全 文 ：第 30卷 第 3期
2009年 9月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.30 No.3
Sep.2009
内蒙古干旱区 3种豆科木本植物的组织培养＊
裴 磊 , 何丽君＊ , 何劲莉 , 韩王朝 , 薛春雷 , 张一名 , 许 飞
(内蒙古农业大学农学院 ,呼和浩特 010018)
摘要: 本文对内蒙古干旱区 3种豆科沙生木本植物:柠条 、花棒 、羊柴进行了组织培养 ,分别诱导 3种植物成苗 ,对
不同植物的外植体脱分化和愈伤组织再分化培养基进行了筛选 ,并对其作用进行了分析。组织培养的成功与否与
植物本身的生态生物学特性以及细胞全能性在离体条件下的表述程度有很大关系。
关键词: 柠条; 花棒; 羊柴; 组织培养
中图分类号: S793.304 文献标识码: A 文章编号:1009-3575(2009)03-0059-06
TISSUECULTUREONXYLOPHYTAOF
THREELEGUMINOUSPLANTSINTHEARIDAREAOFINNERMONGOLIA
PEIlei, HEli-jun, HEjin-li, HANwang-chao,
XUEchun-lei, ZHANGyi-ming, XUfei
(ColegeofAgriculture, InnerMongolAgriculturalUniversity, Huhhot 010018, China)
Abstract: Tissuecultureofthreeleguminous(CaraganaFabr, HedysarumscopariumFischet.Mey, HedysarummongdicumTurcz.
Var.leaveMaxim)weredoneinthearidareaofInnerMongolia, andtissueculturewereinducedtoplantseedling, respectively.Both
explantdediferentiationandcallusdifferentiationmediumwerescreened, meanwhile, theireffectswereanalysed.Thesuccessoftissue
culturehasrelationshipwithplantitselfecologicalandbiologicalcharacteristics, theexpressionoftotipotentcelsinvitrounderthe
conditions.
Keywords: Caraganakorshinki; Hedysarumscoparium; HedysarumleaveorHedysarummongdicum; TissueCulture
内蒙古自治区地处北纬 37°30′～ 55°21′,从东到
西跨越了亚洲大陆的温带湿润区 、半湿润区 、半干旱
区和极端干旱区 ,为各种生态类型的植物创造了不
同的生态环境 ,使植物区系在全国具有较突出的特
色和重要价值。
柠条(CaraganakorshinkiKom),锦鸡儿属植物 ,
全世界锦鸡儿属植物约有 80余种 ,中国现已查明的
有 66种 [ 1] 。柠条具有极强的生命力和抗逆性 ,在防
风固沙 、恢复退化植被等方面具有重要作用 [ 2] ,它耐
寒耐旱 ,适合作为植被恢复生态重建树种 [ 3] 。柠条
的蛋白质和粗脂肪的含量很高[ 4] ,动物适口性很好 ,
是 1种优良的饲用作物 。不仅如此 ,柠条在开发药
用成分同样具有科学研究价值 [ 5] 。
花棒(HedysarumscopariumFisch.etMey.)别名
细枝岩黄芪 ,岩黄芪属 ,是固沙造林的优良先锋树
种 [ 6] 。适于在全盐量为 0.4%以下的低盐地和微碱
性沙地上生长[ 7] ,且根部生有根瘤 ,具有良好的改良
土壤的能力 。它是木本粮油树种 ,可剥麻 ,也是很好
的燃料。此外 , 花棒体形优美 , 花色艳丽 , 花期较
长 [ 8] ,可以作为园林植物 。
羊柴 (Hedysarum leaveMaxim.inBul.Act.
