of Erigeron breviscapus were studied by using scape,
floral disc and petiole as explants.The explants were cultivated in different MS media with different types and con—
centrations of plant hormones.The main results can be concluded as folows:the scape is the best material for the
propagation among the three explants,scape,floral disc and petiole,as it has the highest inductivity,the best growth
and it is easy tO produce adventitious buds.The suitable phytohormone compositions tO induce callus,adventitious
buds and roots are MS+BA 1.0 mg/L+IBA 0.05 mg/L+sugar 3.0 ,Ms+BA 2.0 mg/L+IAA l_0 mg/L+
sugar 3.0 or Ms+Kt 3.0 mg/L+IAA 0.5 mg/L+sugar 3.oH,and 1/2Ms+NAA 1.0 mg/L+sugar 3.O ,re—
spectively.The mode of plant regeneration of E breviscapus in tissue culture has also been investigated.
Key words:Erigeron breviscapus;calus;adventitious bud;rooting;tissue culture
灯盏花学名短葶飞蓬 (Erigeron breviscapus),
为菊科飞蓬属(Erigeron)植物,俗名为灯盏花、灯盏
细辛、地顶草、地阳草等,主要产于我国云南、湖南、
广东、广西及四川等省区,主要分布于海拔 1 200 3
500 1TI的中山和亚高山的山坡、草地或林缘(林镕
等 ,1985)。
灯盏花为民间常用的中草药,全草人药(陈馥
馨,1998)。由于灯盏花的黄酮类提取物(灯盏甲素
和灯盏乙素)对治疗闭塞性脑血管疾病所致瘫痪及
脑出血后遗症有特效,是 目前治疗心血管疾病药物
中疗效较好的一种(史树贵,1998;张凤斋等,1999)。
尽管我国已经对短葶飞蓬进行了大量的研究工作,
但这些工作大多集中在短葶飞蓬的化学成分分析、
药理研究(张卫东等,2000;林雄等,2005)和药剂工
艺(佐承益等,199l;莫静义,1991),较少涉及繁殖生
物学等基础研究(俞宏渊等,2002;苏文华等,2001;
收稿 日期:2007—02—17 修回日期 :2007—06—29
基金项目:国家自然科学基金(30360009)[Supported by the National Natural Science Foundation of China(30360。D9)]
作者简介:黄衡宇(1970一),男,江苏无锡人 ,博士,副教授,从事植物发育生物学研究
通讯作者(Author for corresp0ndence,E—mail:liliyjsu@126.com)
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冯定霞等,2002;周利杰等,2005;李鹂,2007a,b)。
而由于灯盏花独特的药用价值,工厂化生产至少已
有 25年以上的历史,破坏性采挖和其生境的丧失导
致灯盏花野生居群数量锐减。因此,对灯盏花进行
人工繁殖及栽培研究是解决保护和利用之间矛盾的
一 个关键 。
1 材料和方法
1.1材料
采自云南省昆明市禄劝县转龙(102。48 E,25。
54 N,海拔 2 000 m),采集的野生植株(凭证标本:
李鹂 179,存于吉首大学资源与环境科学学院生物
系标本室;标本鉴定人:云南大学生命科学学院马绍
宾教授),带土移栽于吉首大学生态研究所试验地,
在其花期内(2005年 6月)选取生长健壮、无病虫害
个体,剪取花葶、花盘及叶柄作为外植体。
1.2方法
晴天取 3种不同的外植体,按下列程序进行消
毒:取材一 自来水粗洗一5 洗衣粉水溶液漂洗 5
min一 自来水冲洗 3O min一75 乙醇擦洗表面一
0.1 升汞溶液中消毒 2 min一2 次氯酸钠中消毒
15 min一无菌水冲洗 4~6次,然后在无菌工作台中
将外植体切成 0.5至 1.0 cm长的小段接种于诱导
培养基上,将培养出来的愈伤组织切成小块,接种于
增殖培养基上;最后将形成不定芽的块段移至生根
培养基上,以培养出完整的小植株。以 7 d为 1周
期。记录不同处理的生长状况。
1.3培养基
基本培养基为 MS,附加不同浓度的 2,4一D(2,
4一二氯苯氧乙酸)、BA(6一苄基腺嘌呤)、IBA(吲哚丁
酸)、IAA(吲哚乙酸)、NAA(萘乙酸)、KT(激动素)
和Zt(qT,米素),其浓度组合见下文。蔗糖 3 ,卡拉
胶 0.6%,用 0.1 mol/L NaOH 和 0.1 mol/L HC1
