曹君邁+彭亞齊+唐世明+陳淑媛+王彤彤+陳星
摘要:以藍色勿忘我種子為材料,發(fā)芽后取其幼苗莖尖、葉片和下胚軸為外植體,進行勿忘我組培快繁技術的優(yōu)化試驗。通過研究外植體、接種方式、培養(yǎng)基配方、光質對勿忘我不定芽形成、增殖、生根的影響,優(yōu)化篩選出適宜勿忘我組培的最佳外植體為莖尖,其誘導率最高達69.32%,其次為子葉,其誘導率為18.06%;適宜莖尖誘導分化的培養(yǎng)基為MS+0.9 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT,誘導率最高達83.33%;適宜子葉誘導分化的培養(yǎng)基為 MS+0.7 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT,誘導率最高達20.83%;適宜增殖培養(yǎng)的培養(yǎng)基為1/2MS(不加肌醇,將維生素B1提高到1 mg/L)+0.4 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT,增殖系數(shù)為16.5;適宜生根的培養(yǎng)基為1/2MS+0.4 mg/L NAA,采用溫差培養(yǎng)法,生根率提高到90%。適宜勿忘我增殖培養(yǎng)的光質為紅光,之后轉入白光進行培養(yǎng)。本試驗的結果可為勿忘我組培快繁技術的應用提供一定的技術支撐。
關鍵詞:勿忘我;外植體;增殖;生根;光質
中圖分類號: S682.390.4+3文獻標志碼:
文章編號:1002-1302(2016)08-0077-04
勿忘我(Limonium sinuatum)屬補血草屬植物,全世界植物資源有300種,我國有十七八種[1],主要分布于西北、東北和華北,即新疆、甘肅、內蒙古和寧夏等省。補血草屬多為耐鹽抗旱的旱生植物,是我國優(yōu)良的野生植物資源,具有很高的觀賞價值、極高的藥用價值;而其花多、花期長、泌蜜豐富,是重要的夏秋季蜜源植物;由于其耐鹽、抗寒、抗旱性強、節(jié)水顯著等特性,在防風固沙、生態(tài)恢復中具有重要的應用價值[2]。隨著人們對環(huán)境美化的需求和保健意識的增強,市場需求量快速發(fā)展,利用組培快繁技術,提高組培苗的增殖率及有效苗的數(shù)量和質量,解決市場需求,達到資源利用和保護的協(xié)調發(fā)展。
勿忘我是補血草中的一種,它具有大量的不孕枝和同型雜交不孕的特點,種子結實少,限制了它的規(guī)?;a的發(fā)展[3],此外,成本過高也是影響規(guī)模化、產業(yè)化生產的又一因素。有關勿忘我組織培養(yǎng)國內外已有許多報道[4-9],近年來勿忘我采用組培快繁技術,不僅繁殖系數(shù)高,還可有效去除病毒,以確保遺傳性狀的穩(wěn)定性和切花質量的改善。在勿忘我組培快繁的研究中,有許多關于誘導[10]、增殖[11]、生根及煉苗[12-13]的研究報道,通過大量試驗,究者們已經篩選出一些適宜的培養(yǎng)基配方及培養(yǎng)條件。在兼顧增殖率與組培苗質量的前提下,正在努力使勿忘我組培苗快速產業(yè)化,以滿足市場的需求。本試驗在確保組培苗增殖率和質量的前提下,以降低成本和加快繁殖速度為目標,研究組培快繁過程中各環(huán)節(jié)的關鍵影響因子,建立高效實用的勿忘我組培快繁技術體系,以期為產業(yè)化開發(fā)提供技術支撐。
1材料與方法
1.1試驗材料
藍色勿忘我種子網購于浙江永康無市花之谷貿易有限公司。
1.2試驗方法
1.2.1培養(yǎng)基配方試驗培養(yǎng)基配方詳見表1。
1.2.2光質條件試驗光質條件詳見表2。
1.2.3試驗設計方法在誘導分化培養(yǎng)、增殖培養(yǎng)和生根培養(yǎng)階段,針對各階段的特點,分別對外植體、培養(yǎng)基配方采用單因素隨機區(qū)組設計;在增殖培養(yǎng)條件的篩選中,采用單因素設計研究7種光質因子的影響。每個處理接種8瓶,每瓶內接入4個外植體。在試驗過程中,對出愈率、誘導分化率、玻璃化率、增殖系數(shù)、生根率、葉片數(shù)、葉綠素含量等指標進行統(tǒng)計,記載時隨機抽取2瓶,求其平均值作為1次重復,共重復3次,并對試驗結果采用單因素統(tǒng)計學方法分析。
1.2.4材料的處理采用陳淑媛等的方法[6]進行。