Acad.Scipeteish或 Hedysarum mongdicum Turcz
Var.)又名杨柴 ,岩黄芪属 ,多年生半灌木 [ 9] 。根系
较发达 ,固氮作用强 [ 10] ;具有地下茎 ,有很强的营养
繁殖能力 , 是防风固沙和治理水土流失的理想植
物 [ 11] ,且干草的适口性好 ,是 1种优良饲草。此外 ,
＊ 收稿日期: 2009-02-10基金项目: 内蒙古教育厅基金项目(NJC07051)作者简介: 裴磊(1983 -),男 ,硕士研究生 ,主要从事豆科植物遗传育种研究.＊通讯作者: E-mail:helijun@sina.com
羊柴花期很长 ,景色壮观 ,可作为干旱区园林绿化的
观赏植物[ 12] 。
由于这 3种旱生木本植物发芽率很低 ,平均只
有 40%,使得植物成苗率低 ,严重影响内蒙古地区的
生态建设。本实验结合当前实际情况 ,分别筛选出
适合这 3种植物生长的培养基 ,利用组织培养技术
培育更多的可用于繁殖的种苗 。
1 材料和方法
1.1 供试材料
供试材料选取自内蒙古鄂尔多斯市 ,柠条 、花
棒 、羊柴 3种植物的种子 、茎尖和叶片 。
1.2 试验方法
1.2.1 无菌苗培养与外植体的消毒 将供试材料
用清水洗净 ,在 0.1%的升汞中浸泡 15min后 ,用无
菌水冲洗干净 ,将种子分别接种到无激素的 MS培养
基上。培养条件:温度 24℃ ～ 26℃, 光照 12h/d～
16h/d,光照强度 18 000u· mol/m2· s2(PAR),添加
蔗糖 3%,琼脂 0.7%pH5.4 ～ 5.8。
1.2.2 继代培养与再分化诱导 待萌发的无菌苗
长到 2cm～ 3cm时 ,将子叶 、胚轴 、茎尖 、根分别切成
3cm～ 5mm,接种到脱分化培养基(培养基成分见表
1)培养 。也可以将消毒好的外植体接种到脱分化培
养基上 。
待愈伤组织块达到最大体积 ,细胞正处于旺盛
分裂时进行继代培养 。用于继代培养的愈伤组织块
的直径为 3mm～ 5mm,重量约为 100mg,每隔 2周继
代 1次即可(培养条件同无菌苗)。
将愈伤组织上生长的绿色的芽点的分别切下
来 ,接种到再分化培养基(培养基成分见表 2)诱导
不定芽 ,生长形成胚状体(培养条件同无菌苗)。
1.2.3 再分化苗的培养及移栽 当胚状体长到
2cm～ 3cm时接在生根培养基上 (培养基成分见表
3),培养 20d～ 30d根部伸出 ,形成完整植株即为再
分化苗 。
当根部伸长生长约 5cm～ 7cm后 ,打开封口膜
炼苗 5d～ 7d,待瓶中水分蒸发尽 ,洗掉琼脂 ,将生长
旺盛的苗移入无菌的沙土中进行培养 。
2 结果与分析
2.1 继代培养结果(见表 1)
表 1 不同激素组合对愈伤组织影响(mg/L)
Tab.1 Efectsofdiferenthormonecombinationsonthecallus
植物 编号 6-BA IAA 2.4-D 出愈率 出愈类型
柠条
1 2 0 2 40.0% 淡黄绿色 , 质地疏松 ,无红褐色斑点
2 1 1 0 10.3% 淡黄绿色 , 质地疏松 ,有红褐色斑点
3 1 0 1 30.8% 绿色 , 质地较疏松 ,有少许红褐斑点
4 0 0 2 8.2% 绿色 , 质地紧密 ,有许多红褐色斑点
花棒
5 1 10 0 17.3% 绿色 、质地坚硬 、愈伤有不定根
6 1 0 0 0% 无愈伤 , 外植体褐色
7 2 5 0 9.1% 黄绿色 ,质地疏松
8 1 2 0 8.0% 绿色
羊柴
9 2 5 0 10.9% 黄绿色 ,质地疏松 , 颗粒状 ,有不定芽生长
10 1 5 0 18.8% 黄绿色 ,质地疏松 , 颗粒状 ,有不定芽生长
11 1 0 1 2.3% 黄色 ,质地坚硬 , 有褐变
12 1 0 0 0% 褐变
2.2 再分化诱导培养结果(见表 2)
60 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2009年
表 2 不同激素组合对再生苗(胚状体)的影响(mg/L)
Tab.2 Effectsofdifferenthormonecombinationsonthetherenewableseedlings
植物 编号 6-BA IAA 2.4-D 出愈率 出愈类型
柠条
13 2 0 1 89% 不定芽 、胚状体
14 1 0 0 40% 不定芽
15 1 1 0 13% 不定芽
16 0 0 2 0% 无不定芽分化
花棒
17 1 10 0 90% 胚状体
18 1 5 0 57% 不定芽 、胚状体
19 2 5 0 43% 不定芽
