全 文 :广 西 植 物 Guihaia 27(1):127~ 131 2007年 1月
巴戟天组织培养和快速繁殖研究
黄宁珍 ,付传明,赵志国,唐凤鸾,李 锋
( 要广西植物研究所,广西桂林54106)
摘 要:以巴戟天顶芽及嫩茎节段为外植体,以 MS为基本培养基,通过不同的激素种类和浓度配比,建立巴戟
天组培快繁体系。结果表明,外植体表面消毒以7o 酒精预处理 60 S,再用 0.1 HgCIz浸泡 10 min,效果较
好,茎节为外植体优于顶芽。培养基 MS+BA 1.0 mg/L+IBA 0.05 mg/L利于诱导出芽,可用于初代培养;MS
+BA 1.0 mg/L+IBA 0.2 mg/L利于形成丛生芽,用于继代增殖,繁殖系数 6.0/50 d;1/2Ms+IBA 0.4~o.8
mg/L适宜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火土或砂土中,成活率90 。
关键词 :巴戟天 ;顶芽及嫩茎节段 ;组织培养与快速繁殖
中图分类号 :Q943.1 文献标识码 ;A 文章编号 :1000—3142(2007)01—0127—05
Tissue culture and rapid proliferation
of Morinda officinalis How
HUANG Ning—Zhen,FU Chuan-M ing,ZHAO Zhi—Guo,
TANG Feng—Luan,LI Feng
(Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuangzu Autonomous Region
and the Chinese Academy of Sciences,Guilin 541006,China)
Abstract:The tissue culture and rapid proliferation techniques of Morinda officinalis How were studied by U—
sing apical buds and tender stems as explants.The explants were cultivated in different M S medium with dif-
ferent types and concentrations of plant hormones.The results showed that the most suitable procedure for
sterilization was to soak,explants into 0.1 HgClz solution for 1 0 minutes after pretreatment with 7o% alco—
hol for 60 seconds.The tender stems were superior tO apical buds in vitro culture procedure.The medium MS
+IBA 0.05 mg/L+BA 1.0 mg/L was effective to induce shooting and suitable for the first generation cultiva—
tion;MS-{一IBA 0.2 mg/L+BA 1.0 mg/L could effectively induce fasciculate buds and be suitable for subcul—
ture and proliferation,the propagation coefficient was 6.0 every 50 days;the most optimum rooting medium
was 1/2MS+IBA o.4~O.8 mg/L,and the rooting rate was 100 .The rooting seedlings were transplanted
in sand or burnt soil with plant ash.The highest survival rate was 90 .
Key words:Morinda officinalis How;apical buds and tender stems;tissue culture and rapid proliferation
巴戟天(Morinda officinalis How)又名巴戟 ,
为茜草科多年生木质藤本植物,肉质根入药,根皮含
蒽醌化合物、环烯醚萜甙、植物甾醇及多糖、低聚糖
等药用成分。具有补肾壮阳、强筋骨、祛风湿等功
效,主治虚劳内伤、肾虚阳痿、月经不调、尿频遗尿、
宫寒不孕等症,同槟榔、益智、砂仁一起,被称为中国
四大南药。后来研究发现,巴戟天除了传统的治疗
