付偉 葉嘉 張浩 紀(jì)光思
摘要:以中華卷柏為試驗材料,比較不同外植體、不同光照條件、不同激素組合對愈傷組織誘導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明:(1)莖尖是誘導(dǎo)中華卷柏愈傷組織的最佳外植體;(2)黑暗培養(yǎng)能夠明顯促進(jìn)愈傷組織的發(fā)生;(3)莖尖在 1/2MS+6-BA 0. 5 mg/L+2,4-D 2 mg/L的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)率最高,達(dá)55.6%。同時研究了不同繼代時間對愈傷組織褐化的影響,結(jié)果表明:25 d繼代1次可使褐化率降至33.3%。
關(guān)鍵詞:中華卷柏;愈傷組織;誘導(dǎo)
中圖分類號: S567.23+9.043文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2014)01-0039-02
收稿日期:2013-08-12
基金項目:河北省科技支撐計劃(編號:06220111D-1);邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃(編號:1223109092-10)。
作者簡介:付偉(1978—),女,碩士,講師,主要研究方向為植物生物技術(shù)。E-mail:fwximei@126.com。
通信作者:葉嘉,碩士,教授,從事資源植物開發(fā)和利用。E-mail:yejia630819@126.com。中華卷柏[Selaginella sinensis (Desv.) Spring]為卷柏科(Selaginellaceae)卷柏屬多年生草本植物,別稱地柏枝,主要分布于我國東北、華北等溫帶地區(qū),是我國特有的藥用植物。中華卷柏含有穗花杉雙黃酮、羅伯斯特杉雙黃酮、銀杏雙黃酮等多種雙黃酮類化合物[1-2]。其全草為民間常用草藥,有清熱利尿、解毒散寒、消炎止血的功效,用于肝炎、膽囊炎、慢性氣管炎、慢性腎炎、濕疹、燒傷燙傷等的治療[3]。目前對中華卷柏的研究多集中在孢子形態(tài)學(xué)[4-5]、化學(xué)成分研究[5-6]、藥用價值[7-9]等方面。迄今在國內(nèi)未見有關(guān)中華卷柏愈傷組織誘導(dǎo)的報道。愈傷組織誘導(dǎo)是植物生物反應(yīng)器規(guī)?;a(chǎn)植物次生代謝產(chǎn)物的重要環(huán)節(jié)[10]。通過中華卷柏愈傷組織的誘導(dǎo),可以為利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)中華卷柏黃酮類化合物開辟有效途徑。本試驗以中華卷柏不同外植體為試驗材料,探討外植體種類、光照、植物生長調(diào)節(jié)劑、繼代時間對愈傷組織的影響,以期為中華卷柏懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)、誘變、次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)奠定一定的理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1試驗材料的滅菌及外植體的制備
供試材料采自河北省武安國家森林公園,栽植于邯鄲學(xué)院生物科學(xué)系溫室內(nèi)。選取中華卷柏的莖尖、帶葉莖段、幼葉片作為外植體材料。
1.2試驗方法
1.2.1外植體對愈傷組織誘導(dǎo)的影響接種前先用洗潔精將外植體表面清洗干凈,自來水流動沖洗30 min。然后在超凈工作臺內(nèi)用75%乙醇浸泡30 s,無菌水沖洗4次,然后用0.1%的HgCl2消毒5 min,用無菌水洗滌6次,每次3 min,用無菌吸水紙吸干水分。將莖尖和帶葉莖段切成0.5~1 cm,剪下單葉,備用。將消毒好的外植體接種在1/2 MS+3%蔗糖+0.6%脂瓊+6-BA 0.5 mg/L+2,4-D 1.5 mg/L 的培養(yǎng)基上。每個處理接種24個外植體,重復(fù)3次,30 d后統(tǒng)計愈傷組織誘導(dǎo)率。愈傷組織誘導(dǎo)率=誘導(dǎo)出愈傷組織的外植體塊數(shù)/接種的外植體塊數(shù)×100%。