20 1 2 0 33% 不定芽
羊柴
21 2 5 0 89% 不定芽 、胚状体
22 1 5 0 60% 不定芽
23 1 0 1 35% 不定芽
24 1 0 0 0% 无不定芽分化
2.3 诱导生根结果(见表 3)
表 3 不同激素组合对再生苗生根的影响(mg/L)
Tab.Efectsofdiferenthormonecombinationsontherootingofrenewableseedlings
植物 编号 植物激素IBANAA
接种的苗
或茎段数 生根苗数 出根率(%) 再生根状态
柠条
25 0, 0 15 0 0% ———
26 1, 0 15 3 16.8% 暗褐色根
27 0, 1 15 12 80.2% 灰白色根毛 , 有愈伤组织产生
28 1, 1 15 8 53.3% 有根生长 ,灰白色根毛
花棒
29 MS1/2 0, 0 15 0 0% ———
30 MS1/2 1, 0 15 6 47.6% 白色根
31 MS1/2 0, 2 15 14 90.7% 白色根 ,旺盛生长
32 MS1/2 1, 2 15 5 7.5% 暗褐色根 , 死亡
羊柴
33 MS1/2 0, 0 15 0 0% ———
34 MS1/2 1, 0 15 6 16.8% 暗褐色根
35 MS1/2 0, 2 15 13 82.4% 白色根 ,旺盛生长
36 MS1/2 1, 2 15 9 58.3% 白色根
2.4 最佳培养基筛选
2.4.1 外植体脱分化与愈伤组织培养的最佳培养
基筛选 (见表 4)
2.4.2 愈伤组织再分化和植株再生最佳培养基的
筛选 (见表 5)
2.4.3 再分化苗生根培养基的筛选 (见表 6)
表 4 3种木本植物最佳外植体脱分化和愈伤组织培养基(mg/L)
Tab.4Thebestmediumofthreexylophytasofcalusanddifferentiation
植物名称 6-BA IAA 2, 4-D 照片
柠条
花棒
羊柴
2
1
1
0
10
5
2
0
0
图版 1
图版 2
图版 3
61第 3期 裴 磊等: 内蒙古干旱区 3种豆科木本植物的组织培养
表 5 3种木本植物最佳愈伤组织再分化和形态发生培养基(mg/L)
Tab.5Thebestmediumofthreexylophytasof
calusrediferentiationandmorphogenesis
植物名称 6-BA IAA 2, 4-D 发生方式 照片
柠条
花棒
羊柴
2
1
2
0
10
5
1
0
0
愈伤组织上形成
器官发生
器官发生
图版 4
图版 5
图版 6
表 6 3种木本植物最佳生根培养基(mg/L)
Tab.6 Thebestmediumofthreexylophytasofrooting
植物名称 IBA NAA 照片
柠条
花棒
羊柴
0
0
0
1
2
2
图版 7
图版 8
图版 9
2.5 试验结果
3种植物从外植体接入培养基到成苗需要大约
3个月 ,说明木本植物生长缓慢 。由胚性愈伤组织直
接形成器官再生长成完整植株仅需 2个月 ,培养时
间较短 。
完整植株分别为柠条图版 10,花棒图版 11,羊
柴图版 12。
移栽情况分别为柠条图版 13,花棒图版 14,羊
柴图版 15。
3 讨论
3.1 激素成分的影响
3种植物的外植体都能在生长素的作用下脱分
化形成愈伤组织 ,不同的植物对不同的生长素做出
不同的反应 。柠条是在 2, 4-D的作用下形成愈伤
组织 ,而花棒 、羊柴是在 IAA的作用下形成愈伤组
织 。单一细胞分裂素无论浓度高低都不能诱导愈伤
组织形成。
3种植物的再分化也都是在生长素和细胞分裂
素协同作用下完成的 。柠条的培养中激素是 6-BA
和 2 , 4-D,而花棒 、羊柴都是 6-BA和 IAA,均能直
接诱导成苗 。从培养结果来看 , 6-BA有利于促进 3
种植物的成苗分化;2, 4-D有利于柠条的生长 ,而
IAA则有利于花棒 、羊柴生长 ,缺一不可 。说明在培
养过程中 ,柠条对 2, 4-D敏感 ,而花棒和羊柴则是
对 IAA敏感。
在 3种植物的再分化苗生根培养环节中 ,不加
激素的培养基中无根的生长 ,说明 3种植物生根生
长离不开生长素。在加入的激素中 , IBA的作用并
不十分明显 ,反而 NAA的作用比较突出 。由试验结
果来看 , 3种植物的生长过程中 NAA诱导生根是必
需的 ,且浓度 1mg/L～ 2mg/L。 NAA诱导根细而繁
密 ,而 IBA诱发根量少且粗 ,有时也产生少量的愈伤
组织。在豆科植物培养中 , NAA诱导愈伤组织生长
