全 文 :枇杷属植物茎尖离体培养及褐化抑制研究
刘义存 1,2,岑伟仪 1,黄天启 1,林玉霜 1,张志珂 1,高用顺 1,林顺权 1*
(1华南农业大学园艺学院 ,广州 510642; 2仲恺农业工程学院园艺园林学院,广州 510225)
摘 要: 【目的】建立野生枇杷成年树茎尖离体培养技术并抑制培养过程中的褐化。 【方法】以华南农业大学枇杷属植
物种质资源圃所收集保存的 14 个分类单元的野生枇杷,以及台湾枇杷ב解放钟’枇杷的杂交后代茎尖为培养试材,
进行了成年树茎尖的离体培养及培养过程中褐化抑制的研究。 研究了不同培养基、植物生长调节剂的配比、抑制褐
化物质等对茎尖褐变程度的影响。分析了不同枇杷属植物在离体培养和褐化上差异性。 【结果】不同植物生长调节剂
及其浓度组合对同种或不同种枇杷的离体培养和抑制褐化作用有很大的差异性。 其中, 栎叶枇杷老挝变种在 MS+
ZT0.5 mg·L-1+IBA0.1 mg·L-1条件下获得了 100%的萌动率,且无褐化;台湾枇杷ב解放钟’枇杷的杂交后代的茎尖离
体培养的萌芽率都达到 100%,相对其他枇杷属植物比较容易进行离体培养;而大花枇杷、香花枇杷、窄叶枇杷、细叶
枇杷和小叶枇杷褐化程度较高(66.67%~100%),茎尖的萌动率很低(0~26.67%);窄叶枇杷茎尖培养的萌动是最困难
的,但在培养基中添加 TDZ 的条件下,褐化率降至 0,萌动率达到 100%。 试验发现 MS+TDZ0.5 mg·L-1+BA1. 0 mg·L-
1+NAA0.1 mg·L-1的配方组合对所试验的各种野生枇杷茎尖培养都有很强的抑制褐化作用(0~33.33%),并且使茎尖
上的芽在 1 周内就能开始萌动,生长势也最好。 【结论】通过不断优化各种培养技术和条件使枇杷属植物的茎尖离体
培养和抑制褐化取得了实质性的进展,为以后快速繁殖、种质资源保存甚至转基因奠定一定的技术基础。
关键词: 枇杷; 茎尖; 离体培养; 植物生长调节剂; 褐化抑制
中图分类号:S667.3 文献标志码:A 文章编号:1009-9980(2014)03-0415-08
Study on shoot tip in vitro culture and inhibit-browning of loquats
LIU Yi-cun1,2, CEN Wei-yi1, HUANG Tian-qi1, LIN Yu-shuang1, ZHANG Zhi-ke1, GAO Yong-shun1,
LIN Shun-quan1*
(1College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou,Guangdong 510642 China; 2College of Agriculture and Land-
scape Architecture, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou,Guangdong 510225 China)
Abstract: 【Objective】 Establish wild loquat of adult tree shoot tip in vitro culture basic technique and
inhibit browning during the culture. 【Method】 The 14 taxa of wild loquat, as well as Eriobotrya deflexa
Nakai × E. japonica Lindl. ‘ Jiefangzhong’, picked from State Loquat Germplasm Repository, South Chi-
na Agricultural University, were used as the materials of shoot tip in vitro culture and inhabit-browning
researches. The effects of different media, plant growth regulators and their ratios, types of inhabit -
browning substances on shoot tip inhabit -browning are studied. The difference of in vitro culture and
browning among various Eriobotrya plants are analyzed. 【Result】 The results showed that: there are great
differences among various concentrations of plant growth regulators and their combinations on the same or
various kinds of loquats in vitro and inhabit-browning. Among them, E. prinoides var. laotica Rehd. &
Wils. cultured in the medium of MS + ZT 0.5 mg·L-1+ IBA 0.1 mg·L-1 obtained 100% germination rate
without any browning; E. deflexa Nakai × E. japonica Lindl. cv. Jiefangzhong was easier to be cultured
than other loquats; E. cavaleriei Rehd, E. fragrans Champ, E. henrjyi Nakai, E. angustissima Hook and
E. seguinii Card had higher browning rate which was 66.67% to 100% and their germination rates were
收稿日期: 2014-01-28 接受日期: 2014-02-25
基金项目: 公益性行业(农业)科研专项(201003073);广东省自然科学基金重点项目(07118121);广东省高校华南农业大学园艺植物种
质资源创新与利用重点实验室项目(KLB2011018)
作者简介: 刘义存,男,讲师,在读博士生,主要研究方向:园艺植物种质资源与生物技术。 Tel: 13632403730, E-mail: 373821312@qq.com
觹 通信作者 Author for correspondence. Tel: 020-85282107, E-mail: loquat@scau.edu.cn
果 树 学 报 2014,31(3): 415~422
Journal of Fruit Science
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2014.03.024
果 树 学 报 31 卷
low, most of them ranged from 0 to 26.67%; shoot tip in vitro culture of E. henrjyi Nakai was the most dif-
ficult, however, when the TDZ was added in the medium with, the browning rate was 0%, germination
rate was up to 100%. MS+TDZ 0.5 mg·L-1+BA 1. 0 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1 had a very strong inhibited-
browning effect on all the wild loquats with the browning rate ranged from 0 to 33.33% , and made the
shoot tips sprout in a week. 【Conclusion】 The results could lay certain technical foundation for the rapid
propagation, germplasm resource conservation and gene translation in the future.
