全 文 ：2009年
第 2期
青海师范大学学报(自然科学版)
Journal o f Qinghai N ormal University(Natural Science)
2009
No .2
丁香属植物组织培养的研究进展
郭 辉
(青海师范大学 ,青海西宁 810008)
摘 要:本文综述了近年来丁香属植物组织培养的研究现状进行 ,并且从初代培养 、继代培养 、生根培养和炼苗移栽等几个
方面 ,分析了丁香组织培养与植株再生过程中存在的问题 ,探讨了丁香组织培养研究的发展趋势.
关键词:丁香(S y ing a);组织培养;再生体系
中图分类号:S759.82 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2009)02-0044-04
丁香是木樨科(Leaceae)丁香属(sy inga)植物 ,在世界上已有 1000多年的栽培历史 ,全世界约有丁
香属植物 32种 ,我国原产的有 27种 ,占世界丁香植物的 80%以上[ 1] .丁香的植株秀丽清雅 ,香气宜人 、
花序细密 ,且具较强的适应能力 ,是优良的园林观赏绿化树种 ,其嫩叶可制茶 ,花可提取芳香油 ,还可制
作盆景 、切花 ,又是良好的蜜源植物.丁香根系发达 ,具有保持水土的功用.有的丁香种具纤维 、糅料 ,根
可作熏香 ,可提取杀菌剂.总的说来 ,丁香属植物具有较高的经济价值 ,极具深度开发利用前景.近年来
随着我国对丁香资源的进一步开发 ,栽培面积不断扩大 ,进而对丁香繁育工作提出更高的要求.组织培
养再生技术是其中重要的生物技术措施 ,目前植株器官组织及原生质体等不同水平上均已能再生出植
株 ,特别是近年来建立在组织培养再生技术基础之上的植物原生质体融合及重组遗传转化研究的迅速
发展 ,及分子生物学方法直接与植物组织培养技术的结合 ,为丁香品种改良开辟了一条新的途径.本文
通过对丁香组培的研究进展进行分析 ,可望为以后的组培工作提供一些经验 ,并提出了丁香组织培养中
需要解决的问题.
1 已开展组织培养研究的丁香属植物种类
根据目前检索到的文献 ,已经开展组织培养的丁香属植物有 8 种 ,分别是:白丁香(S y zygium ob-
late var.a f f inis)、暴马丁香(Sy ringa ret iculata var.mandshurica)、贺兰山丁香(Sy ringa pinnati-
f ol ia var.alashannsis)、毛丁香(Sy ringa pubescens)、小叶丁香(S y ringa microphy l la)、欧丁香(Sy-
ringa vulgaris)和紫丁香(S yringa oblata)、朝鲜裂叶丁香(S yringa di latata).
2 组织培养的研究
2.1 培养条件
丁香组织培养大多以 MS 为基本培养基 , H 、LS 、B5 、N 6及WPM 培养基也有少量应用 ,植物激素为
BA , TDZ , NAA , IBA ,琼脂浓度为 6-8g/L ,蔗糖浓度为 20-35g/ L , pH 为 5.8-6.1 , 培养温度为
22-28℃, 湿度为 70%-80%,光照强度为 1800-3000Lx ,光照时间为 12-16 h/d.
2.2 初代培养
2.2.1 外植体
综合 7种丁香的组织培养 ,所用的外植体材料有:根尖 、茎段(有或无腋芽)、茎尖 、休眠芽 、幼叶 、叶
柄 、幼花序轴 、种子的胚轴 、下胚轴 、子叶 、胚根.其中白丁香离体培养的材料是:幼嫩枝条(带有叶 、顶芽
和腋芽);暴马丁香的材料是:成熟种子的下胚轴 、幼花序轴;贺兰山丁香的材料是:种子的子叶 、 胚轴 、
收稿日期:2008-10-10
作者简介:郭辉(1971-),男(汉族),甘肃永昌人 ,硕士 ,副高.
DOI :10.16229/j.cnki.issn1001-7542.2009.02.014
第 2期 郭 辉:丁香属植物组织培养的研究进展
胚 、根;小叶丁香离体培养的材料是无芽茎段;毛丁香的离体培养的材料有或无腋芽的茎段芽 、根尖 、叶
片;欧丁香的培养材料是:茎尖;紫丁香离体培养的材料是:茎尖 、带腋芽的茎段;朝鲜裂叶丁香培养材料
是:叶片 、茎段(有或无腋芽)、休眠芽 、叶柄.