1.2.2光照條件對愈傷組織誘導(dǎo)的影響將消毒好的莖尖接種在上述培養(yǎng)基中,培養(yǎng)條件分別為A:光照強(qiáng)度1 500 lx,光照時長12 h/d,溫度為 (25±1) ℃;B:暗培養(yǎng),溫度為 (25±1) ℃。每個處理接種60個外植體,20 d后統(tǒng)計愈傷組織誘導(dǎo)情況。
1.2.3植物激素組合對愈傷組織誘導(dǎo)的影響將消毒好的莖尖接種在1/2 MS+3%蔗糖+0.6%瓊脂并附加不同濃度的2,4-D和6-BA的愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基上,暗培養(yǎng)于 (25±1) ℃ 的條件下。每個處理接種24個外植體,重復(fù)3次,30 d后統(tǒng)計愈傷組織生長情況。
1.2.4繼代培養(yǎng)時間對愈傷組織褐化的影響將培養(yǎng)不同時間的愈傷組織切下接種到1/2MS+3%蔗糖+0.6%瓊脂+6-BA 0.5 mg/L+2,4-D 2 mg/L 的培養(yǎng)基上。每個處理接種30個愈傷組織,重復(fù)3次,75 d后觀察愈傷組織生長及褐化情況。
1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計
試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 軟件對愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。
2結(jié)果與分析
2.1不同外植體對愈傷組織誘導(dǎo)的影響
在相同培養(yǎng)條件下,中華卷柏不同部位作為外植體愈傷組織的誘導(dǎo)率不同,且差異顯著(表1)。莖尖比較容易形成愈傷組織,出愈時間較早,培養(yǎng)15 d即產(chǎn)生愈傷組織,形成的愈傷組織呈淺黃色、光滑、半透明,莖尖出愈率最高達(dá)23.6%。帶葉莖段愈傷組織誘導(dǎo)效果相對較差,出愈時間較晚,比莖尖出愈時間延長1/3,出愈率也較低,為97%。幼葉的誘導(dǎo)效果最差,在培養(yǎng)30 d后全部枯萎死亡,未發(fā)現(xiàn)愈傷組織萌動。因此莖尖是中華卷柏愈傷組織誘導(dǎo)最適宜的外植體。
2.2光照對愈傷組織誘導(dǎo)的影響
光照條件對愈傷組織誘導(dǎo)的影響較大(表2)。暗培養(yǎng)更
表1不同外植體對愈傷組織誘導(dǎo)的影響
外植體類型1出愈時間(d)1誘導(dǎo)率(%)莖尖115123.6a帶葉莖段12019.7b幼葉1—10c注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表3、表4同。
有利于卷柏愈傷組織的形成,相對于光培養(yǎng),愈傷組織誘導(dǎo)率提高了13.3百分點。愈傷組織形成的時間也有所提前,在誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基上暗培養(yǎng)6 d后,莖尖開始增厚膨大,11 d 后在莖尖處產(chǎn)生淺黃色愈傷組織(圖1-A)。
2.3不同激素濃度對愈傷組織誘導(dǎo)的影響
由表3可知,當(dāng)6-BA濃度為0.5 mg/L時,愈傷組織的誘導(dǎo)率最高達(dá)55.6%;當(dāng)6-BA為0.1 mg/L,沒有誘導(dǎo)出愈傷組織??梢?-BA的濃度是誘導(dǎo)愈傷組織的關(guān)鍵。在一定范圍內(nèi)(0.1~0.5 mg/L),隨著6-BA濃度的增高,中華卷柏愈傷組織的誘導(dǎo)率也相應(yīng)提高;但超過其臨界濃度后,誘導(dǎo)率隨之下降。在6-BA使用濃度相同時,2.0 mg/L的 2,4-D 比1.5 mg/L的2,4-D更有利于愈傷組織誘導(dǎo)率的提高。不同濃度配比的6-BA和2,4-D對中華卷柏愈傷組織形成時間影響不大,基本出現(xiàn)在11~13 d,形成的愈傷組織顏色以淡黃色為主(圖1-A)。誘導(dǎo)愈傷組織的最佳培養(yǎng)基為1/2 MS+6-BA 0.5 mg/L+2,4-D 2.0 mg/L,該條件下愈傷組織的誘導(dǎo)率最高,達(dá)55.6%。
