吕俊琴+刘中兵+陈玲+
摘要:以鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)嫩叶叶柄为外植体,优化了愈伤组织诱导条件。结果表明,叶柄经1 g/L的HgCl2溶液处理9 min,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中培养20 d时,成活率最高,达58.8%;愈伤组织诱导的最佳培养基是1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
关键词:鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.);叶柄;正交试验;灭菌;愈伤组织诱导
中图分类号:S792.21文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)08-1933-03
Optimizing Callus Induction of Liriodendron chinensis Sarg. Petiole
L?譈 Jun-qina,LIU Zhong-bingb,CHEN Lingb
(a.Department of Biological Science and Technology;b. Department of Landscape Architecture, Wuhan Bioengineering Institute, Wuhan 430415, China)
Abstract: To explore the best method of explants disinfection and optimal condition of callus induction, Callus were induced from explants of Liriodendron chinensis petiole. The results showed that when the petiole was treated by 0.1% HgCl2 for 9 min and cultivated in MS medium with 2 g/L 50% carbendazim, Wp has the lowest contamination rate of 41.2%. The optimal formula of callus induction was 1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA with the rate of callus induction of 74.37%.
Key words: Liriodendron chinensis Sarg.;petiole;orthogonal test;sterilization; callus induction
鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)为木兰科鹅掌楸属落叶乔木[1],其植物树干端直叶形奇特,花大而美丽,成为珍贵的观赏植物,在园林中多作为行道树和景观树。同时,鹅掌楸材质细致、不易干裂变形、纹理漂亮,可作为优质木材树种[2]。此外,鹅掌楸的树皮可入药、祛风湿,具有较高的药用价值及经济价值,其深度开发利用前景广阔[3]。为保护和利用该珍稀树种,需要建立鹅掌楸组织培养繁殖体系,高效繁殖鹅掌楸对扩大种群优势以及开发利用具有重要意义,蒋泽平等[4]、田敏等[5]、陈颖等[6]利用鹅掌楸冬芽、叶片、种子为外植体,均获得了愈伤组织、再生器官或植株,但利用叶柄进行离体再生,诱导愈伤组织的试验未见报道。本研究以鹅掌楸叶柄为外植体,利用正交试验优化了鹅掌楸愈伤组织诱导条件,为其高效快繁、遗传改良提供了参考。
1材料与方法
1.1材料
鹅掌楸枝条上萌发的幼叶叶柄采自武汉生物工程学院校园,为10年生、无病毒、生长健壮的鹅掌楸。
1.2方法
1.2.1外植体的消毒将外植体置于流水下冲洗干净,采用75%乙醇消毒5 s,无菌水冲洗3次后置于1 g/L的HgCl2溶液中消毒7~10 min,晃动容器使叶柄充分与溶液接触,再用无菌水冲洗5次,然后将叶柄剪成大小为0.5~1.0 cm组织块,分别接种到MS基本培养基和含2 g/L 50%多菌灵的MS基本培养基[7],试验设计见表1。培养室温度(25±2)℃,光照时间12 h/d,光照度2 000~3 000 lx。在培养10、20 d后观察外植体污染、死亡以及成活情况,并统计污染率、死亡率及成活率。