2.2.2 灭菌
丁香各种外植体的采集时间选择晴天的中午或下午.外植体接种前首先进行预处理 ,即将采集的外
植体先用较温和的饱和肥皂水反复刷洗表面 ,尤其是茎的腋芽部分 ,以不损伤材料为度 ,然后放在温和
肥皂水中浸泡 10-15min ,期间不断摇动 ,然后放在流水下冲洗 1h以上.
茎尖灭菌:将约 1cm 长的茎尖在超净工作台上用 75%(v/v)酒精表面消毒 15-30s后 ,将其放入
1%次氯酸钠溶液中并加入吐温数滴 ,杀菌 20-40min ,或者用 0.1%升汞溶液中杀菌 5-10min ,后用无
菌蒸馏水冲洗 5遍.将消毒好的材料在无菌条件下用解剖刀 、镊子依次剥去外层鳞片和幼片 ,露出茎尖.
以备接种到培养基上.
茎段和根尖灭菌:将长约 5cm嫩茎或幼根于超净工作台上 ,用 75%(v/v)酒精表面杀菌40s ,然后将
其放入0.1%升汞 ,杀菌6-15min ,用无菌蒸馏水冲洗 5遍 ,将茎或根切成段(长约 5 ～ 8 mm),接种到培
养基上.
叶片和叶柄灭菌:新萌发嫩叶 ,预处理之后 ,将其置于超净工作台上 ,用 75%(v/v)酒精表面杀菌
30s ,然后将其放入 0.1%升汞 ,杀菌 2-6min.用无菌蒸馏水冲洗 5 遍 ,将叶片切成正方形(约 5mm ×
5mm),叶柄切成段(长约 3—5mm)接种到培养基上.
种子灭菌及子叶 、胚轴 、胚根的制备:将成熟的种子用洗涤剂洗净 ,流水冲洗 3h .在超净工作台内
经 75%(v/v)的酒精消毒30s , 10 %的双氧水消毒 15min ,无菌水冲洗 5次后 ,消毒滤纸吸干水分.用镊
子轻轻剥出子叶 、胚轴 、胚根 ,接种在培养基上.
2.2.3 芽的诱导
丁香的各种外植体诱导形成芽的途径主要有 2种情况:(1)外植体经诱导后直接形成芽;(2)外植体
先形成愈伤组织 ,愈伤组织再分化成芽.根据文献 ,属于第 1种情况的有:Hilderbrandt(1983 )取欧丁
香生长旺盛的 1 —2年生茎尖 ,进行离体培养在 H 基本培养基上附加 BA7.5 mg/L 和 NAA0.1 mg/L
直接获得茎丛;刘华英等(2003)以暴马丁香下胚轴为外植体 ,用 MS + 6 -BAmg/ L +IBA0.05—
0.55mg/L 的培养基直接诱导形成芽[ 3 , 4] .王贞等(2006)对小叶丁香幼嫩的无芽茎段进行离体培养 ,接
种后 30d左右 ,茎段基部膨大 ,不形成愈伤组织 ,直接长出大量的绿色不定芽 ,平均每个茎段长出 10—
15个芽 ,出芽率 90%以上.诱导培养基:WPM +6-BA1.0mg/ L+IBA0.1mg/ L[ 5] ;武术杰(2008)以毛
丁香带花芽的茎段为外植体进行组培时 ,其初代培养时的培养基选择 MS +6-BA 1.0mg/ L + IBA
0.1mg/ L 时 ,芽得分化率高 、长势好[ 6] .刘建斌等(2001)利用紫丁香带腋芽的茎段为外植体进行组织培
养 ,芽由茎段的叶腋处的腋芽萌发形成 ,最佳培养基为 MS +6-BA0.5mg/ L + IAA0.2mg/ L[ 7] .