Key words: Loquat; Shoot tip; Culture in vitro; Plant growth regulator; Inhabit-browning
枇杷属植物 (Eriobotrya Lindl.), 隶属蔷薇科
(Rosaceae)苹果亚科(Maloideae)。 原产我国南部或
东南亚地区,世界约有 30 个种或变种 [1]。 普通枇杷
(E. japonica Lindl.)是唯一栽培种,遗传多样性相当
狭窄。而我国的枇杷属植物种质资源十分丰富,约占
世界野生枇杷资源的 2/3,广泛分布于长江流域及以
南各个省区。 野生枇杷具有栽培枇杷品种改良的稀
缺性状如抗病虫、抗逆、抗倒伏等[2]。但近几年走访调
查发现, 由于人类活动导致野生枇杷资源正逐渐减
少。 其主要原因有两点:一是生境破坏,过去一段时
间,一些地方滥砍滥伐,严重破坏了林木资源,野生
枇杷也未能幸免;二是过度利用,为加速成园,大量
采挖野生枇杷用作砧木嫁接栽培枇杷, 让某些地区
野生枇杷被采挖一空[3]。 因此,加强野生枇杷遗传资
源的保护、管理和利用,是当前和未来枇杷产业发展
的重要任务之一。
另外,我国枇杷产量居世界首位。枇杷的繁殖目
前主要采用嫁接繁殖,但由于枇杷枝疏芽少 [4],新品
种的接穗往往供不应求。因此,枇杷的离体快繁受到
了人们的重视。关于枇杷的茎尖培养快繁,国内外对
普通栽培种已有不少报道[5-7],而且,在栽培枇杷的分
子生物学方面也有若干研究,例如:枇杷 AS-PCR反
应体系的建立和优化 [8]、枇杷 DXR 基因的克隆及其
在果实成熟过程中的表达分析 [9]、枇杷果实总 RNA
的提取及八氢番茄红素合成酶基因(PSY)片段的克
隆 [10],等等,但是,迄今对枇杷属的野生枇杷种的离
体快繁却尚未报道。究其原因主要是,国内收集和保
存的枇杷属植物种质资源是新近几年的事, 收集保
存多于 10 个种的科研单位凤毛麟角;此外,一般而
言,野生果树的离体培养难于栽培种。
枇杷与其他一些木本果树类似, 茎尖初代离体
培养时褐变比较严重。因此,有效抑制褐变是枇杷属
植物离体培养成功的前提[11-12]。本研究以枇杷属植物
的若干野生枇杷为试材, 研究了多种植物生长调节
剂组合对抑制不同枇杷野生种离体培养褐化现象的
影响, 以及添加不同的抑制褐化物质对茎尖的褐变
程度的影响, 探索枇杷属植物茎尖离体培养最适合
的环境及培养条件,为枇杷属植物的离体培养、种质
资源保存、 优良品种的选育甚至转基因奠定一定的
技术基础。
1 材料和方法
1.1 材料
以华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利
用国家重点实验室枇杷属植物种质资源圃所收集保
存 14 个种或杂种材料,包括:香花枇杷、大花枇杷、
台湾枇杷、台湾枇杷武葳山变型、台湾枇杷恒春变型
(2 种材料,其中一种为花叶嵌合体)、栎叶枇杷、栎
叶枇杷老挝变种、广西枇杷、窄叶枇杷、南亚枇杷窄
叶变型、长叶柄枇杷等野生枇杷,以及台湾枇杷ב解
放钟’的杂交后代茎尖为培养试材。
1.2 取材方法
取刚抽梢萌发长约 1.5 cm 的茎尖,并及时投入
25 mg·L-1的维生素 C 水溶液中,带回实验室,去掉
叶子,用自来水冲洗 30 min ,在超净工作台上用无
菌水冲洗 3 遍;再用 75%(v/v)酒精浸泡 30 s,无菌
水冲洗 3遍;再用 0.1%(w/v) HgCl2浸泡 7 min,然后
用无菌水冲洗 4 遍。用刀片切掉茎尖基部褐化部分,
或切口涂上凡士林,接种在相应培养基上。以上步骤
严格控制在 2 h以内完成。
1.3 统计方法
统计时间为接种后第 15天。
褐化率、相对萌动率和成苗率计算方式:
褐化率/%=褐化茎尖数/接种总数×100
相对萌动率/%= 芽萌动数/(接种总数-褐化茎
尖数)×100