1.2.2愈伤组织的诱导为了优化鹅掌楸叶柄愈伤组织诱导条件,采用L9(34)正交试验,其因素与水平见表2。培养基中蔗糖为3.0%,琼脂为0.7%,pH 5.8,为防止褐化,添加了80 mg/L的柠檬酸。每组处理接种一定量的无菌材料,重复3次。从第七天后开始观察愈伤组织诱导情况,45 d后统计诱导率。
2结果与分析
2.1不同消毒处理对外植体的影响
不同消毒处理的外植体在培养初期,污染率、死亡率总体趋势是随着消毒时间的延长,污染率降低,而死亡率增加(表3)。培养10 d时,污染率最低、死亡率最高均为处理8,分别为5.9%、33.3%。成活率最高的为处理3,成活率为74.8%;培养20 d时,污染率较10 d时大幅增长,死亡率略有增长或相近,其中处理8的污染率最低、死亡率最高,分别为19.6%、35.2%。成活率最高的为处理7,为58.8%。
消毒时间对于灭菌效果有较大的影响,为了获得较低的污染率,可适当延长消毒时间。鹅掌楸作为木本植物,杂菌污染严重,其内生菌较活跃,培养20 d时污染增加,内生菌污染所导致。在试验过程中,外植体污染的症状大多为出现霉点或菌丝,这是典型的内生菌污染现象。处理5~处理8的培养基中均添加了内吸性灭菌剂多菌灵,相同消毒时间,外植体污染率在接种10、20 d时较处理1~处理4的低,表明多菌灵对内生菌污染有明显的抑制作用。结合外植体的成活率考虑,处理7为消毒最佳方案,即叶柄用1 g/L的HgCl2溶液消毒9 min ,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中可以获得较好的效果。
2.2不同处理对愈伤组织诱导的影响
将无菌材料接入处理9~处理17的培养基中,观察发现,部分叶柄接种7 d后,一端或两端膨大,或整个均匀变粗(图1),14 d后,部分叶柄切口处能形成绿色致密颗粒状愈伤组织(图2),随着培养时间延长,愈伤组织不断增殖(图3)。培养45 d后,所有处理组合中均诱导出愈伤组织,且大部分诱导的愈伤组织首先出现在切口处,然后不断地增殖。
正交试验结果(表4)表明,影响外植体愈伤组织诱导率因素的主次顺序是基本培养基、6-BA、NAA、2,4-D,最佳组合为A1B1C3D3,由于B因素对愈伤组织诱导率影响最小,B因素取3水平时,愈伤组织平均诱导率最高,则本试验中愈伤组织诱导率最佳组合是A1B3C3D3,即1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D+2.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
3讨论
1)为了克服鹅掌楸内生菌污染问题,本研究使用1 g/L的HgCl2溶液进行表面消毒外,还在培养基中添加2 g/L 50%多菌灵可湿性粉剂措施来进行消毒,取得一定的效果,培养20 d污染趋于稳定,成活率为58.8%。对于大规模生产来说,外植体成活率还是比较低,会增加生产成本。因此,木本植物材料的消毒问题有待进一步探讨。
2)培养物的褐变往往会影响培养的效果。鹅掌楸属多年生木本植物,在培养的过程中材料极易褐化[8],本研究中虽然在培养基中加入了柠檬酸,外植体和愈伤组织在培养过程中仍观察到褐变现象。对于鹅掌楸组织培养过程中的褐变问题,还需要进一步研究。
参考文献:
[1] 卓丽环,陈龙清.园林树木学[M].北京:中国农业出版社,2004.
[2] 曹娓,姜卫兵,翁忙玲. 鹅掌楸及其在园林绿化中的应用[J],中国农学通报,2007,23(8):319-321.
[3] 张富云,赵燕.鹅掌楸属植物研究进展[J].广西农业科学,2005,20(5):1045-1046.
[4] 蒋泽平,梁珍海,李劲,等.杂交鹅掌楸的离体培养和植株再生研究[J].江苏林业科技,2004,31(6):5-7.
[5] 田敏,李纪元,范正琪,等.杂交鹅掌楸离体培养中器官发生的研究[J].林业科学研究2005,18(5): 546-550.
[6] 陈颖,周统建,曹福亮,等.北美鹅掌楸组培快繁技术体系的建立[J].浙江林业科技,2007,29(6):29-31.
[7] 徐忠传,何俊荣,周静亚,等.多菌灵在黄精根茎无菌培养中的应用[J].生物技术通报,2006(增刊):400-402.
[8]翟晓巧.木本植物组织培养褐化控制策略[J]. 河南林业科技,2008,28(1):38-40.
