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      白茅離體快繁體系的初步研究

      2009-11-29 02:35:54楊朝東
      長江大學學報(自科版) 2009年8期
      關鍵詞:白茅根狀莖離體

      張 霞,楊朝東

      (長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025)

      白茅離體快繁體系的初步研究

      張 霞,楊朝東

      (長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025)

      以白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv.) 根狀莖為材料進行了離體快繁體系研究。結果表明:采用 75% 乙醇 20 s + 0.1% HgCl28 min + Tween-80 1~2 滴滅菌效果較好;芽誘導適宜的培養(yǎng)基為MS + BA 1.00 mg/L + NAA 0.05 mg/L;增殖培養(yǎng)以MS+BA 1.50 mg/L+NAA 0.05 mg/L為宜;生根以1/2MS + 0.05~0.50 mg/L IBA的培養(yǎng)基效果好。

      白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv. ) ;外植體;離體培養(yǎng)

      白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv. ) 又稱茅草、茅針,為禾本科白茅屬植物,適應性強[1],因資源豐富、用途廣泛而倍受青睞。白茅葉片可制蓑衣、蓋屋頂、作飼料,還可作造紙原料和燃料,根莖含有三萜成分蘆竹素、白茅素等有效成分[2~4]可入藥;其根狀莖發(fā)達,在生長的地塊上盤根錯節(jié),縱橫交錯,可防風固堤,還能生長于其它植物難以生長的純沙地上。目前,關于本屬植物生物學特性的研究,除一般外觀形態(tài)和部分生態(tài)學習性散見于各類植物分類學教科書與植物志[1]外,深入研究各項特征的報道少見[5],對白茅資源利用和組織培養(yǎng)等方面的研究很少[6]。白茅主要以根狀莖進行無性繁殖,但自然種源有限,為保存其種質資源,更好地研究并利用其潛在價值,可利用組織培養(yǎng)方法建立植株再生系統(tǒng)。本研究以白茅根狀莖段為試驗材料,建立了一個白茅離體快繁的高頻率發(fā)生體系,以期為白茅的愈傷再生體系、遺傳轉化及無性系變異篩選奠定基礎。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      選取植株健壯、無病蟲害的白茅當年生根莖段。

      1.2 方法

      滅菌和初代接種材料均用肥皂水洗凈后于自來水下沖洗1~2 h,并截成2~3 cm左右的莖段。在超凈工作臺上用75%乙醇浸泡20 s,然后放入滴有1~2 滴Tween-80的0.1%的HgCl2溶液中消毒,每次消毒后都用無菌水沖洗4~5 次。消毒好的材料放在預先消毒過的濾紙上以吸去水分,切成0.2~0.5 cm長的根狀莖段,然后接入培養(yǎng)基中。滅菌采用5、8、12 min和17 min共4種不同的消毒時間。

      初代培養(yǎng)和增殖培養(yǎng)均選擇附加不同激素水平BA和NAA的MS培養(yǎng)基;生根培養(yǎng)選擇附加不同濃度IBA的1/2MS培養(yǎng)基;芽的萌發(fā)、幼芽增殖和無菌苗生根的培養(yǎng)基均添加瓊脂粉7.0 g/L,蔗糖30 g/L及不同濃度的植物生長調節(jié)劑和其他營養(yǎng)附加成分。培養(yǎng)基保持121 ℃滅菌20 min,之前pH均調至5.8~6.0;培養(yǎng)條件均為(24±2) ℃、光照14 h、光照強度為1 000 lx左右。

      2 結果與分析

      2.1 材料消毒

      采用75%乙醇20 s+0.1% HgC128 min處理的成活率最高達76.63%,0.1% HgCl217 min處理的成活率僅為52.33%;污染率隨著消毒時間的增長而逐漸降低,5 min與其它3 種之間差異顯著,17 min也與其它時間之間差異顯著,8 min和12 min無顯著差異(表1)。

      表1 不同的消毒處理對白茅帶芽莖段成活率和污染率的影響Table 1 Effects of different sterilizing methods onthe percentage of survival and contaminated explants