成苗率/%=长成植株数/芽萌动数×100
试验数据用 SPASS11.0 软件进行方差分析,采
用邓肯氏新复极差测验法进行平均数比较。
1.4 所用培养基、生长调节剂和其他添加物质
培养基主要成分:MS 基本培养基, 附加 3%蔗
糖、5 g·L-1的琼脂粉。
416
3 期
表 1 不同植物生长调节剂组合及浓度对栎叶枇杷老挝变种茎尖离体培养及抑制褐化的影响
Table 1 Effect of different combination and concentrations of plant growth regulators on shoot tip in vitro culture
of E. prinoides var. laotica and its inhibit-browing
处理
Treatment
6-BA
/(mg·L-1)
KT
/(mg·L-1)
2,4-D
/(mg·L-1)
褐化率
Browning rate/%
相对萌动率
Germination rate/%
1
2
3
4
5
6
1.0
-
-
0.2
0.2
0.2
-
1.0
-
0.2
0.2
0.2
-
-
1.0
1.0
3.0
6.0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
80.00
40.00
0.00
0.00
75.00
0.00
注: 表中基本培养基为 MS,下同。
Note: The basic medium of the table is MS. The same below.
生 长 调 节 剂 :GA、ZT、 6 -BA、KT、TDZ、IBA、
2,4-D、NAA。 设置不同的试验组合,详细内容将在
结果与分析中列出。
其他添加物质:凡士林、维生素 C、AgNO3、活性
炭(AC)等。
所用培养基、 生长调节剂和其他添加物质购自
翔博生物科技公司。
1.5 培养条件
培养箱为上海博迅实业有限公司医疗设备厂出
品的 BIC800型光照培养箱。
本课题经过前期大量预备试验得出最佳培养条
件为:温度(18±1)℃;湿度 65%~70%;光照条件为
24 h全光照。
2 结果与分析
2.1 枇杷属植物茎尖离体培养和抑制褐化的预试
验
2.1.1 生长调节剂对枇杷属植物茎尖外植体的褐化
和萌动情况影响预试验 我们对 4 种枇杷属植物
(台湾枇杷恒春变型 E. deflexa var. wuweishannensis;
栎叶枇杷老挝变种 E. prinoides var. laotica; 香花枇
杷 E. fragrans;大花枇杷 E. cavaleriei)茎尖培养进行
了生长调节剂预试验。 预试验中, 培养基添加 0.5
mg·L-1 ZT,和不同浓度(0.1,0.5 和 1.0 mg·L-1)IBA,
并观察和统计了第 15 天的结果。 首先从褐化率来
看,4 种枇杷属植物中大花枇杷在 3 种浓度的 IBA
条件下全部褐化,而栎叶枇杷老挝变种全部未褐化,
其他 2种褐化水平也明显参差不齐; 其次从萌动率
来看, 香花枇杷全部不萌动; 台湾枇杷恒春变型在
IBA1.0 mg·L-1的条件下有一定的萌动率 (8.33%);
栎叶枇杷老挝变种在 3 种浓度的 IBA 条件下萌动
率都高于 50%, 其中在 0.1 mg·L-1 IBA 条件下获得
了 100%的萌动率。
2.1.2 不同种枇杷属植物茎尖离体培养和褐化抑制
的差异性预试验 以 MS +KT 1.0 mg·L-1+NAA 0.5
mg·L-1为基本培养基,添加 AC 0.1 g·L-1 ,切口涂凡
士林,对 5 种枇杷属植物(栎叶枇杷 E. prinoides;长
叶柄枇杷 E. macrocarpa; 细叶枇杷 E. angustissima;
小叶枇杷 E. seguinii; 和台湾枇杷恒春变型 E.
