紫苏草试管开花的研究

桂毓　李双跃　刘艳军　杨静慧　于俊生

摘 要：为了建立紫苏草离体试管开花体系，本试验以紫苏草种子无菌苗为外植体，通过对培养基中激素及营养水平的调整、采用低温处理和PEG的使用，从中找到离体开花的最适条件。结果表明：植物激素影响紫苏草试管花形成发育，采用MS附加6-BA 1.0 mg·L-1和IAA0.5 mg·L-1对于紫苏草试管苗开花的诱导效率最高； 采用10 ℃低温处理2 d对试管苗开花率有提高作用；培养基中营养水平不同对开花有影响，半量MS培养基利于试管开花；在培养基中加入10%PEG-6000可以提高开花率和开花质量。

关健词： 紫苏草；PEG-6000；试管开花；培养基

中图分类号：S636.9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.11.002

试管开花是利用组织培养技术使得组培植物在离体环境下开花的一种现象。离体试管开花一般不受季节变化的影响，可以控制植物在一定条件下随时进入开花期。目前有关组培材料离体开花的报道已经很多，其中有一些是在进行植物组织培养中偶尔发现的，有些是有目的诱导的[1-8]。本试验以紫苏草试管苗为对象，寻找控制其离体开花的培养条件，主要目的是为研究其花期生理与调控奠定基础，也为研究植物成花机制提供一个良好的试验平台。同时也可以进行紫苏草试管花卉的开发，带动相关产业的发展[9-14]。

1 材料和方法

1.1 材 料

紫苏草Perilla nankinensis种子购自天津市曹庄花卉市场。

1.2 紫苏草无菌苗的制备

取紫苏草的种子，从中挑选饱满、无病虫害的种子在超净工作台中进行消毒处理。先用浓度为70%的乙醇将种子打湿30 s，倒掉酒精后，采用40%的安替富民浸泡消毒10 min，倒掉消毒液后用无菌水反复冲洗3～5次，每次洗10 min，然后将消毒好的种子播种在事先准备好的1/2 MS培养基上进行无菌苗的培养。具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度1 500～2 000 lx。

1.3 不同浓度的BA与IAA对紫苏草试管开花的影响试验

当紫苏草试管苗长到3～5 cm时，用剪刀在超净台中剪下根以上部位，然后将其接种到含有不同浓度的BA与IAA的MS培养基上，每种培养基中都含有30 g·L-1的蔗糖和6.8 g·L-1琼脂粉，pH值调到5.8. 具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度2 000 lx。在培养期间观察植株生长情况并随时进行试验记录，在培养70 d时对每个处理进行开花率的统计。

1.4 低温的处理

切取无菌苗接于以MS为基本培养基，加入相同的1.0 mg·L-1 6-BA和IAA0.5 mg·L-1激素，并添加7.0 g·L-1琼脂粉和30 g·L-1的蔗糖，在10 ℃和15 ℃低温下分别处理1，2，3 d后，再进行开花诱导，每天光照24 h，光照强度2 000 lx。在培养期间观察植株生长情况并随时进行试验记录，在培养70 d时对每个处理进行开花率的统计。

1.5 培养基中无机盐的含量对紫苏草试管开花的影响试验

将用于紫苏草试管开花的MS培养基中无机盐含量分别设成1，1/2，1/4和1/8，并在培养基中添加相同的1.0 mg·L-1 6-BA和IAA0.5 mg·L-1激素和30 g·L-1的蔗糖、6.8 g·L-1琼脂粉，pH值调到5.8，每个处理50株。培养温度为25 ℃，每天光照24 h，光照强度2 000 lx。70 d左右统计开花率。

1.6 PEG-6000的处理

采用1/2 MS为基本培养基，其中添加相同的1.0 mg·L-1 6-BA和IAA0.5 mg·L-1激素和30 g·L-1的蔗糖、6.8 g·L-1琼脂粉，pH值调到5.8，并在上述培养基中分别加入浓度为0%，5%， 10%， 15%的PEG-6000， 将紫苏草的无菌苗接种到上面进行离体开花的诱导。具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度2 000 lx。在培养期间观察植株生长情况并随时进行试验记录，在培养70 d时对每个处理进行开花率的统计。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的BA与IAA对紫苏草试管开花的影响