(责任编辑 屠晶)
摘要:以鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)嫩叶叶柄为外植体,优化了愈伤组织诱导条件。结果表明,叶柄经1 g/L的HgCl2溶液处理9 min,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中培养20 d时,成活率最高,达58.8%;愈伤组织诱导的最佳培养基是1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
关键词:鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.);叶柄;正交试验;灭菌;愈伤组织诱导
中图分类号:S792.21文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)08-1933-03
Optimizing Callus Induction of Liriodendron chinensis Sarg. Petiole
L?譈 Jun-qina,LIU Zhong-bingb,CHEN Lingb
(a.Department of Biological Science and Technology;b. Department of Landscape Architecture, Wuhan Bioengineering Institute, Wuhan 430415, China)
Abstract: To explore the best method of explants disinfection and optimal condition of callus induction, Callus were induced from explants of Liriodendron chinensis petiole. The results showed that when the petiole was treated by 0.1% HgCl2 for 9 min and cultivated in MS medium with 2 g/L 50% carbendazim, Wp has the lowest contamination rate of 41.2%. The optimal formula of callus induction was 1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA with the rate of callus induction of 74.37%.
Key words: Liriodendron chinensis Sarg.;petiole;orthogonal test;sterilization; callus induction
鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)为木兰科鹅掌楸属落叶乔木[1],其植物树干端直叶形奇特,花大而美丽,成为珍贵的观赏植物,在园林中多作为行道树和景观树。同时,鹅掌楸材质细致、不易干裂变形、纹理漂亮,可作为优质木材树种[2]。此外,鹅掌楸的树皮可入药、祛风湿,具有较高的药用价值及经济价值,其深度开发利用前景广阔[3]。为保护和利用该珍稀树种,需要建立鹅掌楸组织培养繁殖体系,高效繁殖鹅掌楸对扩大种群优势以及开发利用具有重要意义,蒋泽平等[4]、田敏等[5]、陈颖等[6]利用鹅掌楸冬芽、叶片、种子为外植体,均获得了愈伤组织、再生器官或植株,但利用叶柄进行离体再生,诱导愈伤组织的试验未见报道。本研究以鹅掌楸叶柄为外植体,利用正交试验优化了鹅掌楸愈伤组织诱导条件,为其高效快繁、遗传改良提供了参考。
1材料与方法
1.1材料
鹅掌楸枝条上萌发的幼叶叶柄采自武汉生物工程学院校园,为10年生、无病毒、生长健壮的鹅掌楸。
1.2方法
1.2.1外植体的消毒将外植体置于流水下冲洗干净,采用75%乙醇消毒5 s,无菌水冲洗3次后置于1 g/L的HgCl2溶液中消毒7~10 min,晃动容器使叶柄充分与溶液接触,再用无菌水冲洗5次,然后将叶柄剪成大小为0.5~1.0 cm组织块,分别接种到MS基本培养基和含2 g/L 50%多菌灵的MS基本培养基[7],试验设计见表1。培养室温度(25±2)℃,光照时间12 h/d,光照度2 000~3 000 lx。在培养10、20 d后观察外植体污染、死亡以及成活情况,并统计污染率、死亡率及成活率。