macrocarpa) 的褐化和萌动情况进行试验比较研究,
分 2个重复,每重复处理 15个茎尖。试验结果看出,
台湾枇杷恒春变型未见褐化,褐化率为 0;而小叶枇
杷均褐化,褐化率为 100%。 栎叶枇杷萌动快(图版-
A);褐化程度较轻(图版-G),褐化率为 8.33%。 栎叶
枇杷 、 台湾枇杷恒春变型和长叶柄枇杷萌动力较
强,相对萌动率分别为 100%、70.00%和 63.64%。
由以上统计可见, 同种枇杷属植物在不同植物
生长调节剂及其浓度的抑制褐化能力和萌动能力差
异很大; 不同枇杷种的茎尖在相同的培养基上有不
同的反应, 枇杷属植物之间的抗褐化能力和萌动力
也有很大的差异。 这一结果可能与各种枇杷属植物
的基因型有很大的关系, 说明有必要逐一地对枇杷
属植物的茎尖培养物进行培养基的筛选, 以建立起
各个不同枇杷种的初代培养物。
2.2 不同种类的生长调节剂对枇杷属植物离体培
养的影响
2.2.1 栎叶枇杷老挝变种 为了进一步系统地测试
不同种类的生长调节剂对栎叶枇杷老挝变种的影
响,主要选取了低浓度的 6-BA 和 KT,和不同浓度
的 2,4-D,分别单独使用和进行组合。 首先,我们观
察了栎叶枇杷老挝变种的褐化和萌动情况。 每处理
为 40个茎尖。 结果如表 1。
从表 1可以看出, 栎叶枇杷老挝变种的茎尖在
各种生长调节剂中基本上均不褐化, 而且采用不同
种类的细胞分裂素都有一定萌动率(图版-B),其中
用 6-BA 获得了 80%的萌动率, 用 KT 萌动率为
刘义存等: 枇杷属植物茎尖离体培养及褐化抑制研究 417
果 树 学 报 31 卷
表 2 不同植物生长调节剂组合及浓度对台湾枇杷恒春变型茎尖离体培养及抑制褐化的影响
Table 2 The effect of different combinations and concentrations of plant growth regulators on shoot tip
in vitro culture and inhibit-browning of E. deflexa var. wuweishannensis
处理
Treatment
KT
/(mg·L-1)
6-BA
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
2,4-D
/(mg·L-1)
褐化率
Browning rate/%
相对萌动率
Germination rate/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.2
0.2
0.2
-
-
-
1.0
-
-
0.2
0.2
0.2
1.0
2.0
3.0
-
1.0
-
-
-
-
0.1
0.1
0.1
-
-
-
1.0
3.0
6.0
0.1
0.1
0.1
-
-
1.0
50.00
28.57
46.67
42.85
38.46
61.54
38.46
46.15
50.00
0.00
0.00
0.00
25.00
25.00
18.18
25.00
33.3
0.00
表 3 不同植物生长调节剂组合及浓度对香花枇杷和大花枇杷茎尖离体培养及抑制褐化的影响
Table 3 The effect of different combination and concentrations of plant growth regulators on shoot tip in vitro culture and
inhibit-browning of E. fragrans and E. cavaleriei
处理
Treatment
6-BA
/(mg·L-1)
KT
/(mg·L-1)
GA
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
AgNO3
/(mg·L-1)
Vc
/(mg·L-1)
AC
/(g·L-1) 香花枇杷
E. fragrans
大花枇杷
E. cavaleriei
香花枇杷
E. fragrans
大花枇杷
E. cavaleriei
1
2
3
0.5
-
-
-
1.0
-
-
-
1.0
0.5
0.5
0.5
-
5
5
-
50
-
-
0.1
0.1
65.79
33.33
13.52
67.50
26.67
20.00
0.00
13.33
14.81
0.00
3.33
26.67
褐化率
Browning rate/%
相对萌动率
Germination rate/%
40%。 另外,单独使用 2,4-D 萌动率为 0,即对于茎
尖萌动是无益的。 当使用 2,4-D 与一定低浓度细胞
分裂素组合时, 只有 2,4-D 浓度为 3.0 mg·L-1萌动
率显著提高为 75%,其他组合均为 0。 由实验显示,
栎叶枇杷老挝变种在离体培养中褐化相对比较容易
抑制。