紫苏草试管苗在不添加任何激素的培养基处理中虽然能够正常生长但都没有开花现象，说明激素是紫苏草开花的必须条件。但在1.5 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 IAA与0 mg·L-1 6-BA+1.0 mg·L-1 IAA的处理中也没有出现开花现象，这说明紫苏草必须在适合的分裂素与生长素下才能开花。从表1可以看出，在1.0 mg·L-1 6-BA +1.0 mg·L-1 IAA组合培养基上诱导试管开花率最高，达到62%。但在1.0 mg·L-1 6-BA+ 0.5 mg·L-1 IAA组合培养基上诱导试管开花率虽然较低，但在较短时间内即可实现正常开花，IAA虽然能促进试管苗的开花，但会拖延开花时间，分析其原因可能是由于较高浓度的IAA会诱导植株过早生根，从而消耗植株养分，降低开花的速度，导致开花延后，因此在实际生产中应选定适合的IAA浓度。在本试验中，1.0 mg·L-1 6-BA+ 0.5 mg·L-1 IAA组合培养基虽然也产生过早生根现象，但在40 d左右即可达到较高的开花率，因此确定为最适合诱导开花的浓度。

2.2 低温处理对紫苏草试管开花的影响

适合的低温处理能够提高紫苏草试管开花率，从试验结果可以看出，10 ℃处理的效果明显好于15 ℃处理，15 ℃处理的开花率还略低于正常培养的数值，分析其原因，说明10 ℃处理对植株的生理产生了一定的影响，从而诱发了植株成花机制的运行；从低温处理时间上看，在处理2 d的效果最好，过短或过长都不理想，时间短达不到低温处理的目的，时间过长则造成对植物的伤害，影响植株正常生长。因此在10 ℃处理2 d的情况下，紫苏草试管开花的效果最好。

2.3 培养基中无机盐的含量对紫苏草试管开花的影响

培养基中无机盐的含量对植物的生长可以起到两方面的影响，一是渗透压的调节，二是对植物营养的影响。从表3的数据可以看出，其对紫苏草离体开花也有影响。从开花率来看，1/2 MS处理获得的开花率最高，而MS最低。说明低渗透压利于试管开花，但过低则开花率下降，分析原因可能是过低渗透压的培养基营养不足，不能很好地满足植物开花需要，因此，应根据具体情况调整培养基的渗透压，如组培苗健壮，营养充足时可进一步降低无机盐用量，从而提高试管开花率。

2.4 PEG-6000对紫苏草试管开花的影响

PEG-6000能够提高紫苏草试管开花率，几乎每个处理都能达到80%以上。从开花质量来看，在培养基中加入PEG-6000后，植株开始生长健壮，花色鲜艳，但随着培养时间的延长，20 d左右植株生长开始出现不正常，一是生长缓慢，并有个别植株出现萎蔫现象，尤其在较高浓度PEG-6000处理的植株表现突出，分析原因可能是植株在长时间高渗透压作用下出现了生理干旱现象，因此在选择采用PEG-6000来提高植物试管开花效率时，一定要选择好使用浓度和正确的处理时间，否则会导致培养的失败。综上所述，在紫苏草进行试管开花诱导中应采用10%PEG-6000处理，时间为20 d的效果最好。

3 讨 论

3.1 细胞分裂素对植物离体开花的影响

在本试验中，采用植物细胞分裂素6-BA来进行紫苏草的试管开花诱导，试验结果显示，采用6-BA进行诱导收效显著，说明6-BA对紫苏开花有促进作用，因为植物在进行花芽分化时，细胞分裂素是必不可少的，而6-BA的使用正好补充了其自身激素合成的不足；另外在本试验中，笔者还发现在配合使用一定量的生长素时则更能使开花效率大大提高，这也进一步说明植物在进行分化时，生长素与分裂素在适当的配比下才能发挥作用。

3.2 低温对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用低温处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当的低温有利于试管开花。植物在离体环境下一般生长会受到严重的影响，最为明显的是对植物生长周期的影响，在自然条件下，植物开花往往要经历一个低温过程，在多年生植物上表现尤为明显，如一些植物的花芽分化需要低温进行春化作用，在一些草本植物中低温也能促进植株尽早进入生殖生长阶段，因此，在离体培养条件下，对培养植物进行一定时间的低温处理也能促进其成花机制的运行[15-16]。虽然如此，也并不能说明所有植物都适合低温处理，另外，处理时间及温度一定要反复试验，以找到适合的条件，否则不但不能促进植株开花，还会使植株的正常生长受到影响。