1.2.5種子的萌發(fā)將消毒滅菌后的種子接種到MS+3%蔗糖+7%瓊脂培養(yǎng)基上后,放置于黑暗處,(25±2) ℃溫度下,待發(fā)芽長出具有2張子葉的幼苗后置于光照下培養(yǎng),子葉變綠后進行起始培養(yǎng)。統(tǒng)計每瓶MS培養(yǎng)基內接入的種子數(shù)和發(fā)芽種子數(shù),計算其發(fā)芽率。
1.2.6誘導分化培養(yǎng)在超凈工作臺上,按無菌操作技術要求分別切取勿忘我的下胚軸(長0.5 cm)、莖尖(長0.5~1.0 cm)、子葉作為外植體,3種外植體均接種到起始培養(yǎng)基A1~A5號上。下胚軸與莖尖的形態(tài)學下端插入培養(yǎng)基;子葉均勻劃3刀,分正反(光照面朝上為正放,朝下為反放)接種于培養(yǎng)基內。
1.2.7增殖培養(yǎng)在超凈工作臺上,按無菌操作技術要求,切取同一種培養(yǎng)基中長勢相似的勿忘我?guī)а坑酌缜o尖(長 0.5~1.0 cm) 為外植體, 接種于增殖培養(yǎng)基B1~B5號上進
1.2.8生根培養(yǎng)在超凈工作臺上,按無菌操作技術要求,取同一種培養(yǎng)基中大小相似、具3~5張葉的、高大于2.0 cm的無根苗,分成單株接種于生根培養(yǎng)基C1~C5號中,采用變溫培養(yǎng)法培養(yǎng)。
1.2.9光質對勿忘我組培苗增殖的影響在超凈工作臺上,按無菌操作技術要求,切取同一種培養(yǎng)基中長勢相似的勿忘我?guī)а坑酌缜o尖(長0.5~1.0 cm)為外植體,接種于增殖培養(yǎng)基B2號(MS+0.4 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT)上進行叢生芽誘導的培養(yǎng)。
1.2.10葉綠素含量的測定離體法萃取葉綠素及分光光度計法測定步驟:取適量新鮮葉片→吸水紙擦干凈→去主脈→剪成小于1 mm2的小塊,混勻→稱取0.2 g至研缽中→加入 5 mL 95%乙醇、少量碳酸鈣粉末,研磨至葉片組織變白→靜置3~5 min→過濾至燒杯中→定容至25 mL容量瓶中→652 nm 下測D值,95%乙醇調零。
葉綠素總含量(mg/g)=(D652 nm×V)/(34.5×m)。
式中:V為提取液總量,mL,如果比色前進行稀釋,則應乘以稀釋倍數(shù);m為稱取葉片質量,g。
1.3培養(yǎng)條件
誘導分化培養(yǎng)、增殖培養(yǎng)置于PGX-1000B型光照培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng),溫度為(25±2) ℃。5 d后,設置光照度為 2 500 lx,光照時間為12 h/d,溫度為(25±2) ℃進行光照培養(yǎng)。生根培養(yǎng)置于光照培養(yǎng)箱中,光照度為2 500 lx,光照時間為12 h/d,光照下溫度為(28±2) ℃,黑暗下溫度為(22±2) ℃。光質試驗置于7種不同光質處理下培養(yǎng),光照度為 2 500 lx,光照時間為12 h/d,溫度為(25±2) ℃。
1.4指標記錄
7 d后,每天觀察記錄每種培養(yǎng)基內組培苗的生長狀況,30 d后調查其愈傷組織數(shù)、玻璃化苗數(shù)和正常小苗數(shù)、增殖芽數(shù)、生根數(shù)。
在光質試驗中,于30 d后調查其增殖數(shù)、葉片數(shù)、莖長,測定葉綠素的含量,計算其增殖系數(shù)、平均葉片數(shù)、平均莖長、葉綠素含量。
2結果與分析
2.1種子萌發(fā)的調查
接入種子總數(shù)為199粒,發(fā)芽總數(shù)為128粒,發(fā)芽率為64.32%。勿忘我種子滅菌后影響了發(fā)芽率,可適當縮短 NaClO 滅菌的時間。
2.2誘導分化培養(yǎng)的研究
2.2.1外植體對不定芽形成的影響從表3可以看出,不同外植體間,不定芽的形成存在顯著差異,莖尖的出愈率、玻璃化率和誘導分化率均顯著高于子葉和下胚軸;子葉顯著高于下胚軸。由此可見,外植體誘導不定芽能力從大到小為莖尖>子葉>下胚軸。