2.2.2 台湾枇杷恒春变型 台湾枇杷恒春变型花叶
嵌合体是本课题组从台湾引回的台湾枇杷恒春变型
材料,由于台湾枇杷恒春变型田间材料不足,根据前
面实验结果的分析,设计实验如表 3,每处理 40 个
茎尖。 结果见表 2。
从表 2 可以看出, 在 KT、6-BA 和 2,4-D 的组
合,2,4-D 的浓度过高或过低,不利于台湾枇杷恒春
变型花叶嵌合体茎尖离体培养中抑制褐化, 只有在
2,4-D 3.0 mg·L-1浓度下,对其抑制褐化的效果较好
(图版-C), 褐化率降为 28.57%。 在 6-BA、NAA 和
2,4-D 的组合中,相对低浓度的 6-BA会有一定的抑
制褐化效果,但过高浓度的 6-BA,如 3.0 mg·L-1, 褐
化率高达 61.54%,不利于其茎尖培养。此外,无论是
表 1和表 2,发现含有 6-BA 1.0 mg·L-1的培养基上,
其枇杷种茎尖萌动率都达到最高, 说明 6-BA 在枇
杷属植物离体培养中可能是比较重要的生长调节
剂。
2.2.3 大花枇杷和香花枇杷 为了克服大花枇杷和
香花枇杷在 ZT和 IBA 条件下易褐化 (图版-H)、不
易萌动的障碍, 我们在前面的实验基础上进一步扩
大了生长调节剂的组合和浓度的探索范围, 并添加
了几种抑制褐化的物质,并探索最适浓度(表 3)。
从表 3 可以看出, 在改变生长调节剂组合为
GA 加 NAA,并且附加抑制褐化的 AgNO3和 AC (活
性炭)的条件下,大花枇杷和香花枇杷的褐化率均较
低,茎尖萌动快,平均萌动率也相对较高。 然而对该
试验整体而言,所有处理的萌动率并不理想,最高也
就是 26.67%,这促使我们进一步探索其他种的茎尖
初代培养。
2.2.4 窄叶枇杷 为了探讨在预备试验中特别难以
建立初代离体培养的窄叶枇杷茎尖培养, 我们选择
了更多生长调节剂对窄叶枇杷离体培养进行观察,
取材由于受季节影响,外植体材料有限,每处理 40
个茎尖(表 4)。
从表 4 看出,在窄叶枇杷离体培养中,使用 KT
和 NAA 组合的褐化率很低;添加 AgNO3、维生素 C
418
3 期
表 5 不同植物生长调节剂组合及浓度对长叶柄枇杷茎尖离体培养及抑制褐化的影响
Table 5 The effect of different combination and concentrations of plant growth regulators
on shoot tip in vitro culture and inhibit-browning of E. macrocarpa
表 4 不同植物生长调节剂组合及浓度对窄叶枇杷茎尖离体培养的抑制褐化影响
Table 4 The effect of different combination and concentrations of plant growth regulators on shoot
tip in vitro culture and inhibit-browning of E. henryi
处理
Treatment
KT
/(mg·L-1)
GA
/(mg·L-1)
6-BA
/(mg·L-1)
TDZ
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
2,4-D
/(mg·L-1)
AgNO3
/(mg·L-1)
Vc
/(mg·L-1)
AC
/(g·L-1)
褐化率
Browning
rate/%
相对萌动率
Germination
rate/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.0
1.0
1.0
-
-
-
-
-
-
-
-
0.5
-
-
-
0.5
1.0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.5
0.5
0.5
0.5
-
0.5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
-
-
-
0.1
0.1
0.1
-
-
-
-
-
-
1.0
2.0
3.0
-
-
-
-
10
5
5
5
-
-
-
-
-
-
-
-
50
50
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.1
0.1
0.1
0.1
-
-
-
-
-
-
-
9.38
0.00
0.00
0.00
0.00
25.00
42.85
0.00
50.00
6.67
0.00
0.00
0.00
100.00
100.00
100.00
100.00
75.00
28.57
50.00
37.50
100.00
100.00
100.00
处理
Treatment
6-BA
/(mg·L-1)
KT
/(mg·L-1)
TDZ
/(mg·L-1)