3.3 PEG-6000处理对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用PEG-6000处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当浓度PEG-6000处理有利于试管开花。通过在培养基中加入渗透压调节物质PEG-6000，人为造成培养植物的生理干旱。在自然环境中，干旱可以诱发植物提早开花，尤其一些一年生植物，因此在组培中通过模拟自然干旱，在培养基中加入PEG-6000，目的是促使植株尽早进入开花阶段。在试验中可以看到，适合浓度的PEG-6000处理有利于植株的成花，但浓度过高，培养时间过长都不利于试管开花培养，因此在实际应用时应慎用此处理，必要时，则进行一段干旱处理后，再转到正常培养基上进行恢复，否则会在植株诱导开花后出现植物生长停滞，甚至死亡。

4 结 论

通过对紫苏草试管开花的相关因素的试验研究，将理想的紫苏草试管开花的条件及方法总结如下。

（1）取紫苏草的种子用浓度为70%的乙醇将种子打湿30 s，采用40%的安替富民浸泡消毒10 min，然后将消毒好的种子播种在事先准备好的1/2 MS培养基上进行无菌苗的培养。具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度1 500～2 000 lx。

（2）切取上述培养的紫苏草无菌苗接于以1/2 MS为基本培养基，添加7.0 g·L-1琼脂粉和30 g·L-1的蔗糖，另外加入两种植物激素（6-BA浓度设置为1.0 mg·L-1，IAA为0.5 mg·L-1），再附加PEG-6000（使用浓度为10%），先在10 ℃下培养2 d后，再在24 ℃的培养条件下，每天光照24 h，光照强度2 000 lx 进行开花培养，70 d左右时间可以获得100%的开花率。

参考文献：

[1] 赵大中，雍伟东，种康，等.高等植物开花研究现状简述[J].植物学通报，1999，16（2）：157-162.

[2] 陈永宁.试管开花植物名录（续编）[J].植物生理学通讯，1995，31（4）：318-320.

[3] Goh C J. Production of flowering orchid seedlings and plant lets[J].Malayan Orchid Rev，（Singapore），1996，30：27-29.

[4] 孙宁，张磊，赵新海，等. 离子注入对凤仙试管苗组织培养和成花的影响[J]. 华北农学报， 2009（3）： 159-161.

[5] 李双跃，曹洋，黄俊轩，等.常夏石竹试管开花的研究[J].北方园艺，2012（15）：139-141.

[6] 王光远，许智宏，蔡德发.铁皮石斛的离体开花[J].中国科学（C辑），1997，27（3）：229-234.

[7] 陈肖英.霍山石斛试管开花研究[D].广州：华南师范大学，2003.

[8] Duan X， Yazawa S. Floral induction and development in Phalaenopsis in vitro [J]. Plant Cell，Tissue and Organ Culture，1995，43：71-74.

[9] 张卫明，刘秀月.紫苏叶的成分分析及利用初探[J].中国野生植物资源， 1998， 17（2）： 32-33.

[10] 韩丽，李福臣，刘洪富，等.紫苏的综合开发利用[J].食品研究与开发， 2004， 25（3）： 24-26.

[11] 王素君，张毅功.紫苏的栽培与开发利用[J].河北农业大学学报， 2003（5）： 122-124.

[12] 吴涛，朱玉灵，范泽民.薄荷组培苗的组培快繁技术研究[J].安徽农业科学， 1999， 27（6）： 609-612.

[13] 黄美娟，张蕾，黄海泉. 紫苏的组织培养及快繁技术研究[J]. 北方园艺2008（1）：198-200.

[14] 黄美娟，张蕾，黄海泉.紫苏组织培养及植株再生（简报） [J].亚热带植物科学2007，36（4）：56.

[15] 周国宁，应求是，陈绍云，等.温度对郁金香花芽分化的影响[J].浙江农业学报，1995（7）：146-148.

[16] 王利琳，庞基良，胡江琴，等.温度对植物成花的影响[J].植物学通报，2002，19（2）：176-183.