属于第 2种情况的有:王兴安(2006)以白丁香顶芽和带有腋芽茎段为外植体培养 ,用 MS+6-BA
0.5mg/ L+NAA 0.5 mg/L +2 , 4-D1mg/ L 的培养基 ,先诱导形成愈伤组织 ,而后用 MS +6 -BA
1.0mg/ L+NAA 0.1mg/L 的培养基诱导愈伤组织再分化成芽[ 8] .任辉丽等(2008),以贺兰山丁香种子
的子叶 、胚轴 、胚根为外植体进行立体培养 ,得出愈伤组织高效诱导的最优组合是 MS+6-BA0.5 mg/
L+2 ,4-D0.1mg/ L .外植体类型以胚轴为最佳[ 9] .温瑀(2006)以裂叶朝鲜丁香的叶片 、茎段(有或无
腋芽)、休眠芽 、叶柄谓外植体进行离体培养 ,均能形成愈伤组织 ,叶片愈伤组织培养的最适培养基为
MS+BA1.0mg/L ,出愈率为 100%,愈伤组织长势良好 ,新鲜 、绿色 、松脆.叶柄愈伤组织培养的最适培
养基为 MS+BA2.0mg/L +NAA0.1mg/L ,出愈率为 100%,愈伤组织长势很好 ,在叶柄两端和周围均
有愈伤出现.茎段愈伤组织培养的最适培养基为 MS+BA0.5mg/L +NAA0.4mg/ L.出愈率为 100%,
颜色为黄绿色.但叶片 、叶柄 、休眠芽形成的愈伤组织在芽的诱导过程中 ,始终没有成芽.经过外植体的
筛选和初代培养 , 确定新稍带腋芽的茎段为最适宜的外植体.其初代培养的最佳培养方案 MS +
45
青海师范大学学报(自然科学版) 2009年
BA3.0mg/L +IBA0.1mg/ L ,腋芽萌发率为 98%,腋芽萌发的平均高度为 l.5cm[ 10] .
2.3 继代培养
通过外植体消毒接种进行初代培养得到无菌或愈伤组织 ,这些初代培养的产物能否不断增殖 ,是植
物组织培养能否成功并实际应用的关键.根据文献检索 ,暴马丁香 、小叶丁香 、毛丁香经过初代培养外植
体可直接形成芽丛 ,可对芽丛不断进行继代培养 ,增加试管苗的数量.刘华英等(2003)将暴马丁香的无
菌芽丛切成单芽 ,转到增殖培养基 MS + 6-BA 5mg/L + IBA 0.1mg/L , 3 周后 ,每个芽又可分化出
3—4个丛生芽.继代 3 次后 ,增殖能力并没有下降[ 3 , 4] .王贞等(2006)研究表时 ,当小叶丁香不定芽长至
4 mm-1cm 即接种到培养基 MS+6-BA 1.0 mg/L +IA A 0.1 mg/ L 中增殖培养.半个月后 ,芽苗基
部长出丛生芽 ,每个芽苗分化出 4 ～ 5个芽 ,平均 30 d 增殖 1次.继代的无根苗生长较弱 ,需在壮苗培养
基 MS+6-BA 1.0 mg/L +IAA 0.2 mg/L 中进行壮苗培养[ 5] .武术杰(2008)经试验认为毛丁香继代
培养基以 MS + 1.06 -BA mg/L +IBA 0.1mg/L 为好 , 其芽分化率高 , 试管苗长势[ 6] .刘建斌等
(2001)以 MS+6-BA0.5mg/ L+IAA0.2mg/L 为最佳培养基进行紫丁香试管苗的增殖 ,腋芽增殖数
量大 、试管苗长势强[ 7] .温瑀(2006)研究裂叶朝鲜丁香表明:继代培养诱导不定芽的培养基为 MS+BA
7.0mg/ L+IBA 0.05mg/ L[ 10] .而王兴安(2006)进行白丁香的初代培养是外植体诱导形成愈伤组织 ,在
继代培养时 ,首先进行愈伤组织的继代 ,继代培养基是:MS +6-BA 0.4+NAA 0.5+2 ,4-D 1.5 ,可
数次继代 ,以增加愈伤组织的数量 ,当愈伤组织大量增殖 ,并形成大量丛生芽时 ,将愈伤组织连同芽丛转
接到 MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/ L 的生芽分化培养基上 ,从而获得了大量的幼芽[ 8] .
