全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 22(6)：517— 520 2002年 11月
二次正交旋转组合设计对马占相思
组培增殖培养基的优化
徐位力1，罗焕亮2，范恩友3，邵志芳4，叶淑春5
(1．广州市林业科学研究所 ，广州同和 510515；2．华南理工大学食 品与生物工程学院 ，广州五山 510641；
3．深圳市林外林 园林工程公司 ，广东深圳 518000；4．深圳市莲花 山公园管理处 ，
广东深圳 518000；5．台山市 园林绿化管理处 ，广东台山 529200)
摘 要：在马占相思组织培养初步取得成功的基础上，采用二次正交旋转组合设计对马 占相思增殖培养基进
行优化，建立增殖率(Y)对 Caz+浓度(X1)、6-BA浓度(XD及 NAA浓度(X3)3个试验因子的正交回归模型：Y
= 2．28O一0．168X1—0．259Xz+0．185X 一0．210X；+O．167X +0．326XlX2，从模型推知，当 Ca。 浓度为 0．58
倍常规 MS培养基浓度，6-BA为 0．76 mg／L，NAA为 0．16 mg／L时，增殖率达最大值为 4．321，与事实验证结
果相符 。
关键词：马占相思；正交旋转组合设计 ；培养基 ；优化
中图分类号：Q943 文献标识码：A 文章编号：100O一3142(2o02)O6—0517-04
Optimize the multiplicati0n medium 0f Acacia
mangium through the quadratic orthogonal
rotation combination design
XU W ei—li1，LU0 Huan-liang2，FAN En-you3，
S H AO Zhi—fang4，YE Shu—chun5
(1．Guangzhou Forestry Research Institute，Guangzhou 510515，China；2．Food& BioTechnical College，South
China University of Technology。Guangzhou 510641，China；3．Shenzhen Forestry Pn Engineering Co．
LTD，Shenzhen 518000，China；4．Shenzhen Lianhuashan Garden，Shenzhen 518000，China；
5．Taishan Garden& Forestry Administer，Taishan 529200，China)
Abstract：Based on the primary studies on tissue culture of Acacia mangium ，the multiplication medium of A-
carla mangium was optimized with quadratic orthogonal rotation combination design．The quadratic orthogonal
resursive model of multiplication rate(Y)tO three concentration factors of Ca (X1)，6-BA(Xz)and NAA(X3)
was established as y=2．28O～0．168X1—0．259Xz+0．185X 一0．2 ⋯2+0．167X]+0．326X1Xz．It was con—
cluded from the model that when the concentration of Ca2 X1)，6-BA(X2)and NAA (X3)was 21．46 mg。0．76
mg and 0．16 mg respectively，the muptiplication rate(Y)was the max(4．321)，which was consistent with the
validate experiment result．
Key words：Acacia mangium ；orthogonal rotation combination design；medium；optimization
收稿 日期 ：2001—06一II
作者简介 ：徐位力(1972一)，男 ，广东梅州市人 ，工程师 ，主要从事植物遗传 、植物化学研究工作 。
基金项 目：广州市科委资助项 目(ZBO2—98一Z-O02—01)
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518 广 西 植 物 22卷
马 占相 思 (Acacia mangium)是我 国引进 的相
思类造林树种，其抗性强 ，生物量大 ，生长迅速 ，纤维
含量高 ，用途广 泛 ，是 目前 最 具 发 展 前 途 的树 种 之
一
，并成为南方用材、燃料 、肥料 、道路绿化和混交的
良好 树种 [1t23，现 已 在华 南 地 区广 为 种植 ，面 积 达
6．67万 hm2，其中广东 2．33万 hm2，随着林业及其
相关产业 的发展 ，势必对该树 种进行 大面积 的推广 ，