2,4-D
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
褐化率
Browning rate/%
相对萌动率
Germination rate/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.2
0.2
0.2
-
1.0
-
-
-
-
0.2
0.2
0.2
-
-
1.0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.5
1.0
2.0
1.0
3.0
6.0
1.0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.1
0.1
0.1
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
14.29
33.33
14.29
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
100.00
83.33
100.00
和 AC 处理时无褐化。 添加 AgNO3、维生素 C 和 AC
处理中,萌动率达到了 100%。但在生长调节剂为 KT
和 NAA 的条件下, 无论是添不添加抑制褐化物,都
无法成苗。
改变细胞分裂素,以 GA 和 NAA 的不同浓度组
合,并附加 AgNO3和 AC 的处理中,均未出现褐化,
茎尖萌动快(图版-D),萌动率也达到 100%。 由此可
见,添加 AgNO3、维生素 C 和 AC 对窄叶枇杷离体培
养有明显的抑制褐化效果。
在 6-BA 和 NAA、6-BA 和 2,4-D 的不同浓度
组合中, 只有在 2,4-D 2.0 mg·L-1的条件下未见褐
化,其他组合易褐化(图版-I),褐化率达到 50%,相
对萌动率也不高。 说明 2,4-D 不适合于枇杷茎尖的
离体培养。相较而言,无论是抑制褐化还是促使茎尖
的萌动,使用 NAA 要比 2,4-D 的效果好。在 TDZ和
NAA 的组合中,褐化率较低(6.67%)。而该组合当分
别添加 0.5 mg·L-1 KT 和 0.5 mg·L-1 6-BA 时均未见
褐化,且相对萌动率达到 100%。 由表 5 得出,窄叶
枇杷茎尖离体培养的成功,TDZ 是一个不可或缺的
生长调节剂, 无论是茎尖的抗褐化、 还是相对萌动
率, 效果都极其显著, 特别是从第 1 组 KT 与 NAA
的萌动率 0 和最后一组 KT、TDZ、NAA 的组合为
100%比较是最好的说明。而其他植物生长调节剂和
抑制褐化物的添加, 只能降低褐化率和提高相对萌
动率, 但却无法成苗或随后衰亡。 6-BA、TDZ 和
NAA 的组合,萌发叶片数是最多,平均达到 2.89 片
叶,而且生长势也是最好。 而不添加 6-BA 或 KT的
TDZ、NAA 组合,叶片少,长势弱。
通过上述实验, 我们基本上掌握了窄叶枇杷的
茎尖离体培养的植物生长调节剂条件, 初步确定在
6-BA、TDZ 和 NAA 的组合下可以达到最佳离体培
养效果, 为后面枇杷属其他种的茎尖培养提供有益
参考。
2.2.5 长叶柄枇杷 长叶柄枇杷, 为本课题组近年
刘义存等: 枇杷属植物茎尖离体培养及褐化抑制研究 419
果 树 学 报 31 卷
表 6 不同植物生长调节剂组合及浓度对台湾枇杷ב解放钟’的杂交种茎尖离体培养及抑制褐化的影响
Table 6 The effect of different combination and concentrations of plant growth regulators on shoot
tip in vitro culture and inhibit-browning of E. deflexa× E. japonica ‘Jiefangzhong’
处理
Treatment
6-BA
/(mg·L-1)
KT
/(mg·L-1)
TDZ
/(mg·L-1)
NAA
/(mg·L-1)
褐化率
Browning rate/%
1
2
3
4
5
1.0
-
-
-
-
1.0
-
-
-
-
0.1
0.5
1.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
萌动率
Germination rate/%
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
萌发叶片数
No. of leaf
生长势
Growth potential
4.67±0.94 a
4.00±0.59 ab
2.08±0.35 c
2.44±0.47 bc
2.10±0.71 c
+ + +
+ +
+
+
+
刚从缅甸引种回来的,资源圃里该种材料相对较少。
而且从预备实验看,该种比较难于进行离体培养。由