1.2.2愈伤组织的诱导为了优化鹅掌楸叶柄愈伤组织诱导条件,采用L9(34)正交试验,其因素与水平见表2。培养基中蔗糖为3.0%,琼脂为0.7%,pH 5.8,为防止褐化,添加了80 mg/L的柠檬酸。每组处理接种一定量的无菌材料,重复3次。从第七天后开始观察愈伤组织诱导情况,45 d后统计诱导率。
2结果与分析
2.1不同消毒处理对外植体的影响
不同消毒处理的外植体在培养初期,污染率、死亡率总体趋势是随着消毒时间的延长,污染率降低,而死亡率增加(表3)。培养10 d时,污染率最低、死亡率最高均为处理8,分别为5.9%、33.3%。成活率最高的为处理3,成活率为74.8%;培养20 d时,污染率较10 d时大幅增长,死亡率略有增长或相近,其中处理8的污染率最低、死亡率最高,分别为19.6%、35.2%。成活率最高的为处理7,为58.8%。
消毒时间对于灭菌效果有较大的影响,为了获得较低的污染率,可适当延长消毒时间。鹅掌楸作为木本植物,杂菌污染严重,其内生菌较活跃,培养20 d时污染增加,内生菌污染所导致。在试验过程中,外植体污染的症状大多为出现霉点或菌丝,这是典型的内生菌污染现象。处理5~处理8的培养基中均添加了内吸性灭菌剂多菌灵,相同消毒时间,外植体污染率在接种10、20 d时较处理1~处理4的低,表明多菌灵对内生菌污染有明显的抑制作用。结合外植体的成活率考虑,处理7为消毒最佳方案,即叶柄用1 g/L的HgCl2溶液消毒9 min ,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中可以获得较好的效果。
2.2不同处理对愈伤组织诱导的影响
将无菌材料接入处理9~处理17的培养基中,观察发现,部分叶柄接种7 d后,一端或两端膨大,或整个均匀变粗(图1),14 d后,部分叶柄切口处能形成绿色致密颗粒状愈伤组织(图2),随着培养时间延长,愈伤组织不断增殖(图3)。培养45 d后,所有处理组合中均诱导出愈伤组织,且大部分诱导的愈伤组织首先出现在切口处,然后不断地增殖。
正交试验结果(表4)表明,影响外植体愈伤组织诱导率因素的主次顺序是基本培养基、6-BA、NAA、2,4-D,最佳组合为A1B1C3D3,由于B因素对愈伤组织诱导率影响最小,B因素取3水平时,愈伤组织平均诱导率最高,则本试验中愈伤组织诱导率最佳组合是A1B3C3D3,即1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D+2.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
3讨论
1)为了克服鹅掌楸内生菌污染问题,本研究使用1 g/L的HgCl2溶液进行表面消毒外,还在培养基中添加2 g/L 50%多菌灵可湿性粉剂措施来进行消毒,取得一定的效果,培养20 d污染趋于稳定,成活率为58.8%。对于大规模生产来说,外植体成活率还是比较低,会增加生产成本。因此,木本植物材料的消毒问题有待进一步探讨。
2)培养物的褐变往往会影响培养的效果。鹅掌楸属多年生木本植物,在培养的过程中材料极易褐化[8],本研究中虽然在培养基中加入了柠檬酸,外植体和愈伤组织在培养过程中仍观察到褐变现象。对于鹅掌楸组织培养过程中的褐变问题,还需要进一步研究。
参考文献:
[1] 卓丽环,陈龙清.园林树木学[M].北京:中国农业出版社,2004.
[2] 曹娓,姜卫兵,翁忙玲. 鹅掌楸及其在园林绿化中的应用[J],中国农学通报,2007,23(8):319-321.
[3] 张富云,赵燕.鹅掌楸属植物研究进展[J].广西农业科学,2005,20(5):1045-1046.
[4] 蒋泽平,梁珍海,李劲,等.杂交鹅掌楸的离体培养和植株再生研究[J].江苏林业科技,2004,31(6):5-7.
[5] 田敏,李纪元,范正琪,等.杂交鹅掌楸离体培养中器官发生的研究[J].林业科学研究2005,18(5): 546-550.
[6] 陈颖,周统建,曹福亮,等.北美鹅掌楸组培快繁技术体系的建立[J].浙江林业科技,2007,29(6):29-31.
[7] 徐忠传,何俊荣,周静亚,等.多菌灵在黄精根茎无菌培养中的应用[J].生物技术通报,2006(增刊):400-402.
[8]翟晓巧.木本植物组织培养褐化控制策略[J]. 河南林业科技,2008,28(1):38-40.