2.2.2不同培養(yǎng)基配方對莖尖不定芽誘導的影響接種后莖尖下端開始膨大,繼而出現(xiàn)淺綠色顆粒狀突起, 約3周后,2.2.3不同培養(yǎng)基配方對子葉不定芽誘導的影響子葉接種到培養(yǎng)基上后,傷口處膨大形成愈傷組織,形成少量不定芽。對表5數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析,培養(yǎng)基間對莖尖的出愈率、玻璃化率、誘導率的影響達到顯著水平。其中,A5的出愈率顯著高于A1、A2、A3和A4;A1、A2的出愈率顯著高于A3、A4。A4的玻璃化率顯著低于A1、A2、A3和A5;A3的玻璃化率顯著低于A1、A2和A5;A1、A2的玻璃化率顯著低于A5。A5的誘導率顯著高于A1、A2、A3和A4;A2、A3的誘導率顯著高于A1和A4;A1的誘導率顯著高于A4。A5培養(yǎng)基的出愈率和誘導率雖然在所有培養(yǎng)基中最高,但其玻璃化率也最高,對后期的繁殖生長不利。綜合考慮,A2培養(yǎng)基的效果最好,出愈率和誘導率適中,玻璃化率低。所以在子葉不定芽的誘導中,篩選的最佳誘導分化培養(yǎng)基為A2,即MS+0.7 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT。
2.2.5不同培養(yǎng)基配方對下胚軸不定芽誘導的影響下胚軸在不定芽誘導過程中,雖然下端膨大,但沒有產生愈傷組織,隨著時間的推移發(fā)生褐化而死,最終僅有極少數(shù)不定芽產生。通過對表7數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析得出,不同培養(yǎng)基配方對下胚軸不定芽誘導的影響顯著。5個處理間的出愈率、玻璃化率差異不顯著,而誘導率差異顯著。A1、A5的誘導率顯著高于A3、A4;A1、A2、A5之間的誘導率差異不顯著;A2、A3、A4之間的誘導率差異不顯著。綜合來看,A2的誘導率適中,而其成本低于A3、A4培養(yǎng)基,所以篩選的最佳誘導分化培養(yǎng)基為A2,即MS+0.7 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT。
3結論與討論
3.1討論
本試驗是在實驗室前期研究的基礎上[6],針對試驗方法和培養(yǎng)條件進一步深入研究探索,優(yōu)化勿忘我組培快繁技術條件。前期研究中只采用莖尖誘導分化,而本次試驗在誘導分化培養(yǎng)階段也利用子葉和下胚軸進行不定芽的誘導,這增加了快繁誘導途徑。結果表明,莖尖為誘導分化培養(yǎng)的最優(yōu)外植體,這與王淑敏的試驗結果[12]相符,但其誘導分化培養(yǎng)成分相同,但6-BA激素用量降低了0.1 mg/L。
本試驗在研究子葉誘導不定芽過程中,研究正面反面放置2種接種方式對子葉不定芽誘導的影響,這是前人還沒有研究過的。
本試驗在增殖階段對培養(yǎng)基進行改良,篩選出的最優(yōu)增殖培養(yǎng)基大量元素減半、不加肌醇,且將維生素B1提高到 1 mg/L,增殖系數(shù)較陳淑媛等的[6]高,這與朱至清的研究結果[14]相吻合。與馮曉英的增殖培養(yǎng)研究[15]比,篩選的增殖培養(yǎng)基減少了營養(yǎng)成分,降低了生產成本,有利于組培工廠化生產的節(jié)體增效。
而在生根培養(yǎng)階段,使用的生根培養(yǎng)基與陳淑媛等的[6]一樣,但是利用溫差培養(yǎng)法生根率提高了10%。這可能是因為在變溫培養(yǎng)中,白天積累有機物,晚上減少有機物的消耗,使得勿忘我組培苗的有機物得以積累得更多,從而根粗苗壯。因此,可以在勿忘我組培快繁生根過程中將恒溫培養(yǎng)法改為變溫培養(yǎng)法。
在組織培養(yǎng)的微環(huán)境中,光是一個重要的因素,前人已經研究了光照時間、光照度對勿忘我組培苗生長的影響[16]。而光質對勿忘我增殖的影響目前還沒有人研究,本試驗中紅光有利于勿忘我組培苗的增殖,再轉入白光下培養(yǎng)進行壯苗,更有利于組培苗的生長。
而組培過程中的三大問題之一的玻璃苗,在本試驗中也有出現(xiàn)。今后可以在預防和解決玻璃苗出現(xiàn)這一方面加大研究,以提高勿忘我組培苗的質量,為勿忘我的組培工廠化生產增產增效。
3.2結論
不定芽誘導過程中,外植體的篩選至關重要。勿忘我出芽情況以莖尖誘導率最高,而下胚軸和子葉則只能誘導少量不定芽。其誘導不定芽能力從大到小為莖尖>子葉>下胚軸。因此,誘導不定芽最佳的外植體為莖尖。
勿忘我莖尖不定芽的誘導培養(yǎng)階段,在蔗糖30 g/L、瓊脂7 g/L、pH值為 5.8~6.0條件下,篩選出的最佳誘導分化培養(yǎng)基為MS+0.9 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT。