此,我们设计如下方案,结果见表 5。
从表 5可以看出,无论是单独使用 6-BA、KT或
2,4-D,还是 6-BA 、KT 与不同浓度 2,4-D 的组合,
这些处理均全部褐化死亡。 以不同浓度的 TDZ 和
0.1 mg·L-1 NAA 组合, 低浓度的 TDZ 就有较好的抑
制褐化能力,且茎尖萌动快(图版-E),相对萌动率
达到 100%。说明 TDZ加 NAA 组合对长叶柄枇杷也
有抑制褐化的作用,同时有较强的茎尖启动能力。
2.2.6 台湾枇杷ב解放钟’ 枇杷 我们除了对枇杷
属的野生种进行离体培养和褐化抑制的研究外,还
对野生种的台湾枇杷和普通栽培种的‘解放钟’枇杷
的杂交后代进行试验比较。并根据预备所得结果,设
计了如表 6 的实验, 并且在第 20 天统计萌发叶片
数,因材料有限只重复 2次,每重复 15个芽。
从表 6 可以看出,在 6-BA、KT、TDZ 和 NAA 的
各组合处理中,台湾枇杷ב解放钟’枇杷的杂交后代
茎尖培养均未褐化,茎尖萌动快(图版-F),萌动率
均达到 100%。 观察和统计茎尖萌发的叶片情况,方
差分析的结果表明各处理间的差异性极显著,6-BA
和 NAA 组合叶片平均萌发数量为 4.67 且长势最
好; 而 KT 和 NAA 组合叶片平均萌发数量为 4.00,
其长势稍为差于 6-BA 与 NAA 组合,但无论其平均
叶片数量或长势均明显好于 TDZ 和 NAA 的组合,
其叶片平均萌发数量均为 2.5 以下。 而实验发现在
TDZ 和 NAA 组合浓度中,虽然低配比(0.1∶0.1)组合
萌发的叶片数量比高配比(0.5∶0.1)的少,但比高配
比组合的叶片要长得好。 统计结果说明,台湾枇杷×
‘解放钟’枇杷的杂交后代相对其他枇杷属植物比较
容易进行茎尖的离体培养。
综合表 4~6 的实验数据和现象,发现有 TDZ 的
培养基,可以有效降低枇杷属植物茎尖褐化率,显著
提高萌发率;而只添加 TDZ ,不添加其他细胞分裂
素的培养基,其茎尖萌发后成苗率低,生长势也较弱。
实验数据表明, 在 6-BA、TDZ和 NAA的组合下可以
达到最佳离体培养效果,其中 MS+TDZ 0.5 mg·L-1+BA
1. 0 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1的配方组合对所试验的
各种野生枇杷茎尖培养都有很强的抑制褐化作用
(0~33.33%),并且使茎尖上的芽在 1 周内就能开始
萌动,生长势也最好。
3 讨 论
关于枇杷的茎尖培养快繁, 国内外对普通枇杷
栽培种已有不少报道[4-6],但成功率一般都不高,由于
快繁技术还不够成熟, 仍未得以应用和广泛推广[6]。
而国内外对于枇杷属野生枇杷种的离体培养迄今未
见报道, 仅本课题组在对野生种的离体保存初步报
道时涉及到茎尖培养 [13],所以目前野生枇杷种离体
培养体系的建立仍是一项急需填补的空白。
3.1 枇杷属植物茎尖离体培养的褐化抑制
褐变是长期以来影响甚至制约木本果树离体培
养成功的重要因素 [11],而关于离体培养中的抑制褐
化研究的报道也多不胜举[11-12,14-15]。 枇杷和一些木本
果树类似,非常容易褐变,在茎尖初代离体培养时褐
变尤其突出。 本试验经过大量的预备实验和不断优
化实验方案,从外植体的准备、取材季节、取材方式、
从取材完成到接种的时间限制都做了探索。 如实验
发现,从取材到接种的时间控制在 2 h 内,可为有效
控制外植体的褐化提供可能性; 温度越高褐化越严
重,当温度达到 29 ℃或超过该温度时,茎尖全部褐
化(100%);而在相对低温 18 ℃,抑制褐化的效果较
好(9.38%)。 说明温度对枇杷属植物离体培养成功
是一个关键条件。接种时,在枇杷茎尖的切口上涂一
层凡士林,对抑制茎尖褐化也有明显的作用。全光照
更有利于茎尖的萌动。
注: “+”代表生长势好;列中不同小写字母表示差异显著(P>0.05)。
Note: “+” means the growth potential. Different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level.
420
3 期 刘义存等: 枇杷属植物茎尖离体培养及褐化抑制研究
我们还通过广泛的使用各种类的植物生长调节
剂(总共 8种)及相关添加物质,结果表明,不同种野
生枇杷离体培养所需要的生长调节剂种类也大多不
同。 在所有植物生长调节剂中,我们发现 TDZ 对各
种野生枇杷都有很强的抑制褐化作用, 并且使茎尖
上的芽在 1周内就能开始萌动。 如在最难成苗的窄
叶枇杷茎尖离体培养中, 褐化率为 0, 萌动率为
100%。 TDZ 对枇杷茎尖的这种快速启动能力,是迄
今为止我们所试的其他生长调节剂所不具备的,但
其浓度不宜过高,一般控制在 0.1~0.5 mg·L-1。
3.2 枇杷属植物离体培养茎尖的萌动