      注:實驗所用培養(yǎng)基為MS十BA 0.5 mg/L;同列不同字母表示Plt;0.05 水平下差異顯著;表3、表4同。

      2.2 不同激素組合對芽萌發(fā)的影響

      表2 不同濃度的BA與NAA對芽誘導的影響Table 2 Effects of different concentrationsof BA and NAA on shoot induction

      注:芽生長狀態(tài)為:1、芽基部無愈傷,莖節(jié)間長,芽葉生長旺盛,色綠;2、芽基部無愈傷,莖節(jié)間稍短,芽葉生長旺盛,色綠;3、芽基部有愈傷或愈傷團大,莖節(jié)間長或短,芽葉生長旺盛,色綠;4、芽基部愈傷團大,莖節(jié)間長或短,生長較弱;5、芽基部愈傷團很大,莖節(jié)間短,植株矮小,水浸狀,失綠,玻璃化。表3同。

      表3 不同濃度的BA與NAA對芽增殖的影響Table 3 Effects of different concentrations ofBA and NAA on shoot multiplication

      將滅菌后的根狀莖段接種到芽誘導培養(yǎng)基中,結果見表2。在NAA濃度相同時,BA濃度1.0 mg/L時芽誘導率顯著高于0.5 mg/L與2.0 mg/L,而苗生長狀態(tài)及芽高度最理想。隨著BA濃度的增加誘導率升高,苗生長快有徒長趨勢,同時褐化現(xiàn)象加劇,對芽后期的生長存在明顯的抑制作用,且白化苗和玻璃化現(xiàn)象有加重的趨勢,故BA濃度在1.00 mg/L左右是最適合的萌發(fā)濃度。當BA濃度相同時,隨著NAA濃度的增加苗的愈傷情況加重,節(jié)間變短。從表2可以看出NAA 0.05 mg/L時最適合芽生長。結合芽萌發(fā)率和生長狀況來看,4號培養(yǎng)基最好,即BA 1.00 mg/L、NAA 0.05 mg/L時適合芽的誘導。

      2.3 不同激素組合對試管苗增殖的影響

      將芽萌發(fā)而來的高1 cm左右的試管無菌苗接種到不同的增殖培養(yǎng)基中。由表3結果可以看出,BA 1.50 mg/L和1.00 mg/L的增殖系數(shù)顯著高于BA 0.50 mg/L,且BA 1.00 mg/L與1.50 mg/L間的增殖系數(shù)無顯著差異。在一定范圍內,隨著BA濃度的增加,增殖系數(shù)增加,苗的高度也有所增加,但莖芽節(jié)間短,葉濃密面積小,嫩莖伸長生長緩慢,難于分切,生長1個月左右容易出現(xiàn)黃化現(xiàn)象,這對于后續(xù)的繼代和生根都不利。不同濃度的NAA也顯著地影響芽的增殖系數(shù),隨著NAA濃度的增加,節(jié)間變短,有少量生根現(xiàn)象,并出現(xiàn)黃化苗,說明NAA濃度的加大對芽的增殖有一定的抑制作用。根據(jù)LSD分析,NAA 0.05 mg/L的增殖系數(shù)顯著高于NAA 0.50 mg/L和1.00 mg/L,而NAA 0.50 mg/L與1.00 mg/L間差異也不顯著。

      2.4 生根培養(yǎng)

      將繼代培養(yǎng)3代以上的1 cm以上嫩莖接種在生根培養(yǎng)基中,一般10 d后嫩莖基部膨大,可觀察到乳白色根芽,30 d后統(tǒng)計生根系數(shù)、生根根數(shù)和生根長度(表4)。

      在不加任何激素的1/2MS培養(yǎng)基中,白茅無性試管苗的生根能力較好,生根誘導率為50%左右,誘導的不定根數(shù)較少。當培養(yǎng)基中附加0.05~0.50 mg/L IBA時,試管苗的生根能力得到明顯改善,不僅生根率大幅提高,苗誘導的不定根數(shù)也明顯增加。當IBA的濃度為0.50 mg/L時,不僅可以提高試管苗的生根能力,還可促進其快速生長。不同生長素IBA的濃度對不定根的伸長生長并無顯著的影響,這可能是由于在含有生長素的培養(yǎng)基中,誘導的不定根數(shù)較多,平均后顯示不出長度優(yōu)勢,或是培養(yǎng)時間較短,差異尚未完全顯現(xiàn)。