功效外,还具有抗癌(付嘉等,2005)、提高免疫力(陈
忠等 2003;徐超斗等,2003)、抗抑郁 (梁建辉等,
2002;张中启等,2000)、抗衰老(李斐菲等,2005)、增
●
收稿 日期 :2006-04-25 修回 日期 :2006—08—16
基金项目:广西科技攻关项 目 (桂科攻 0322024—3B)[Supported by Key Technologies Research and Development Program of
Guangxi(0322024—3B)]
作者简介 :黄宁珍(1968一),女,广西大化县人 ,副研究员,从事药用植物生物技术研究 ,(E-mail)huangnz@gxib.cn。
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强记忆力(谭宝璇等,2000)、补血及促进造血干细胞
的增殖和分化 (陈忠等 ,2002)等一系列新的功能 ,用
途十分广泛 ,是我 国目前 出口创 汇的主要 中药品种
之一。由于市场需求量大,近年来巴戟天的栽培规
模不断扩大。因此,本研究以种质快速繁殖为目的,
对巴戟天进行组培快繁研究,为巴戟天快速繁殖和
工厂化育苗提供技术和方法。
1 材料与方法
1.1材料及外植体消毒
植物材料采自广西宁明县中越边境地区及广西
药用植物园,引种于广西桂林植物园内。当新梢生
长至 30~50 ClTI时,选择晴好的天气,于 9:00左右
剪下新枝,除去叶子,用 自来水清洗干净,然后在超
净工作台上,剪成约 3 cm长的带节的小段,用 7O
的酒精浸泡60 S,再用 0.1 HgC12处理10 rain,以
无菌水冲洗 5次,用无菌吸水纸吸干表面水分,剪去
带有残余 HgC1。两端伤口,接种于诱导培养基上。
1.2培养基
以 MS为基本培养基,根据实验 目的添加不同
种类和浓度配比的 6-BA(6-Benzyl—aminopurine)、
IBA(Indol一3一butyric acid)、NAA(Naphthalene ace—
tic acid)、BR(2,4一EpIbrassinolide),并附加 3.0 蔗
糖和 0.5 的琼脂,pH5.8。配制分装后,于温度
121℃、压力 1.1 kg/cm的条件下灭菌 20 rain。
1.3培养条件
材料接种后,在平均照度 2 000 Ix的光照下培
养,光照时间12 h/d,温度(28±3)℃。
1.4培养过程及方法
将经表面消毒的外植体接人诱导培养基上,一
般经过约 10 d的培养,开始形成新芽;20 d左右新
芽长成 1~3 cm的健壮小芽。将新长出的小芽剪
下,接人继代增殖培养基中,经 40 d的培养,形成丛
生芽,将丛生芽分割并剪成 1 cm长的带节小段,再
次接入继代增殖培养基中,每瓶接种外植体 3~5
个,继代的次数和量根据需要而定。当继代增殖的
芽苗长到 3 cm高、具 4~6片叶时,将芽苗从基部分
开,整枝接人生根培养基中,每瓶接种 5~7枝。
1.5生根苗的移栽
根据巴戟天的生长特性及对环境条件的要求,
以火土或沙土为移栽基质。将生好根的试管小苗,
移出培养室后,在室外炼苗 3 d,洗净根系上的培养
基,移栽至装好基质的营养杯中,在荫蔽度 7O 塑
料大棚中培养,40 d后统计成活率。
2 结果
2.1外植体的选择和消毒方法
用 0.1 HgC12处理 10 min,顶芽和嫩茎节的
死亡率相差不大,均为 1O 左右;但污染率和生长
情况却大不相同。以顶芽为外植体,出芽率较高,生
长也比较快,2周可长 1~2 cm,但污染率比茎段高,
成功率仅为 22 ,抽出的新芽也比较细弱,在继代
增殖过程中易死亡,因此,选用顶芽作为外植体并不
理想。以嫩茎节为外植体,消毒成功率为 6O ,腋
芽的萌发率稍低,生长速度也比较慢,但诱导出的芽
比较壮,在继代培养过程中,生长情况比顶芽好。因
此,通常情况下以嫩茎节段为外植体比较理想。
2.2外源激素对初代芽形成的影响
在培养基中添加合适的激素种类和浓度对初代
芽的萌发和芽苗的质量非常重要。经多次试验发
现,在培养基 MS+BA 1.0 mg/L+IBA 0.05 mg/L
中,出芽率较高,诱导出的新芽粗壮,生长速度也比
较快。BA浓度对抽芽速度和出芽率的影响较大,
在 O~1.0 mg/L范围内,出芽率、出芽速度随着 BA
浓度的升高而升高;当BA浓度达到 2.0 mg/L时,
出芽率反而降低,同时芽苗弱化,生长速度缓慢。低
浓度的 IBA或 NAA利于初代芽的形成和生长,最
适浓度为0.05 rag/L,浓度过高,形成较多的愈伤组
织,芽的生长则受到抑制。比较 IBA和 NAA在不
同浓度下诱导芽的频率和芽的生长情况,结果表明,
IBA更利于形成健壮的芽苗。
2.3激素种类和浓度对继代繁殖的影响
2.3.1 BA浓度对继代增殖的影响 在 巴戟天继代
培养中,增殖率主要受 BA浓度的影响,丛芽的数量