调节pH值为 5.8~6.0,在高压灭菌锅中(121℃)
灭菌 20 rain。
2 观察结果
2.1外植体的选择和愈伤组织的诱导
灯盏花的花葶 、花盘和叶柄形成愈伤组织 的能
力不一样。多种植物激素组合的实验结果表明:诱
导愈伤组织的外植体以花葶为最好,花盘次之,而叶
柄形成愈伤组织的能力最差,虽经改变多种激素组
合来调节叶柄愈伤组织的出愈率,仍只有少数激素
组合诱导出愈伤组织。
将灯盏花的花葶外植体接种在含有不同分裂素
及其浓度的培养基上,45 d后均能诱导出愈伤组织
(图版 I:1),但愈伤组织的诱导率和生长量却有较
大差异(表 1)。从表 1中可以看出,适中浓度的 BA
对愈伤组织的诱导较为适宜。
研究中发现,仅用细胞分裂素诱导出来的愈伤
组织,细胞团比较松散,较容易出现水浸状,几乎不
会分化出芽。而在有分裂素(BA1.0 mg/L)存在的
诱导培养基中加入适量的生长素 IBA(0.05 mg/
L),外植体生长 45 d后产生的愈伤组织不仅密度大
而致密,且有绿色芽点产生(图版 工:2);培养 50 d
后已有明显的幼芽产生(图版 I:3),这十分有利于
下一步的增殖培养。
不同培养基上的死亡数相差不大,说明培养基
中激素浓度的差异对外植体死亡率的影响不大,死
亡的材料可能是由于消毒过度或取材时操作不当造
成的。
2.2诱导不定芽
将诱导出来的愈伤组织及芽丛转到含有不同分
裂素种类及浓度的培养基上培养,接种后置于 25±
1℃散射光下培养,30 d后统计不定芽的诱导率(表
2)。从表2可以看出,不同种类及浓度的分裂素对
灯盏花芽丛诱导情况影响较大。从分裂素(单因素)
影响来看,BA2.0 mg/L及 Kt3.0 mg/L较为适宜
(图版 I:4,5)。但仅加入分裂素芽丛的生长量并不
十分理想,在分裂素种类及浓度选定的情况下,加入
不同浓度的生长素(IAA),30 d后再统计不定芽及
不定根的诱导率。在 BA 浓度不变 (2.0 mg/L)的
情况下,随着 IAA浓度的升高不定芽增殖分化较明
显,但当 IAA浓度高于 1.0 mg/L,不定芽诱导率下
降,不定根分化率增大;同样,在用 Kt代替BA的实
验中发现,当 IAA浓度高于 0.5 mg/L时,不定芽
诱导率下降,不定根分化率增大(表 3)。从表 3可
看出,对于灯盏花芽丛诱导 的最佳激素组合为
BA2.0 mg/L,IAA1.0 mg/L 或 Kt3.0 mg/L,
IAA0.5 mg/L,在这 2种组合的培养基中,生长量
和增殖率均大,而几乎不产生不定根,这十分有利于
继代培养。此外,上述 2种激素组合在继代培养中
交替使用,对丛苗的增殖效果更好。
5期 黄衡宇等:药用植物灯盏花的组织培养 687
2.3生根
将诱导发生的不定芽接种于不同NAA浓度的
1/2MS培养基上,得到了较适宜的生根培养基配
方:1/2MS+NAAI.0 rag/L(表 4)。生根苗生长情
况见图版 I:6,7。
2.4试管苗移栽
当不定芽长够一定量时,将长至 3~4 cm的丛
芽切成单芽转至生根培养基中。25~30 d后,苗壮
图版 I 1.外植体诱导30 d后的生长情况;2.出现绿色芽点的愈伤组织;3.愈伤组织转入增殖培养基10 d后的情况;4.愈伤组织转入增殖
培养基 25 d后的情况;5.增殖苗的生长情况;6,7.生根苗的生长情况;8,9.过渡苗。
Plate I I.The growth of induction after 30 days;2.The calus showing green bud point;3.The growth of calus transferred to pmliferous cuIture
medium for 10 days;4.The growth of callus transferred tO proliferous culture medium for 25 days;5
. The growth of proliferous sprouts;6,7.The
growth of rooting sprouts;8,9.The transition sprouts.
根粗时,将瓶盖打开,置于自然光下 24 h,然后取出生
根苗,小心洗尽残余培养基后移栽到经 0.1 甲醛消
毒的细河沙中,保温保湿培养 25 d(温度 2O~25℃,
湿度 7O 左右),再移人沙土中培养(图版I:8,9),待
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小苗长出4~5片新叶便可移栽至大田。
3 讨论
诱导愈伤组织是植物组织培养中的一个关键。
对于灯盏花来说,愈伤组织的诱导是其组培快繁的必
表 1 不同细胞分裂素及浓度对灯盏花
愈伤组织诱导的影响 )
1’ab1e 1 Efect of diferent cytomins and their
concentrations on the callus induction
l 污染数除外,下表同;。 +少量I++ 绿色,质地紧密;+++大
量,表面有白色霜状组织层。
”Excluding the number of polution,the same below~ )+ A few;+
+ Grassy and compact;+++ Mass,having white frosted layer.