因而，其种苗的来源问题亟待解决，目前 ，马 占相思
多以种子繁殖 ，但其 树形 、生 长量 、抗 逆性 受种源 的
严重 影 响，同一 种 源 ，用 种 子 繁 殖 分 离 亦 很 严
重[1．23，因此，在一定程度上影 响了对它的开发利
用。为了克服这些问题 ，必须实行无性系造林 ，通过
组织培养技术建立马占相思优良单株的无性繁殖体
系。有关马 占相思的组织培养 ，国内外已有较多研
究 ，主要是以幼苗茎段作为外植体 ，通过腋芽增殖或
愈伤组织 的器 官 发生 途 径 进行 快 速繁 殖[3~1 2]，张
宏伟等[133还直接选用林间成年的优树，以茎段作为
外植体进行腋芽诱 导培养 ，以期快 速繁殖 ，尽管如
此，目前国内尚未有马 占相思优 良无性系在生产上
应用的报道，为了尽早实现马占相思优 良无性系苗
在生产上的应用，我们结合马占相思抗寒性的选育
(另文报道)，直接选用在小气候相对低温的环境中
生长 的 7～8年生成 年优树进行无性快繁 ，已成功建
立了优良单株的无性繁殖体系，为了进一步提高繁
殖速度，本文采用二次正交旋转组合设计对马占相
思增殖培养 基进行优化 。
二次正交旋转组合设计是正交回归试验设计的
一 种，它既能分析各处理因子的影响，又能建立定量
的数学模型，属更高级的试验设计技术(143。本文采
用的二次正交旋转组合设计具有两个突出的特点，
第一 ，它牺牲部分正交性而获得旋转性 ，并基本保留
回归正交设计试验次数少 ，计算简便 以及部分消除
回归系数之间的相关性等特点 ；第二 ，它有助于克服
在回归正交设计中二次回归预测值 y的方差依赖于
试验点在因子空间 中的位 置这 个 缺点 ，即它能 有效
地克服二次回归正交设计 由于无旋转性 ，能根据预
测值直接寻求最优区域的优点。
1 材料与方法
1．1实验材料
以腋芽为外植体进行马占相思组织培养，外植体
采用国营增城林场白水工区 198
．
9年造林 的 9年生林
间优树单株，编号为 44，基本培养基为改良 MS培养
基，增殖培养基优化试验材料为 44号无菌培养物。
1．2实验方法
二次正交旋转组合设计的试验方案及其结果分
析均在 DPS数据 处 理软 件上 运 行(143。芽数 统计 ：
每块材料有一单芽 ，再带有大于 2 mm 的小芽则统
计为 2，不足 2 mm 的芽点突起不计；增殖率 的确
定：增殖率以继代 30 d的芽数与继代当天的芽数比
值求得，每次取 30块统计增殖率。
增殖率 一
2 结 果
2．1二次正交旋转组合设计方案
根据对 44号组织培养的实验结果(另文介绍)
和前人的经验 ，马占相思培养物的增殖与 BA、NAA
的浓度及两者 的配 比关系 密切 ，同时也受 到 Caz+浓
度的影响，因此，确定 BA、NAA及 Caz+浓度为 3个
试验因子进行组合设计，根据经验确定其零水平及
其变化 区间如下：Ca抖浓度 以常规 MS培养基 中
Ca抖浓度的 1倍为零水平，以常规浓度的 1／4为变
化区间；BA零水平为 1．6 mg／L，变化区间为 0．5；
NAA零水平为 0．5 mg／L，变化区间为 0．2，经 DPS
数据处理平 台运行 ，得 如下试验方案 (表 1)。
2．2各组试验 的增殖率获得
根据表 1中各组试验 3个 因子的不同浓度 ，配
成相应的培养基 ，将 44号中部繁殖体继代，30 d后
统计芽数并计算增殖率，得出如表 1结果。
2．3试验 结果分析
将表 2的试验结果在 DPS数据处理平台上运
行，得出实验结果 的方差分析表 (表 2)，剔 除 a一
0．10的不显著项后 ，建立增殖率对 3个试验因子的
回归方程 ，对 3个试 验 因子 与增 殖率 的关系 进行模
拟，结果如下，再根据 回归方程进行模拟寻优，从回
归模型中推导、筛选出最佳的措施和策略，当 3个因
子的编码值 均取一1．682时，增殖 率 y可达最大值
4．32，从回归模型还可推 出各个试验因子的作用效
应，即当其他 因子为零水平时，分析单一因子对试验
结果有影响 ，其结果如表 3。
以下是 a一0．10显著水平剔除不显著项后，简
化后 的 回归方 程 ：Y一 2．276— 0．168X1—0．259X2
+0．184X：一0．210X；+0．167X；+0．326X1X2。最
高值 的各 个 因素 组合 为 X1：一1．682；X2：一1．682；
X3：-1．682；Y ：4．32。
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6期 徐位力等：二次正交旋转组合设计对马占相思组培增殖培养基的优化 519
1
1
1
1
— 1
— 1
— 1
— 1
1．682
— 1．682
O
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
1
1
— 1
— 1
1
1
— 1
— 1
O
O
1．682
— 1．682
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
1
— 1
1
— 1
1
— 1
1
— 1
O
O
O
O
1．682
— 1．682
O
O
O
O
O
O
O
O
1．25
1．25
1．25
1．25
o．75
o．75
o．75
o．75
1．42
o．58