2.3 培养基中无机盐的含量对紫苏草试管开花的影响

培养基中无机盐的含量对植物的生长可以起到两方面的影响，一是渗透压的调节，二是对植物营养的影响。从表3的数据可以看出，其对紫苏草离体开花也有影响。从开花率来看，1/2 MS处理获得的开花率最高，而MS最低。说明低渗透压利于试管开花，但过低则开花率下降，分析原因可能是过低渗透压的培养基营养不足，不能很好地满足植物开花需要，因此，应根据具体情况调整培养基的渗透压，如组培苗健壮，营养充足时可进一步降低无机盐用量，从而提高试管开花率。

2.4 PEG-6000对紫苏草试管开花的影响

PEG-6000能够提高紫苏草试管开花率，几乎每个处理都能达到80%以上。从开花质量来看，在培养基中加入PEG-6000后，植株开始生长健壮，花色鲜艳，但随着培养时间的延长，20 d左右植株生长开始出现不正常，一是生长缓慢，并有个别植株出现萎蔫现象，尤其在较高浓度PEG-6000处理的植株表现突出，分析原因可能是植株在长时间高渗透压作用下出现了生理干旱现象，因此在选择采用PEG-6000来提高植物试管开花效率时，一定要选择好使用浓度和正确的处理时间，否则会导致培养的失败。综上所述，在紫苏草进行试管开花诱导中应采用10%PEG-6000处理，时间为20 d的效果最好。

3 讨 论

3.1 细胞分裂素对植物离体开花的影响

在本试验中，采用植物细胞分裂素6-BA来进行紫苏草的试管开花诱导，试验结果显示，采用6-BA进行诱导收效显著，说明6-BA对紫苏开花有促进作用，因为植物在进行花芽分化时，细胞分裂素是必不可少的，而6-BA的使用正好补充了其自身激素合成的不足；另外在本试验中，笔者还发现在配合使用一定量的生长素时则更能使开花效率大大提高，这也进一步说明植物在进行分化时，生长素与分裂素在适当的配比下才能发挥作用。

3.2 低温对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用低温处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当的低温有利于试管开花。植物在离体环境下一般生长会受到严重的影响，最为明显的是对植物生长周期的影响，在自然条件下，植物开花往往要经历一个低温过程，在多年生植物上表现尤为明显，如一些植物的花芽分化需要低温进行春化作用，在一些草本植物中低温也能促进植株尽早进入生殖生长阶段，因此，在离体培养条件下，对培养植物进行一定时间的低温处理也能促进其成花机制的运行[15-16]。虽然如此，也并不能说明所有植物都适合低温处理，另外，处理时间及温度一定要反复试验，以找到适合的条件，否则不但不能促进植株开花，还会使植株的正常生长受到影响。

3.3 PEG-6000处理对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用PEG-6000处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当浓度PEG-6000处理有利于试管开花。通过在培养基中加入渗透压调节物质PEG-6000，人为造成培养植物的生理干旱。在自然环境中，干旱可以诱发植物提早开花，尤其一些一年生植物，因此在组培中通过模拟自然干旱，在培养基中加入PEG-6000，目的是促使植株尽早进入开花阶段。在试验中可以看到，适合浓度的PEG-6000处理有利于植株的成花，但浓度过高，培养时间过长都不利于试管开花培养，因此在实际应用时应慎用此处理，必要时，则进行一段干旱处理后，再转到正常培养基上进行恢复，否则会在植株诱导开花后出现植物生长停滞，甚至死亡。

4 结 论

通过对紫苏草试管开花的相关因素的试验研究，将理想的紫苏草试管开花的条件及方法总结如下。

（1）取紫苏草的种子用浓度为70%的乙醇将种子打湿30 s，采用40%的安替富民浸泡消毒10 min，然后将消毒好的种子播种在事先准备好的1/2 MS培养基上进行无菌苗的培养。具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度1 500～2 000 lx。

（2）切取上述培养的紫苏草无菌苗接于以1/2 MS为基本培养基，添加7.0 g·L-1琼脂粉和30 g·L-1的蔗糖，另外加入两种植物激素（6-BA浓度设置为1.0 mg·L-1，IAA为0.5 mg·L-1），再附加PEG-6000（使用浓度为10%），先在10 ℃下培养2 d后，再在24 ℃的培养条件下，每天光照24 h，光照强度2 000 lx 进行开花培养，70 d左右时间可以获得100%的开花率。

参考文献：

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[12] 吴涛，朱玉灵，范泽民.薄荷组培苗的组培快繁技术研究[J].安徽农业科学， 1999， 27（6）： 609-612.

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[14] 黄美娟，张蕾，黄海泉.紫苏组织培养及植株再生（简报） [J].亚热带植物科学2007，36（4）：56.

[15] 周国宁，应求是，陈绍云，等.温度对郁金香花芽分化的影响[J].浙江农业学报，1995（7）：146-148.

[16] 王利琳，庞基良，胡江琴，等.温度对植物成花的影响[J].植物学通报，2002，19（2）：176-183.