2.4 生根培养和炼苗移栽
虽然已经开展组织培养的丁香属植物有 8种 ,但是据文献报道 ,只有白丁香 、暴马丁香 、小叶丁香 、
裂叶朝鲜丁香 4种丁香进行了生根培养和练苗移栽的研究.根据王兴安(2006)的试验 ,白丁香幼芽长到
1.5cm 以上时 ,转接到生根培养基 MS+6-BA 0.3mg/L +NAA0.2mg/L +IBA 1.0mg/L 上 ,诱导生
根.两周后长出粗而多的根 ,生根率为 100%.当幼苗的根长至 5cm 时 ,将生根的培养瓶移入阳光充足的
温棚中 ,移栽到盛有炼苗机质的营养袋中 ,覆以地膜进行炼苗.此期间要精心护理 ,待苗长出新的叶片
时 ,可去掉地膜.至苗高 10cm 时 ,可移植至大田中[ 8] .据刘华英等研究暴马丁香试管苗可在 1/2M S+
IBA 1.0mg/ L 培养基上生根 ,生根率达 100 % ,当根平均长 1 cm 时 ,即可进行移栽.移栽前须炼苗 1
周.试管苗栽至装有珍珠岩的塑料盒中 ,用 1/2M S 培养液浇灌 ,注意保湿 、通风 ,移栽成活率可达 90%
以上[ 3 , 4] .王贞等(2006)的试验表明:当小叶丁香试管苗高 3-4cm 时可转入 1/2M S+NAA0.1的生根
培养基中 ,30d时生根率达 100% .待根长至 1-2 cm 时 ,可将试管苗放入温室炼苗 ,而后移栽至蛭石+
珍珠岩(1/3+2/3)的基质中 ,保持相对湿度 80%～ 90%,成活率 85%以上[ 5] .温瑀(2006)研究认为:裂
叶朝鲜丁香生根的最适培养基为 1/2M S+IBA 2.0mg/ L ,生根率为 78%,平均根数 4条 ,根系粗壮 ,生
长迅速[ 10] .另外 Marks ,(2000)也研究了欧丁香试管苗的生根 ,在基本培养基中加入 IBA7.5mg/L 有利
于生根[ 11] .
2.5 悬浮细胞培养体系的建立
据文献报道只有吴鸣建(2003-2004)曾对毛丁香的悬浮细胞培养做过研究 ,利用毛丁香的叶片 、腋
芽和嫩茎等不同部位作为外植体 ,在添加相应的植物生长调节剂的 LS 、MS 、BS 和 N 6培养基上诱导产
生出愈伤组织 ,测定细胞生长周期 ,建立了毛丁香的愈伤组织培养体系和悬浮细胞培养体系.全面 、系统
地研究了植物细胞培养的培养基中碳源 、氮源 、植物生长调节剂 、pH 值 、不同培养基 、不同接种量 、继代
周期 、培养温度 、光照时间 ,以及紫外线(UV)、水杨酸等因素对愈伤组织细胞生长和目标次生代谢产物
生产与积累的影响 ,发现碳源 、氮源 、接种量 、pH 值 、对于细胞生长影响较大 ,植物生长调节剂 、光照时
间对于次生代谢产物的合成愈积累有较大影响[ 12 , 13] .
3 结语
3.1 全世界丁香属植物约 32种 ,我国原产的有 27种 ,占世界丁香植物的 80%以上.然而目前只有 8
46
第 2期 郭 辉:丁香属植物组织培养的研究进展
种丁香进行了组织培养研究 ,其中仅白丁香 、暴马丁香 、小叶丁香和裂叶朝鲜丁香 4种丁香建立了组培
体系 ,对丁香属植物其他植物的组培研究较少.目前存在的主要问题有:对建立丁香属植物高效的器官
发生再生植株体系和再生植株发生的变异 、褐化等问题仍缺乏系统的研究 ,还不能广泛应用于生产实践
中.