2.4不同繼代時間對愈傷組織褐化的影響
試驗結(jié)果表明,不同繼代時間對愈傷組織生長情況有明顯影響,繼代時間過多或過長均不利于愈傷組織的生長(表4)。15 d繼代1次,愈傷組織生長較慢且72.2%出現(xiàn)褐化;25 d繼代1次,愈傷組織生長較快,由淺黃色變?yōu)闇\黃綠色,表面呈現(xiàn)油光狀(圖1-B),褐化率僅為31.1%;35 d繼代1次,愈傷組織全部褐化死亡,這可能是由于較長的繼代時間會使酚類物質(zhì)的氧化產(chǎn)物擴(kuò)散到培養(yǎng)基中,毒害愈傷組織。
表4繼代時間對于愈傷組織褐化的影響
繼代時間
(d)1愈傷組織生長情況1褐化率
(%)151生長較慢172.2b251生長快131.1c351幾乎不生長1100.0a
3討論
本試驗分別以中華卷柏的莖尖、莖段、幼葉片作為外植體誘導(dǎo)愈傷組織,發(fā)現(xiàn)外植體類型對能否誘導(dǎo)出愈傷組織影響較大。采用莖尖培養(yǎng)效果最好,誘導(dǎo)率最高,這與王晶等[8]的研究結(jié)果一致。以幼葉為外植體沒有誘導(dǎo)出愈傷組織,可能是由于葉片切碎后出現(xiàn)的創(chuàng)傷面會引起酚類等次生代謝物質(zhì)的積累,從而在一定程度上抑制愈傷組織的形成,這與前人在其他植物中的研究結(jié)果相吻合[11-12]。
光照對植物胚性愈傷組織誘導(dǎo)的影響因物種而異。本研究發(fā)現(xiàn),在暗培養(yǎng)條件下,中華卷柏愈傷組織誘導(dǎo)階段的出愈率明顯高于光照條件下。可見光照對愈傷組織的形成有一定的抑制作用,抑制原因還有待于進(jìn)一步研究。
植物愈傷組織的形成是在植物激素的調(diào)節(jié)控制下進(jìn)行的[3]。以中華卷柏莖尖為外植體的組培試驗表明,誘導(dǎo)率因培養(yǎng)基中激素的配比不同而表現(xiàn)出不同,并且6-BA對愈傷組織的形成起著關(guān)鍵作用,此外選擇適宜的激素配方可以提高愈傷組織的誘導(dǎo)率。在試驗范圍內(nèi),以中華卷柏莖尖為外植體誘導(dǎo)培養(yǎng)基的最佳激素配比為6-BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 2 mg/L。
參考文獻(xiàn):
[1]Zhang L P,Liang Y M,Wei X C,et al. A new unusual natural pigment from Selaginella sinensis and its noticeable physicochemical properties[J]. The Journal of Organic Chemistry, 2007, 72(10): 3921-3924.
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[11]王晶,李靜,賈凌云,等.朝鮮淫羊藿愈傷組織誘導(dǎo)研究[J]. 北方園藝,2013(12):106-108.
[12]劉玉冰,趙昕,譚會娟. 荒漠植物紅砂愈傷組織誘導(dǎo)與增殖研究[J]. 中國沙漠,2008,28(2):255-257.
[13]姜靈敏,徐有明,張冬梅,等. 紅刺玫愈傷組織誘導(dǎo)再生體系的建立[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2012,28(4):914-916.荊贊革,裴徐梨,唐征,等. 青花菜早中熟種質(zhì)資源遺傳多樣性SRAP標(biāo)記分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(1):41-43.