2.3 培养基中无机盐的含量对紫苏草试管开花的影响

培养基中无机盐的含量对植物的生长可以起到两方面的影响，一是渗透压的调节，二是对植物营养的影响。从表3的数据可以看出，其对紫苏草离体开花也有影响。从开花率来看，1/2 MS处理获得的开花率最高，而MS最低。说明低渗透压利于试管开花，但过低则开花率下降，分析原因可能是过低渗透压的培养基营养不足，不能很好地满足植物开花需要，因此，应根据具体情况调整培养基的渗透压，如组培苗健壮，营养充足时可进一步降低无机盐用量，从而提高试管开花率。

2.4 PEG-6000对紫苏草试管开花的影响

PEG-6000能够提高紫苏草试管开花率，几乎每个处理都能达到80%以上。从开花质量来看，在培养基中加入PEG-6000后，植株开始生长健壮，花色鲜艳，但随着培养时间的延长，20 d左右植株生长开始出现不正常，一是生长缓慢，并有个别植株出现萎蔫现象，尤其在较高浓度PEG-6000处理的植株表现突出，分析原因可能是植株在长时间高渗透压作用下出现了生理干旱现象，因此在选择采用PEG-6000来提高植物试管开花效率时，一定要选择好使用浓度和正确的处理时间，否则会导致培养的失败。综上所述，在紫苏草进行试管开花诱导中应采用10%PEG-6000处理，时间为20 d的效果最好。

3 讨 论

3.1 细胞分裂素对植物离体开花的影响

在本试验中，采用植物细胞分裂素6-BA来进行紫苏草的试管开花诱导，试验结果显示，采用6-BA进行诱导收效显著，说明6-BA对紫苏开花有促进作用，因为植物在进行花芽分化时，细胞分裂素是必不可少的，而6-BA的使用正好补充了其自身激素合成的不足；另外在本试验中，笔者还发现在配合使用一定量的生长素时则更能使开花效率大大提高，这也进一步说明植物在进行分化时，生长素与分裂素在适当的配比下才能发挥作用。

3.2 低温对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用低温处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当的低温有利于试管开花。植物在离体环境下一般生长会受到严重的影响，最为明显的是对植物生长周期的影响，在自然条件下，植物开花往往要经历一个低温过程，在多年生植物上表现尤为明显，如一些植物的花芽分化需要低温进行春化作用，在一些草本植物中低温也能促进植株尽早进入生殖生长阶段，因此，在离体培养条件下，对培养植物进行一定时间的低温处理也能促进其成花机制的运行[15-16]。虽然如此，也并不能说明所有植物都适合低温处理，另外，处理时间及温度一定要反复试验，以找到适合的条件，否则不但不能促进植株开花，还会使植株的正常生长受到影响。

3.3 PEG-6000处理对植物试管开花的影响

在本试验中，通过采用PEG-6000处理来提高紫苏草试管开花的效率，试验结果显示，适当浓度PEG-6000处理有利于试管开花。通过在培养基中加入渗透压调节物质PEG-6000，人为造成培养植物的生理干旱。在自然环境中，干旱可以诱发植物提早开花，尤其一些一年生植物，因此在组培中通过模拟自然干旱，在培养基中加入PEG-6000，目的是促使植株尽早进入开花阶段。在试验中可以看到，适合浓度的PEG-6000处理有利于植株的成花，但浓度过高，培养时间过长都不利于试管开花培养，因此在实际应用时应慎用此处理，必要时，则进行一段干旱处理后，再转到正常培养基上进行恢复，否则会在植株诱导开花后出现植物生长停滞，甚至死亡。

4 结 论

通过对紫苏草试管开花的相关因素的试验研究，将理想的紫苏草试管开花的条件及方法总结如下。

（1）取紫苏草的种子用浓度为70%的乙醇将种子打湿30 s，采用40%的安替富民浸泡消毒10 min，然后将消毒好的种子播种在事先准备好的1/2 MS培养基上进行无菌苗的培养。具体培养条件为：培养温度为24 ℃，24 h光照，光照强度1 500～2 000 lx。

（2）切取上述培养的紫苏草无菌苗接于以1/2 MS为基本培养基，添加7.0 g·L-1琼脂粉和30 g·L-1的蔗糖，另外加入两种植物激素（6-BA浓度设置为1.0 mg·L-1，IAA为0.5 mg·L-1），再附加PEG-6000（使用浓度为10%），先在10 ℃下培养2 d后，再在24 ℃的培养条件下，每天光照24 h，光照强度2 000 lx 进行开花培养，70 d左右时间可以获得100%的开花率。

参考文献：

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