随着 BA浓度的升高而增多,而且较高的 BA浓度
可以使形成丛芽的时间提前 5~1O d;比较不同BA
浓度对增殖率的影响,结果表明,BA浓度为 1.0
mg/L时,单个外植体的最高增殖率为 8.0个/块,
平均繁殖系数为 6.0/50 d,芽苗健壮;BA升高至
2.0 mg/L时,单个外植体的最高增殖率达 10.0个/
块,平均繁殖系数为 6.5/50 d,芽苗下部叶片黄化。
综合增殖率及芽苗的生长情况,我们认为,巴戟天继
代增殖的BA浓度以 1.0 mg/L为宜。
2.3.2不 同浓度 的 NAA和 IBA对继代增殖的影响
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继代培养基中,BA浓度不变,NAA或 IBA浓度
变化对增殖率影响很大(表 1)。其中,NAA浓度的
变化对巴戟天增殖率的影响较 IBA大。NAA浓度
为0.1~O.2 mg/L时,增殖率为 5.0;随着 NAA浓
度的升高,增殖率明显下降;当 NAA浓度升到 1.6
mg/L,每块外植体只形成单一的芽,芽苗的高度也
受到一定的影响。IBA浓度的改变对增殖率的影响
不如NAA明显,在 0.1~O.4 mg/L之间,增殖率为
6.0;随着浓度的升高,丛芽数量有所下降,但下降的
幅度不大 ;当 IBA浓度升到 1.6 mg/L时,每块外植
体也能萌发 4个新芽;高浓度的IBA与 NAA一样,
在一定程度上抑制芽苗长高。比较 NAA和IBA在
最适浓度条件下材料的增殖率和植株的生长数据,
结果证明,IBA比 NAA更适合用于巴戟天继代增
殖 ,最适浓度 0.2 mg/L。
因此,巴戟天继代增殖的最适培养基为 MS+
BA 1.0 mg/L+IBA 0.2 mg/L,在此培养基上,形
成丛生芽的频率较高,芽苗生长速度快,植株相对健
表 1 不 同 NAA或 IBA浓度下的繁殖 系数及生长状况
Table l Propagation coefficient and growth condition of buds under different concentrations of NAA or IBA
MS培养基
Medium(mg/L)
培养时间 观测瓶数 繁殖系数 平均高度 生长状况
Culture time(d) Number of bottles Propagation coefficient Height(crI) Growth condition
BA1.0+ NAA0.1
BA1.0+ NAA0.2
BA1.0+ NAA0.4
BA1.0+ NAA0.8
BA1.0+ NAA1.6
BA1.0+ IBA0.1
BA1.0+ IBA0.2
BA1.0+ IBA0.4
BA1.0+ IBA0.8
BA1.0+ IBA1.6
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
中等粗壮
图 1 继代培养
Fig.1 Subculture and proliferation
壮(图 1),繁殖系数达 6.0/50 d。
2.4外源生长素种类和浓度对再生苗生根的影响
不同浓度的 NAA、IBA、BR对再生植株生根的
影响见表 2。实验结果表明,IBA和 BR较 NAA对
诱导巴戟天再生植株生根更有效。其中 IBA、NAA
的最适浓度为 0.4~0.8 mg/L,BR为 0.02 mg/L。
在最适浓度下,IBA和 BR诱导的生根率达 100 ;
NAA稍低,为 76 。低于最适浓度,NAA诱导的
生根效果较差,生根率偏低;IBA和BR诱导形成根
的效率虽然较高,达 100 ,但根系较细。高于最适
浓度,生根率下降,生根部位从培养基表面的茎节部
长出,或者先在外植体与培养基表面的交接处形成
愈伤组织,再从愈伤组织上长出根,而且在高生长素
浓度下形成的根多为白色成团的气生根。
尽管IBA和BR在最适浓度下诱导的生根率相
同,但比较两者根的形态后发现,BR诱导形成的根
多为须根、较细,重复效果不够稳定;而由 IBA诱导
形成的根相对较粗 ,根系主次分明,多次重复效果稳
定,因此,IBA诱导巴戟天的生根效果最好。比较
MS和 1/2MS对生根 的影响发现 ,1/2MS更利于生
根及小苗的生长。因此,巴戟天的最佳生根培养基
为 1/2MS+IBA 0.4~O.8 mg/L,一般培养 45 d后
新根长成,主根相对粗壮 ,须根较多,效果见图 2。
2.5再生苗的移栽
将长好根的试管苗开盖炼苗 2 d,移栽于装有火
土的营养杯或消过毒的沙床中,移栽成活率 9O 。
由于前一种移栽方式更利于大田定植,因此,我们以
火土为基质、营养杯移栽为主,见图3。
3 讨论
3.1外植体类型对消毒效果和组培苗质量的影响
根据我们的实验结果,以嫩茎节为外植体消毒
O O 5 5 5 O 5 O 5 5
4 4 3 3 3 4 4 4 3 3
O O 5 O O O O O O O