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．oo
1．OO
2．1o
2．1o
1．1o
1．1o
2．1o
2．1o
1．1o
1．1o
1．6O
1．60
2．44
o．76
1．60
1．60
1．60
1．60
1．60
1．60
1．60
1．60
1．6O
1．6O
o．70
o．30
o．70
o．3O
o．70
o．30
o．70
o．30
o．50
o．50
o．50
o．50
o．84
o．16
o．50
o．50
o．50
o．50
o．50
o．50
o．5O
O．5O
2．1o
1．95
2．31
2．40
1．73
1．70
3．15
3．55
2．40
2．95
1．68
1．45
2．55
2．70
2．15
2．15
2．15
2．15
2．15
2．15
2．15
2．15
23： o o o 1．oo 1．60 o．50 2．15
从单因子效应结果可知，在试验 因子设置的范
围内，X1(Ca +)的变化导致增殖率在 2．276~3．052
之间变动 ，变幅达 0．806i X2(6-BA)对增殖率影响
变幅为 1．108(2．353～1．245)；X3(NAA)对增殖率
影响的变幅为 0．473(2．749～2．276)，从单因子作
用效应的角度 ，6-BA的浓度最为重要 ，Caz+的浓度
次之 ，而 NAA的影响不及前两者明显，当 3个因子
均取一1．682的编码值时 ，即[Ca外]=0．58倍 MS培
乳 u H 加 毖
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520 广 西 植 物 22卷
养基中 Caz+浓度，E6～BA]=0．76 mg／L，ENAA]=
0．16 mg／L时，增殖率达最大值 4．32。
2．4回归模型的实例验证
根据回归模型模拟寻优的结果，配制 2．3中得
出的最优组合的改良 MS培养基 ，接种马占相思 44
号培养物继代，统计结果得：继代 当天芽数为 3O，继
代 30 d的芽数为 122，增殖率(y)=122／30—4．06，
与回归模型寻优的理论值(432)基本相符 ，贴近度为
94．1 。
表 3 单因子效应分析(其他因子为零水平)
Table 3 Effective analysis of single factor
(other factors is zero leve1)
3 讨 论
二次正交旋转组合试验设计是正交 回归试验设
计的一种，它具有试验次数较少，计算简便 ，且能根
据预测值直接寻求最优区域的优点 ，经精心设计、实
施的回归设计 ，可提供大量的信息，可以从许多角度
对模型进行模拟分析，以充分发掘模型所提供的信
息。本文通过二次正交旋转组合设计，根据对马占
相思优良单株组织培养的经验 ，安排 3个因子作二
次正交回归试验 ，获得马占相思增殖率对 3个试验
因子的正交回归模型。通过对正交 回归模型的模拟
寻优，获得最高增殖率的试验 因子的理论组合 ，再根
据该组合安排实验进行事实验证 ，得 出比较相符的
结果 ，贴近度达 94 ，从而使 马 占相思增殖培养基
得到优化 ，由此说明，利用二次正交旋转组合设计对
马占相思增殖培养基的优化是可行 的，可取得令人
满意的结果 。
从回归模型的单 因子效应分析可知，Ca +浓度
对实验结果的影响较明显 ，低浓度的 Caz+有利于中
间繁殖体的分化增殖 ，这一结果与作者等在桉树组
织培养中得到的结果相符 ，在桉树组织培养基中，为
促进中间繁殖体的增殖分化 ，将 Ca +浓度下调到常
规浓度的 1／3，据以上事实，是否可以推断，在对木
本植物的无性快繁中，调低 Ca 浓度可促进其中间
繁殖体的分化增殖。
根据 回归模型及其单 因子效应分析，6-BA及
NAA对 试验结果有 明显 影响 ，但 以 6-BA 有影 响最
为明显，这可能是由于 6一BA浓度的变化 区间设置
过大所致。植物组织培养的增殖速度不仅仅取决于
细胞分裂素及生长素两者 自身的浓度，也与两者 的
浓度 比值密切相关 ，本文结果表明，当 6一BA为 0．76
mg／L，NAA为 0．16 mg／L，两者的比率为 4．75时，
取得最佳的增殖效果，这一结果与周志坚等( ]的结
果较为接近 ，但张宏伟等C133马占相思丛生芽诱导的
培养基为 MS+10~mol／L BA+0．5／xmol／L IBA，
细胞分裂素与生 长素的比例达 5O倍，其所用的 6一
BA浓度也较高 ，换算成 mg／L计为 2．25 mg／L，这
与本文的结果相差较大 ，这可能由于所采用的生长
素种类不同，导致其与 6一BA有不同的互作关系，也
可能由于马占相思的种源不 同，对不 同的外源激素
有不同的需求所致。
马占相思在推广种植过程 中，普遍存在抗寒性
较差的缺点，在气温低于 2．4。C的条件下，便可出
现较严重的冻害，为此，建立马占相思无性系繁殖体
系，必须考虑到其抗寒性选 育的因素，基于 以上认
识 ，我们选择在小气候条件下偏低温的增城林场白
水工区生长的马占相思 9年生成年大树，进行林 问
单株选优，作为无性繁殖的母株，这对今后马占相思
无性系的推广有更为深刻的意义 。
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