      表4 IBA對嫩莖生根的影響Table 4 The effect of IBA on tender tip rooting

      注:苗生長狀態(tài)為:1、地上部分生長健壯,主根明顯;2、生長健壯,主根明顯,較細;3、地上部分生長較弱,主根較明顯,苗基部愈傷組織較多;4、地上部分生長弱,無效根多、粗,苗基部愈傷組織多。

      3 討論

      本研究表明,白茅根狀莖的誘導、增殖和生根等受實驗材料、消毒時間和培養(yǎng)基成分等諸多因素的制約和影響。

      取自室內盆栽的外植體帶菌量少、污染率降低[7]。采用生長季節(jié)中的地上與地下部分相接處的根狀莖,通常細胞分裂旺盛、生長勢旺,易成活。材料消毒時間過長,污染率雖低,但褐死嚴重;而消毒過短,盡管褐死降低,但污染率偏高。3月份采集的根狀莖段,以75%乙醇20 s和0.1%升汞8 min消毒效果最理想。

      生長素與細胞分裂素的比值對離體器官的調控起著關鍵性的作用[8 ],同時激素之間也有一定的協(xié)同作用。在含有BA的培養(yǎng)基中添加IBA,芽的分化率明顯提高。一般來說,比值低有利于芽的分化,比值高有利于根的分化。芽的誘導和增殖培養(yǎng)中,在一定范圍內,隨著BA濃度的增加,誘導芽的節(jié)間變短,芽的數(shù)目增多;當BA的濃度增加到1.50 mg/L時,芽黃化現(xiàn)象增多,玻璃化現(xiàn)象加重。而NAA在一定濃度范圍內,芽的數(shù)目增多,但當濃度增加到1.00 mg/L后,隨著濃度的增加,黃化和玻璃化現(xiàn)象嚴重,芽苗不能生長。增殖培養(yǎng)中,NAA濃度增加到1.00 mg/L后,繼續(xù)增加濃度,產(chǎn)生一定數(shù)量的不定根。

      添加一定濃度的激素對生根有促進作用,本研究的結果也表明添加IBA的培養(yǎng)基生根比不添加激素的效果要好,同時IBA不宜過高也不宜過低。過高會出現(xiàn)莖段基部產(chǎn)生大量愈傷組織,抑制發(fā)根抽莖,過低會出現(xiàn)莖段基部不發(fā)根或生根條數(shù)少的現(xiàn)象。而適當濃度的IBA不僅發(fā)根長根速度快,而且生長粗壯,側根多,呈白色。經(jīng)試驗白茅1/2MS+IBA 0.50 mg/L為佳。

      [1]中國科學院中國植物志編委會.中國植物志[第十卷第二分冊].北京:科學出版社,1997.31~33.

      [2]于慶海,楊麗君,孫啟時,等.白茅根藥理研究[J].中藥材,1995,18(2):88~90.

      [3]呂世靜,黃瑰蓮,何 德,等.白茅根對小鼠IL-2和T細胞亞群變化的調節(jié)作用[J].中國中藥雜志,1996,21(8):488~489.

      [4]薛永鋒,田 楨.白茅根治療癌癥晚期發(fā)熱109例分析[J].張家口醫(yī)學院學報,2001,18(2):20.

      [5]冷 琴,楊雅玲.國產(chǎn)白茅屬Imperatacyrillo(禾本科)部分生物學特性的研究[J].南京大學學報(自然科學版),2002,38(5):704~705.

      [6]姜長陽,寧淑香.白茅的組織培養(yǎng)及植株再生[J].植物生理學通訊,2001,37(2):132~133.

      [7]王利民,周 毅,陳龍友,等.植物組織培養(yǎng)中消毒劑的運用[J].貴州師范大學學報(自然科學版),2002,20(1):15~17.

      [8]吳月燕,陶偉芳.葡萄離體培養(yǎng)及快速繁殖[J].浙江林學院學報,2001,18(2):188~192.

      2009-05-20

      張 霞(1980-),女,湖北天門人,農(nóng)學碩士,助教,研究方向為茶學、恢復生態(tài)學.

      10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.03.015

      Q813.1;Q949.71+4.2

      A

      1673-1409(2009)03-S047-03

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