5 5 3 2 1 6 6 6 5 4
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
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效果最好,污染率较低,这可能与顶芽带有嫩叶等附
属器官、难以彻底消毒有关。外植体的类型对继代
增殖过程中苗的质量有一定的影响,顶芽为外植体,
初代培养中萌发快、出芽率高,但由于污染率较高,
因此,成功率偏低;而且 ,由顶芽萌发 的新芽 比较细
弱,在继代培养中容易死亡。嫩茎节为外植体,萌发
出的新芽较壮,活力高,比顶芽更利于继代增殖。
表 2 不同浓度 NAA或 IBA再生苗的生根率
TabLe 2 Rooting rates under different concen-
trations of NAA,IBA or BR
培养基
M edium
(mg/L) ture
零 。
ber of
。
r豸ate。ch aract。e b。tles(%) 叫oS
图 2 试管苗生根
Fig.2 Rooting plantlets in test-tube
图 3 冬季移栽 100 d的试管苗
Fig.3 Plantlet transplanted for 100 d in winter
3.2外源细胞分裂素对增殖率和生长的影响
在继代增殖培养中,细胞分裂素是影响繁殖系
数和组培苗质量的主要因素。赵玉辉等(2005)在对
巨玫瑰葡萄试管苗扩繁增殖试验中发现,随着 BA
浓度的升高,增殖系数有增加的趋势,当 BA浓度过
高时,发出的新芽呈簇生状,难以分清具体芽数,且
枝条拔节困难,伸长变慢。而王爱勤等(2002)在研
究BA浓度对芦荟组培苗增殖和玻璃化的影响时也
发现,随着 BA浓度的增加,芦荟增殖系数增大,玻
璃化苗的数量也随之增多。不同的植物品种,外源
细胞分裂素对增殖率和芽苗生长的影响也有所不
同,对于巴戟天而言,邓沛东等(1991)在早期的组织
培养研究中,增殖培养所用的 BA浓度为 0.7 rag/
L,但增殖率不高。后期的实验中(贺红等,2000),
BA浓度用 1.0 mg/L,但未在继代增殖这一环节进
行系统的研究和分析。在本实验中,在 O~2.0 mg/
L范围内,巴戟天的繁殖系数随 BA浓度的升高而
增高,但当超过 1.0 mg/L时,增殖率虽然有所增
加 ,芽苗也未见玻璃化 ,但出现下部 叶片黄化 ,苗长
高的速度变慢等症状。由此可见,高浓度的BA容
易引起组培材料异常,影响组培苗的质量,甚至还可
能导致某些性状变异(吴丽芳等,2001)。因此,组培
快繁中一般采用达到扩繁目的的最低适合浓度。我
们的结果表明,巴戟天继代增殖培养中,BA的最适
浓度为 1.0 mg/L。
3.3外源生长素种类和浓度对生根的影响
比较 IBA、BR和 NAA诱导巴戟天的生根效
果,结果表明,IBA诱导的生根率最高,达 100 ,根
的质量也最好;BR诱导的生根率与 IBA相同,但根
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系的质量稍差;NAA诱导的生根率则较低,仅为
76 。几种激素的最适浓度也相差较大,其中,IBA
与 NAA接近,均为 0.4~0.8 mg/L;BR则很低 ,为
0.02~0.05 mg/L。贺红等(2OOO)在 巴戟天的生根
培养中,添加 NAA 0.4 mg/L,生根率 80 。而邓
沛东(1991)则采用复合的生长素组合 (IAA 0.2
mg/L+NAA 0.4 mg/L),生根率 84.6 。我们也
曾尝试采用复合的生长素组合,在培养基中添加不
同浓度(0.2~0.8 mg/L)组合的 NAA和IBA,进行
类似的实验,最高生根率仅为 60 。因此,不论是
NAA,NAA与 IAA组合,或 NAA与 IBA组合,其
生根效果均不如 IBA或 BR理想 ,而 IBA则更利于
形成粗壮均匀的根系。
外源生长素促进根生长的最佳浓度约为5~10
mol/L,过高则起抑制作用(曹宗巽等,1980)。不同
的植物种类对外源生长素的最适反应浓度有所不
同。外源生长素浓度与巴戟天生根率和根的形态密
切相关,在低浓度条件下,生根率较低,根为浅褐色,
较细,生根的部位为插植于培养基中的茎基部;随着
浓度的升高,生根率上升;但当浓度过高时,生根率
反而下降,生根的部位也随之改变,主要从培养基与
茎交接处上部的茎节处长出,或者先在培养基表面
形成愈伤 ,再从愈伤上长出,且多为 白色绒毛状气生
根,有时交结成团。崔广荣等(2005)在研究生长素
浓度对矮牵牛生根的影响时也有类似发现。由此可
见,生根率下降、生根部位的改变及根外部形态的畸
形化与外源生长激素浓度过高有关。
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