在研究中, 我们发现另外一个与茎尖褐化同等
重要的问题,就是野生枇杷的萌动率。很多枇杷野生
种的相对萌动率在初代和继代的培养过程中均很
低。在接种后的 1个月,虽不褐化,但也不萌发;或者
即使萌发,后期也会慢慢地衰老死亡。如台湾枇杷恒
春变型、栎叶枇杷老挝变种、香花枇杷、大花枇杷、广
西枇杷和小叶枇杷,在一些处理中,褐化率不高,但
其相对萌动率很低。经过一些预备实验的探索,我们
认为野生种的相对萌动率跟植物生长调节剂的种类
及配比有很大的相关性, 如窄叶枇杷在大部分的细
胞分裂素中不萌动,但在添加 TDZ 的培养基中萌动
率却 100%。 对于此问题,本课组在今后的实验中还
将继续深入研究。
此外,在对台湾枇杷ב解放钟’枇杷和石斑木×
台湾枇杷的杂交后代的茎尖离体培养中发现, 在所
有的生长调节剂配比组合中,均未褐化,茎尖萌动率
均达到 100%,成苗率也达到较高水平。 这是否由于
野生种枇杷与普通栽培种枇杷的杂交后代在遗传水
平上发生了改变,尚不清楚。但这种现象与本课题组
进行的枇杷砧木的筛选所看到的结果是相类似的,
在那个试验中, 野生枇杷与栽培枇杷的种间杂种后
代比纯粹的野生种具有更高的嫁接亲和性。 为什么
这样的杂种后代更接近栽培种,更易操作,值得进一
步研究。
4 结 论
在枇杷属植物离体培养基上,MS+TDZ 0.5 mg·L-1
+BA 1. 0 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1的配方组合对所试
验的各种野生枇杷茎尖培养都有很强的抑制褐化作
用,并且使茎尖上的芽在 1周内就能开始萌动,生长
势也最好。 但枇杷野生种具有丰富的基因类型和差
异性,因此在离体培养的实验中,既要考虑野生枇杷
的基因型特点,也要抓住其基因的共性,在筛选适合
不同枇杷野生种的茎尖离体的最适宜培养条件过程
中,按类划分,逐一探索,从而成功建立各个不同枇
杷种的初代培养物。 本研究通过不断优化各种培养
技术和条件,以及生长调节剂的配比,使枇杷属植物
的茎尖离体培养和抑制褐化有了实质性的突破,其
结果为后续的深入探究和摸索野生枇杷茎尖离体培
养和离体保存奠定了重要基础。 (本文图版见封底)
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421
2014 年 5 月 11—14 日,由中国园艺学会樱桃分会主办、
中国农业科学院郑州果树研究所承办的“2014 年中国樱桃年
会”在河南省郑州市成功召开。 来自全国 19 个省市自治区,
涵盖国内樱桃主要发展区域的科研、教学、行政业务部门、企
业以及生产单位,共计 336 名代表参加了本次会议。 中国农
业科学院郑州果树研究所党委书记王志强研究员、副所长刘
崇怀研究员、科研与产业管理处吴斯洋处长、果树资源研究
与品种改良中心主任李秀根研究员出席了开幕式。
本次会议共有 34 名代表在大会上作了学术报告, 大家
紧紧围绕樱桃科研和产业生产等方面内容展开深入交流,主
要内容包国内外甜樱桃产业区域发展现状、分子生物学在樱
桃资源及新品种选育方面的应用、 矮化密植栽培技术推广、
灾害防控、采收贮藏加工、病虫害防治、市场营销等。 会议期
间,代表们还考察了新郑市龙湖镇西泰山村樱桃生产示范园
和古城村樱桃批发交易市场。 本次会议出版了《果树学报·樱
桃专刊》,收录樱桃相关领域研究论文 42 篇。 并评选出 10 篇
“优秀论文”进行表彰。
会议期间,还进行了中国园艺学会樱桃分会理事会换届
选举,选举产生 79 位理事,组成第三届理事会。 并选举产生
常务理事会(29 位常务理事)以及分会领导机构,北京市农林
科学院林业果树研究所张开春研究员任理事长,中国农业科
学院郑州果树研究所原副所长黄贞光研究员为名誉理事长,
李明、刘庆忠、姜中武和潘凤荣任副理事长,蔡宇良、张晓明、
孙玉刚和张福兴任理事长助理,闫国华任秘书长,刘聪利、王
晶、夏国芳、史晓涛任副秘书长。
选举结束后召开了新一届常务理事会,通过了授予烟台
市福山区张格庄镇“中国大樱桃第一镇”荣誉称号的决议。 本
着务实、创新的指导原则,制定出今后 4 年的工作目标:1、开
展多层次、多类型的学术交流活动,进一步提高学术交流水
平和会议研讨质量;2、设立学术委员会 、策划部 、咨询服务
部、新区发展部 4 个专门的分支管理机构,充分利用会员单
位的集体科研优势,为我国樱桃产业的发展发挥更重要的作
用;3、完善本会网站建设工作;4、以研究课题形式向农业部
等相关政府部门提交建议。
(李明 中国农业科学院郑州果树研究所 450009)
2014年中国樱桃年会在郑州成功召开
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!·会 讯·
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