经常发生。本实验的结果与这个规律相符合。
3.2 激素浓度的影响
2, 4-D促进愈伤组织生长 , 6-BA是促进细胞
分裂 ,大多数植物都能在 2, 4-D的培养基上诱导出
愈伤组织 ,加入细胞分裂素可促进愈伤组织的诱导 ,
但不同的植物 ,不同诱导时期所需的浓度配比也不
同 。柠条是 MS+2mg/L6-BA+2, 4-D2mg/L生
长最佳 。花棒是 MS+6-BA1mg/L+IAA10mg/L,
而羊柴是 MS+6-BA2mg/L+IAA5mg/L的配比 。
通过对脱分化激素配比和生长情况联合观察得
出如下规律:(见图 1)2, 4-D与 6-BA在一定浓度
比例下有互作效应 ,脱分化最佳配比点均出现在 x=
2这条竖轴上 ,在第(1)区域由于 2 , 4-D浓度高于 6
-BA,外植体生长偏向于生长愈伤组织 ,在第(2)区
域由于 2, 4-D, 6-BA偏高 ,外植体偏向死亡 ,在第
(3)区域由于二者浓度都低 ,外植体生长不明显 ,在
第(4)区域由于 6-BA浓度高于 2, 4-D外植体生
长偏向于长苗。
图 1 不同植物不同诱导时期激素浓度配比图
Fig.1 Inducedbydifferentplantsduring
differenthormoneconcentrationratio
3种植物的培养均出现此趋势 ,只是激素浓度偏
高区域和激素浓度偏低区的划分有所不同 。通过实
验笔者认为:此规律具备豆科锦鸡儿属和岩黄芪属
植物的普遍性 ,是否适用所有豆科植物 ,还有待于在
其它植物上得到验证 。
3.3 植物生物学特性对愈伤组织诱导 、生长及分化
的影响
柠条的外植体诱导愈伤组织发生频率在春季最
高 。试验过程中发现 ,柠条的花茎生长点及幼茎的
脱分化不仅与外源激素的种类及浓度有关 ,而且与
62 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2009年
取材时间有很大关系 ,只有在花期取材 ,才能顺利的
诱导愈伤组织 ,用种子诱导的无菌苗为外植体除外。
其他时间取材 ,接种后不久外植体就老化死亡 。
花棒 、羊柴是在夏末秋初取材 ,外植体脱分化的
速度及愈伤组织的生长速度都明显优于其他时间。
所以我们认为外植体脱分化除需外源激素外 ,还与
内源激素水平有关 , 1a当中内源激素水平不断变化 ,
脱分化对取材时间的依赖性或许正反应了它对内源
激素的依赖性。
对柠条愈伤组织诱导 ,生长及分化的研究发现 ,
外植体接种后能顺利诱导愈伤组织形成 ,且愈伤组
织增殖速度很快 ,但继代后 , 愈伤组织老化速度很
快 ,往往要经过长时间的适应后 ,才能在少数老化组
织的内部或表面重新诱导出新的组织 ,继而再分化
出胚状体。新生的组织或胚状体继代培养后仍会迅
速老化 。因而对研究工作带来了很多麻烦 。笔者认
为 ,其原因很可能与该种植物的生态适应性有关。
自然生长状态下的花棒靠种子繁殖 ,实生苗移
栽比较困难 ,成活率很低 ,这一特性也明显反应在组
织培养过程中 ,说明这种特性深入到组织及细胞水
平 。羊柴的愈伤组织生长也受生态生物学特性的影
响 。自然生长状态下羊柴对气候有特殊的适应性 ,
在不利条件下生长慢 ,甚至停止生长 ,这一生态适应
性无疑的在细胞水平上表现出来 ,因而在组织培养
过程中愈伤组织生长缓慢 ,总是一边生长一边老化 ,
以特殊的方式适应着新的人为环境。
3.4 其他影响因素
在培养过程中 ,愈伤组织的生长程度还将影响
今后的细胞培养 。愈伤组织繁殖数代后 ,细胞数量
增多 ,相互接触增多 ,进而抑制其他细胞的正常生
长 ,当细胞达到一定密度后出现密度抑制。人工培
养的细胞组织和植物体内的组织一样是 1个整体 ,
存在着相互依存关系 ,制约着其他细胞的分化。事
实上 ,人工体外培养的细胞 ,其分化能力并未完全丧
失 ,只是因环境改变 ,细胞分化表现的与内原体细胞
分化不同。
最后 ,再生苗还需要在无激素的培养基上生长
一段时间后再移苗 ,其生长才旺盛 ,根系才发达 ,并
且主根生长完好的完整植株容易移栽成活 。由于再
生苗是从无菌到有菌的生长过程 ,所以移栽时尽量
不要搓伤根部 ,刚开始几周可适量补充稀释 10倍
MS母液保湿以提高成活率。总之 ,柠条 、花棒 、羊柴
的组织培养过程中要考虑好以上多种因素 。其次在
炼苗的过程中要注意保温 、保湿 ,最终保证培养成
功 。利用组织培养的方法可以大量扩繁 ,为绿化造
林提供种苗来源 ,为内蒙古地区的生态建设提供保
障 。
参 考 文 献:
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