在勿忘我子葉誘導不定芽的培養(yǎng)中,子葉正面放置有利于誘導不定芽,在蔗糖30 g/L、瓊脂7 g/L、pH值為5.8~6.0條件下,篩選的最佳誘導分化培養(yǎng)基為MS+0.7 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT。
在勿忘我組培苗增殖過程中,以莖尖為外植體,在蔗糖30 g/L、瓊脂7 g/L、pH值為5.8~6.0條件下,篩選出的最佳增殖培養(yǎng)基為1/2MS(不加肌醇,將維生素B1提高到 1 mg/L)+0.4 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L KT。在蔗糖 15 g/L、瓊脂7 g/L、pH值為 5.8~6.0、變溫培養(yǎng)條件下,篩選的最佳生根培養(yǎng)基為1/2 MS+0.4 mg/L NAA。
適宜勿忘我增殖培養(yǎng)的光質條件為紅光。因此,可以先將勿忘我組培苗置于紅光條件下進行增殖培養(yǎng),之后再轉入白光條件下進行正常培養(yǎng),促進壯苗,且能提高勿忘我組培苗的增殖系數(shù)。
參考文獻:
[1]中國科學院中國植物志編輯委員會. 中國植物志:第六十卷第一分冊[M]. 北京:科學出版社,1987.
〖FQ(17。54,ZX,DY-W〗[KH*4D]
[2]田福平,時永杰,陳子萱. 我國補血草屬野生植物資源的分布及研究現(xiàn)狀[J]. 草業(yè)與畜牧,2010(3):49-52.
[3]劉媖心,楊喜林,姚育英. 中國沙漠植物志[M]. 北京:科學出版社,1992:15-27.
[4]王家福,齊永鑫. “勿忘我”的組織培養(yǎng)研究[J]. 中國農學通報,2005,21(6):102-106.
[5]陸玲麗,李枝林,姜勤,等. 勿忘我組織培養(yǎng)技術研究[J]. 江西農業(yè)學報,2009,21(6):40-42.
[6]陳淑媛,曹君邁,陳星,等. 勿忘我組織培養(yǎng)繁殖技術的研究[J]. 種子,2015(2):115-120.
[7]Seelye J F,Maddocks D J,Burge G K,et al. Shoot regeneration from leaf discs of Limonium perigrinum using thidiazuron[J]. New Zealand Journal of Crop and Borticultural Science,1994,22(1):23-29.
[8]Huang C L,Hsieh M T,Hsieh W C,et al. In vitro propagation of Limonium wrightii (Hance) Ktze. (Plumbaginaceae),an ethnomedicinal plant,from shoot-tip,leaf-and inflorescence-node explants[J]. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant,2000,36(3):220-224.
[9]NaiWen H,TsuHwie L,ChaoLang H,et al. The micropropagation of Limonium wrightii (Hance) O. Kuntze[J]. Journal of the Chinese Society for Horticultural Science,2000,46(3):277-286.[ZK)]
[10]溫銀元,馮文新,尹美強,等. 不同激素對補血草器官分化的影響[J]. 山西農業(yè)科學,2013(2):115-118.
[11]楊春梅,孟金貴,張麗琴,等. 勿忘我組培苗增殖研究[J]. 云南農業(yè)科技,2009(2):9-11.
[12]王淑敏,高永闖,李曉云. “勿忘我”叢生芽誘導及植株再生[J]. 安徽農業(yè)科學,2014,42(31):10842-10844.
[13]黃玉玲. 勿忘我組培苗出瓶移栽煉苗技術[J]. 云南農業(yè)科技,2012(2):41.
[14][JP3]朱至清. 植物細胞工程[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2003:34-38.
[15]馮曉英. 勿忘我組織培養(yǎng)快速繁殖研究[J]. 貴州農業(yè)科學,2002(1):9-13.
[16]吳杰. 深波葉補血草的離體快繁與產業(yè)化技術研究[D]. 南京:南京農業(yè)大學,2005.
[FQ)]