2.4不同繼代時間對愈傷組織褐化的影響
試驗結(jié)果表明,不同繼代時間對愈傷組織生長情況有明顯影響,繼代時間過多或過長均不利于愈傷組織的生長(表4)。15 d繼代1次,愈傷組織生長較慢且72.2%出現(xiàn)褐化;25 d繼代1次,愈傷組織生長較快,由淺黃色變?yōu)闇\黃綠色,表面呈現(xiàn)油光狀(圖1-B),褐化率僅為31.1%;35 d繼代1次,愈傷組織全部褐化死亡,這可能是由于較長的繼代時間會使酚類物質(zhì)的氧化產(chǎn)物擴(kuò)散到培養(yǎng)基中,毒害愈傷組織。
表4繼代時間對于愈傷組織褐化的影響
繼代時間
(d)1愈傷組織生長情況1褐化率
(%)151生長較慢172.2b251生長快131.1c351幾乎不生長1100.0a
3討論
本試驗分別以中華卷柏的莖尖、莖段、幼葉片作為外植體誘導(dǎo)愈傷組織,發(fā)現(xiàn)外植體類型對能否誘導(dǎo)出愈傷組織影響較大。采用莖尖培養(yǎng)效果最好,誘導(dǎo)率最高,這與王晶等[8]的研究結(jié)果一致。以幼葉為外植體沒有誘導(dǎo)出愈傷組織,可能是由于葉片切碎后出現(xiàn)的創(chuàng)傷面會引起酚類等次生代謝物質(zhì)的積累,從而在一定程度上抑制愈傷組織的形成,這與前人在其他植物中的研究結(jié)果相吻合[11-12]。
光照對植物胚性愈傷組織誘導(dǎo)的影響因物種而異。本研究發(fā)現(xiàn),在暗培養(yǎng)條件下,中華卷柏愈傷組織誘導(dǎo)階段的出愈率明顯高于光照條件下??梢姽庹諏τ鷤M織的形成有一定的抑制作用,抑制原因還有待于進(jìn)一步研究。
植物愈傷組織的形成是在植物激素的調(diào)節(jié)控制下進(jìn)行的[3]。以中華卷柏莖尖為外植體的組培試驗表明,誘導(dǎo)率因培養(yǎng)基中激素的配比不同而表現(xiàn)出不同,并且6-BA對愈傷組織的形成起著關(guān)鍵作用,此外選擇適宜的激素配方可以提高愈傷組織的誘導(dǎo)率。在試驗范圍內(nèi),以中華卷柏莖尖為外植體誘導(dǎo)培養(yǎng)基的最佳激素配比為6-BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 2 mg/L。
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[11]王晶,李靜,賈凌云,等.朝鮮淫羊藿愈傷組織誘導(dǎo)研究[J]. 北方園藝,2013(12):106-108.
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2.4不同繼代時間對愈傷組織褐化的影響
試驗結(jié)果表明,不同繼代時間對愈傷組織生長情況有明顯影響,繼代時間過多或過長均不利于愈傷組織的生長(表4)。15 d繼代1次,愈傷組織生長較慢且72.2%出現(xiàn)褐化;25 d繼代1次,愈傷組織生長較快,由淺黃色變?yōu)闇\黃綠色,表面呈現(xiàn)油光狀(圖1-B),褐化率僅為31.1%;35 d繼代1次,愈傷組織全部褐化死亡,這可能是由于較長的繼代時間會使酚類物質(zhì)的氧化產(chǎn)物擴(kuò)散到培養(yǎng)基中,毒害愈傷組織。
表4繼代時間對于愈傷組織褐化的影響
繼代時間
(d)1愈傷組織生長情況1褐化率
(%)151生長較慢172.2b251生長快131.1c351幾乎不生長1100.0a
3討論
本試驗分別以中華卷柏的莖尖、莖段、幼葉片作為外植體誘導(dǎo)愈傷組織,發(fā)現(xiàn)外植體類型對能否誘導(dǎo)出愈傷組織影響較大。采用莖尖培養(yǎng)效果最好,誘導(dǎo)率最高,這與王晶等[8]的研究結(jié)果一致。以幼葉為外植體沒有誘導(dǎo)出愈傷組織,可能是由于葉片切碎后出現(xiàn)的創(chuàng)傷面會引起酚類等次生代謝物質(zhì)的積累,從而在一定程度上抑制愈傷組織的形成,這與前人在其他植物中的研究結(jié)果相吻合[11-12]。
光照對植物胚性愈傷組織誘導(dǎo)的影響因物種而異。本研究發(fā)現(xiàn),在暗培養(yǎng)條件下,中華卷柏愈傷組織誘導(dǎo)階段的出愈率明顯高于光照條件下??梢姽庹諏τ鷤M織的形成有一定的抑制作用,抑制原因還有待于進(jìn)一步研究。
植物愈傷組織的形成是在植物激素的調(diào)節(jié)控制下進(jìn)行的[3]。以中華卷柏莖尖為外植體的組培試驗表明,誘導(dǎo)率因培養(yǎng)基中激素的配比不同而表現(xiàn)出不同,并且6-BA對愈傷組織的形成起著關(guān)鍵作用,此外選擇適宜的激素配方可以提高愈傷組織的誘導(dǎo)率。在試驗范圍內(nèi),以中華卷柏莖尖為外植體誘導(dǎo)培養(yǎng)基的最佳激素配比為6-BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 2 mg/L。
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