(责任编辑 屠晶)
摘要:以鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)嫩叶叶柄为外植体,优化了愈伤组织诱导条件。结果表明,叶柄经1 g/L的HgCl2溶液处理9 min,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中培养20 d时,成活率最高,达58.8%;愈伤组织诱导的最佳培养基是1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
关键词:鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.);叶柄;正交试验;灭菌;愈伤组织诱导
中图分类号:S792.21文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)08-1933-03
Optimizing Callus Induction of Liriodendron chinensis Sarg. Petiole
L?譈 Jun-qina,LIU Zhong-bingb,CHEN Lingb
(a.Department of Biological Science and Technology;b. Department of Landscape Architecture, Wuhan Bioengineering Institute, Wuhan 430415, China)
Abstract: To explore the best method of explants disinfection and optimal condition of callus induction, Callus were induced from explants of Liriodendron chinensis petiole. The results showed that when the petiole was treated by 0.1% HgCl2 for 9 min and cultivated in MS medium with 2 g/L 50% carbendazim, Wp has the lowest contamination rate of 41.2%. The optimal formula of callus induction was 1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D + 2.0 mg/L 6-BA +0.15 mg/L NAA with the rate of callus induction of 74.37%.
Key words: Liriodendron chinensis Sarg.;petiole;orthogonal test;sterilization; callus induction
鹅掌楸(Liriodendron chinensis Sarg.)为木兰科鹅掌楸属落叶乔木[1],其植物树干端直叶形奇特,花大而美丽,成为珍贵的观赏植物,在园林中多作为行道树和景观树。同时,鹅掌楸材质细致、不易干裂变形、纹理漂亮,可作为优质木材树种[2]。此外,鹅掌楸的树皮可入药、祛风湿,具有较高的药用价值及经济价值,其深度开发利用前景广阔[3]。为保护和利用该珍稀树种,需要建立鹅掌楸组织培养繁殖体系,高效繁殖鹅掌楸对扩大种群优势以及开发利用具有重要意义,蒋泽平等[4]、田敏等[5]、陈颖等[6]利用鹅掌楸冬芽、叶片、种子为外植体,均获得了愈伤组织、再生器官或植株,但利用叶柄进行离体再生,诱导愈伤组织的试验未见报道。本研究以鹅掌楸叶柄为外植体,利用正交试验优化了鹅掌楸愈伤组织诱导条件,为其高效快繁、遗传改良提供了参考。
1材料与方法
1.1材料
鹅掌楸枝条上萌发的幼叶叶柄采自武汉生物工程学院校园,为10年生、无病毒、生长健壮的鹅掌楸。
1.2方法
1.2.1外植体的消毒将外植体置于流水下冲洗干净,采用75%乙醇消毒5 s,无菌水冲洗3次后置于1 g/L的HgCl2溶液中消毒7~10 min,晃动容器使叶柄充分与溶液接触,再用无菌水冲洗5次,然后将叶柄剪成大小为0.5~1.0 cm组织块,分别接种到MS基本培养基和含2 g/L 50%多菌灵的MS基本培养基[7],试验设计见表1。培养室温度(25±2)℃,光照时间12 h/d,光照度2 000~3 000 lx。在培养10、20 d后观察外植体污染、死亡以及成活情况,并统计污染率、死亡率及成活率。