表 2 不同细胞分裂素及浓度对灯盏花芽丛诱导的影响
Table 2 Effect of different cytomins and their
concentrati0ns on the adventitious buds induction
+少量 A few.
要阶段。多数植物在通常的外植体培养中,使用较
高浓度的生长素以诱导脱分化和促进愈伤组织生长
(谭文澄等,1991)。本研究结果表明生长素的添加
与否,并不影响灯盏花愈伤组织的形成,单独使用生
长素,对于诱导愈伤组织是有利的,但不利于下一步
芽的分化;而仅用细胞分裂素诱导出来的愈伤组织,
细胞团比较松散,较容易出现水浸状,几乎不会分化
出芽。而在有适量细胞分裂素(BA1.0 mg/L)存在
的诱导培养基中加入少量的生长素 IBA(O.05 mg/
L),外植体生长45d后产生的愈伤组织不仅密度大
而致密,且有绿色芽点产生;培养 50 d后已有明显
的幼芽产生,这有利于下一步的增殖培养,这与其他
一 些草本植物的组培快繁极为相似 (陈芳清等,
1997)。研究表明,对于灯盏花的花葶外植体来说,
适宜诱导愈伤组织的激素组合是 BA 1.0 mg/L十
IBA 0.05 mg/L。
表 3 不同细胞生长素浓度对灯盏花芽丛诱导的影响
Table 3 Effect of different c0ncentrati0ns of auxin
on the adventitious buds induction
表 4 不同 NAA浓度对根系分化的影响
Table 4 Effect of different phytohormone compositions
on the differentiation of rooting
+少量,生长缓慢;++较多,生长迅速;++十大量,生长旺盛。
)+ a few,growth slow + + many,growth rapid;+ + + most
growth vigorous.
灯盏花的增殖主要依靠较高浓度的细胞分裂素,
其中最有效的是BA和 Kt。但两种分裂素混合起来
用,效果并不十分理想。通过实验,得到了 BA2.0
mg/L+IAA1.0 mg/L和 Kt3.0 mg/L+IAA0.5 mg/
L两种较适宜的激素组合。但单用 1种激素组合的
培养基进行增殖继代培养,在 3代后就会出现较严
5期 黄衡宇等:药用植物灯盏花的组织培养 689
重的“玻璃化”现象,而采用上述 2种激素组合的培
养基交替使用就会降低这种现象的出现率,这与其
同科植物非洲菊极为相似(黄衡宇等,2001)。
根据根芽形成的激素控制理论,细胞分裂素与
生长素的比例与绝对含量控制着植物组织的形态发
生及细胞分化,当比值高时产生芽,低时产生根,比
值适中时可能维持原组织生长而不分化(罗士伟,
1979)。本实验对灯盏花瓶苗的生长状况观察表明,
其组培苗的生长不仅与分裂素/生长素的浓度比值
有关,且受生长素绝对含量的影响较大。实验中灯
盏花诱导成苗的最佳分裂素/生长素浓度比值的细
化范围有待于进一步研究,但通过本研究笔者初步
推测其比值应保持在一个较高的水平上。
大量的研究表明,NAA、BA对植物组织培养瓶
苗生根均有一定的促进作用(李浚明,1986)。但在
本实验中 BA及较高水平的 NAA 对生根均有一定
的抑制作用,幼苗 生 根 培养 基 以 1/2MS添加
NAA1.0 mg/L较好,其原因一方面可能是材料品
种不同,另一方面可能是前期培养阶段所用培养基
的激素种类及水平不同,导致培养产物的内源激素
在质和量上有差异,从而表现出对生根的影响。
由于瓶苗在瓶中生长时,长期处于高营养、高湿
度的环境下,其各个器官机能钝化,移栽后不能马上
适应瓶外相对恶劣的环境,成活率很低。在实验中
发现,如果在炼苗前打开瓶盖并加入一薄层蒸馏水,
1 d后再移栽,成活率明显提高,放置 5 d后,成活率
能达 95 以上 。
本研究中,因其他因素的影响,导致培养基出现
部分不凝现象。综合诸多因素,可能是凝固剂(卡拉
胶)的质量问题,因此笔者在配制培养基时,适当加
入少量的 KC1,以起到助凝作用。通过观察,并未发
现添加 KC1会对培养物的培养产生不良影响。
本研究为灯盏花的无性繁殖提供了一种方法,
有助于短期内提供大量的试管苗,通过人工栽培扩
大资源,确保灯盏花资源的保持和可持续利用。
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