3.2 丁香属植物组织培养的研究发展不平衡.近十年来 ,学者们对丁香属植物组织培养的研究主要集
中在再生体系的建立上 ,而对于利用组织培养的方法 ,生产植物的次生代谢产物的研究很少 ,利用细胞
悬浮培养 ,在优化的培养条件下能诱导并加速细胞的分生和生长 ,缩短次生代谢物的合成周期 ,得到含
量高于整株植物栽培的次生代谢产物 ,提高生产效率.随着生物工程与生物技术的发展 ,在植物组织(细
胞)培养中还可利用基因工程 、代谢工程手段研究探索或改革创造新的生物合成途径 ,有目标的生成新
的或价值高的次生代谢产物.同时利用植物组织(细胞)培养生产所需的天然药物有效成分 ,可以节约能
源 ,减少占用可耕地面积 ,还可以避免地域 、气候及自然灾害的影响 ,从而达到提高产量 、降低成本的目
的.丁香的嫩叶 、花 、果实有消炎 、镇咳 、治疗肝炎和肝硬化之疗效[ 14 , 15] .伴随生活水平的提高及保健意
识的增强 ,加强丁香资源药用价值的开发和利用 ,其经济效益和社会效益是巨大的.然而目前只有吴鸣
建(2003—2004)对毛丁香的悬浮细胞培养合成橄榄苦甙曾做过研究 ,因此加强丁香药用成分的研究 ,利
用组织(细胞)培养的方法 ,生产丁香植物的次生代谢产物的研究前景非常广阔.
参考文献:
[ 1] 臧淑英 ,刘更喜.丁香[ M].北京:中国林业出版社 , 1990:1-5.
[ 2] Hilderbrandt V , H arn ey PM.In vi t ro propagation of Sy ringa vulgaris` Vesper.H ort S cien ce , 1983 , 18(4):432-434.
[ 3] 刘华英 ,沈海龙.暴马丁香下胚轴的离体培养和植株再生[ J].植物生理学通讯 , 2003 , 39(4):351.
[ 4] 刘华英 ,硕士论文·暴马丁香(Syringa ret icu lata var.mandshu rica)组织培养的研究[ D].东北林业大学 , 2003.
[ 5] 王贞 ,刘燕.小叶丁香的组织培养及植株再生[ J].植物生理学通讯 , 2006 , 42(3):487.
[ 6] 武术杰.(毛)小叶丁香离体快速繁殖中初继代培养基的选择[ J].长春大学学报 , 2008 , 12(6):45-46.
[ 7] 刘建斌 ,赵祥云 ,王俊娟 ,等.紫丁香的组织培养[ J].北京农学院学报 , 2001 , 14(4):42-45.
[ 8] 王兴安.白丁香的器官克隆和快速繁殖[ J].国土与自然资源研究 , 2006 , 3:96.
[ 9] 任辉丽 ,邱景宝 ,曹君迈 ,等.不同因素对贺兰山丁香愈伤组织诱导的影响[ J].北方园艺 , 2008 ,(8):181-183.
[ 10] 温瑀.硕士论文·裂叶朝鲜丁香(S yringa dilatata Naka i.Lacers)组织培养体系的建立[ D] ,东北林业大学 , 2006.
[ 11] Mark s , T.R.Simpson , S.E.Rhizogen esi sin Forsythia and Sy ringa vulgars;applicat ion of a sim ple internode experimental system.
Plant Cell Reprot s.2000 , 19:1171-1176.
[ 12] 吴鸣建.(毛)小叶丁香的悬浮细胞培养研究[ J].郑州大学学报(工学版), 2004 , 25(3):22-25.
[ 13] 吴鸣建.博士论文·小叶丁香组织(细胞)培养合成橄榄苦甙[ D] ,郑州大学 , 2003.
[ 14] 陈长春 ,张新彩 ,李万波 ,等.秦岭 11种丁香属植物抗菌作用的试验研究[ J] ,陕西农业科技 , 1995 ,3:11-12.
[ 15] 崔红玉 ,王亚萍.紫丁香叶对禽致病性大肠杆菌的抑菌试验[ J].张家口农学史报 , 2002 , 18(4):56.
Advances Research in Syinga Plant Tissue Breeding
GUO Hui
(Qinghai Normal U niversi ty , Xining 810008 ,China)
Abstract:A comprehensive report on the status of Sy inga plant ti ssue breeding is related in the
paper.Problems in the S y inga plant tissue breeding and plant regenerat ion pro cess is analy zed f rom
primary cul ture , subcul ture , radication culture , t raining test-tube plant let , transplant ing
e tc.Development t rend of S yinga plant ti ssue breeding is probed.
Key words:Sy inga;ti ssue breeding;regeneration
47