1.2.2愈伤组织的诱导为了优化鹅掌楸叶柄愈伤组织诱导条件,采用L9(34)正交试验,其因素与水平见表2。培养基中蔗糖为3.0%,琼脂为0.7%,pH 5.8,为防止褐化,添加了80 mg/L的柠檬酸。每组处理接种一定量的无菌材料,重复3次。从第七天后开始观察愈伤组织诱导情况,45 d后统计诱导率。
2结果与分析
2.1不同消毒处理对外植体的影响
不同消毒处理的外植体在培养初期,污染率、死亡率总体趋势是随着消毒时间的延长,污染率降低,而死亡率增加(表3)。培养10 d时,污染率最低、死亡率最高均为处理8,分别为5.9%、33.3%。成活率最高的为处理3,成活率为74.8%;培养20 d时,污染率较10 d时大幅增长,死亡率略有增长或相近,其中处理8的污染率最低、死亡率最高,分别为19.6%、35.2%。成活率最高的为处理7,为58.8%。
消毒时间对于灭菌效果有较大的影响,为了获得较低的污染率,可适当延长消毒时间。鹅掌楸作为木本植物,杂菌污染严重,其内生菌较活跃,培养20 d时污染增加,内生菌污染所导致。在试验过程中,外植体污染的症状大多为出现霉点或菌丝,这是典型的内生菌污染现象。处理5~处理8的培养基中均添加了内吸性灭菌剂多菌灵,相同消毒时间,外植体污染率在接种10、20 d时较处理1~处理4的低,表明多菌灵对内生菌污染有明显的抑制作用。结合外植体的成活率考虑,处理7为消毒最佳方案,即叶柄用1 g/L的HgCl2溶液消毒9 min ,接种至添加2 g/L 50%多菌灵的MS培养基中可以获得较好的效果。
2.2不同处理对愈伤组织诱导的影响
将无菌材料接入处理9~处理17的培养基中,观察发现,部分叶柄接种7 d后,一端或两端膨大,或整个均匀变粗(图1),14 d后,部分叶柄切口处能形成绿色致密颗粒状愈伤组织(图2),随着培养时间延长,愈伤组织不断增殖(图3)。培养45 d后,所有处理组合中均诱导出愈伤组织,且大部分诱导的愈伤组织首先出现在切口处,然后不断地增殖。
正交试验结果(表4)表明,影响外植体愈伤组织诱导率因素的主次顺序是基本培养基、6-BA、NAA、2,4-D,最佳组合为A1B1C3D3,由于B因素对愈伤组织诱导率影响最小,B因素取3水平时,愈伤组织平均诱导率最高,则本试验中愈伤组织诱导率最佳组合是A1B3C3D3,即1/2 MS+0.2 mg/L 2,4-D+2.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA,诱导率达74.37%。
3讨论
1)为了克服鹅掌楸内生菌污染问题,本研究使用1 g/L的HgCl2溶液进行表面消毒外,还在培养基中添加2 g/L 50%多菌灵可湿性粉剂措施来进行消毒,取得一定的效果,培养20 d污染趋于稳定,成活率为58.8%。对于大规模生产来说,外植体成活率还是比较低,会增加生产成本。因此,木本植物材料的消毒问题有待进一步探讨。
2)培养物的褐变往往会影响培养的效果。鹅掌楸属多年生木本植物,在培养的过程中材料极易褐化[8],本研究中虽然在培养基中加入了柠檬酸,外植体和愈伤组织在培养过程中仍观察到褐变现象。对于鹅掌楸组织培养过程中的褐变问题,还需要进一步研究。
参考文献:
[1] 卓丽环,陈龙清.园林树木学[M].北京:中国农业出版社,2004.
[2] 曹娓,姜卫兵,翁忙玲. 鹅掌楸及其在园林绿化中的应用[J],中国农学通报,2007,23(8):319-321.
[3] 张富云,赵燕.鹅掌楸属植物研究进展[J].广西农业科学,2005,20(5):1045-1046.
[4] 蒋泽平,梁珍海,李劲,等.杂交鹅掌楸的离体培养和植株再生研究[J].江苏林业科技,2004,31(6):5-7.
[5] 田敏,李纪元,范正琪,等.杂交鹅掌楸离体培养中器官发生的研究[J].林业科学研究2005,18(5): 546-550.
[6] 陈颖,周统建,曹福亮,等.北美鹅掌楸组培快繁技术体系的建立[J].浙江林业科技,2007,29(6):29-31.
[7] 徐忠传,何俊荣,周静亚,等.多菌灵在黄精根茎无菌培养中的应用[J].生物技术通报,2006(增刊):400-402.
[8]翟晓巧.木本植物组织培养褐化控制策略[J]. 河南林业科技,2008,28(1):38-40.
(责任编辑 屠晶)