沙棘茎段组织培养体系优化研究

王　莉, 徐慧霞，郭　雪，郭　颖，阮成江

(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116605)



沙棘茎段组织培养体系优化研究

王莉, 徐慧霞，郭雪，郭颖，阮成江

(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116605)

以“实优一号”沙棘品种的一年生茎段为材料，利用0.1 % HgCl2对其进行不同时间的表面消毒处理，并经过启动培养后，将生长健壮的茎段培养于含不同植物激素质量浓度配比的WPM生根培养基中，以期优化沙棘幼嫩茎段的表面消毒条件以及生根条件。结果显示，利用0.1 % HgCl2处理7 min，沙棘茎段成活率最高(100 %)且无污染，为最佳的茎段表面消毒条件。此外，与其他激素质量浓度配比相比，在添加0.5 mg·L-1IBA的生根培养基中，茎段分化出1～3条短粗的根，生根率最高(60 %)。

沙棘；茎段；消毒条件；激素；生根率

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)是经济和生态价值双优的灌木或小乔木树种，在中国主要分布于华北、西北、西南等地[1]。由于沙棘具备众多的优良特性，近几年来，已经在食品、化妆品、医药、生态保护等领域得到广泛的应用。随着沙棘资源开发力度的加大以及生态环境建设对沙棘良种苗木需求量的大幅增加[2]，如何快速规模化繁育沙棘苗木成为迫切需要解决的问题。然而目前沙棘的繁殖仍然以幼嫩枝条的扦插和种子繁殖为主[3]，嫩枝扦插需要较多的母体植株，且易受病毒的侵染，而种子繁殖在生产实践中又难以保持优良品种的特性，这些均限制了沙棘的快繁和优良新品种的培育，成为沙棘良种繁育推广的障碍[4]。众多实践证明，植物组织培养是实现苗木快繁以及规模化生产的主要途径之一，同时也是开展种质资源保存以及遗传育种研究的重要前提。

近几十年来，对沙棘组织培养的研究已有很多报道[5-9]，然而不同研究者的繁殖效率却相差较大，快繁体系依然不够健全。针对沙棘快繁中存在的外植体消毒难以及生根率较低的问题，本研究以“实优一号”沙棘品种的一年生茎段为材料，进行表面消毒条件和生根条件的优化，进而建立最佳的沙棘茎段组织培养体系，为构建完善的沙棘快繁体系提供关键技术支持。

1　材料与方法

1.1茎段的前处理

于11月份取田间生长的 “实优一号”沙棘品种一年生休眠枝条，将其剪成带休眠芽的3～5 cm茎段。

1.2茎段的表面消毒

将剪好的茎段放在流动的自来水下冲洗4 h，然后用75 %酒精对茎段消毒30 s，用无菌蒸馏水冲洗3次。再用0.1 % HgCl2对茎段进行消毒并保持不断振荡，分别设置3个处理组，即消毒6.5 min、7 min 和7.5 min，每个处理组30株茎段。最后用无菌蒸馏水冲洗5次，并将茎段表面的水分用无菌滤纸吸干。

1.3茎段的接种及启动培养

将上述不同消毒时间处理后的3组沙棘茎段(每组30株茎段)进行无菌接种，培养在添加1 mg·L-1BAP、0.01 mg·L-1IBA和0.03 mg·L-1GA且包含7 g·L-1蔗糖和30 g·L-1琼脂的SBM培养基中[9]。每组共接种10瓶，每个培养瓶接种3株茎段。接种后将培养瓶置于温度为(25±1) ℃、光强27～36 μmol·m-2·s-1、光暗周期18L:6D的培养室中。15 d后统计3个消毒处理组中茎段的成活率、死亡率和污染率。

1.4茎段的生根培养

经过启动培养后，从生长健壮的茎段中选取60株健康个体，完全随机分为4组(每组15株)并分别接种于添加4种不同激素配比(即未添加激素、添加0.2 mg·L-1IBA、0.5 mg·L-1IBA、1 mg·L-1IAA + 0.5 mg·L-1IBA)的WPM生根培养基(包含30 mg·L-1活性炭和16 g·L-1琼脂)中[9]。每种培养基类型共15瓶，其中每个培养瓶接种1株茎段。接种后将其置于温度为(25±1)℃、光强27～36 μmol·m-2·s-1、光暗周期16L:8D 的培养室中培养。培养期间观察各激素质量浓度配比下茎段的生根情况，并于培养30 d后统计茎段的生根率。

2　结果与分析

2.1沙棘茎段的表面消毒条件优化和启动培养

接种培养3 d后，一些茎段的侧芽开始萌发。7 d后，萌发长出的无菌苗均生长旺盛(如图1)。培养15 d后，在0.1 % HgCl2消毒7 min的处理组中沙棘茎段的成活率为100 %，高于6.5 min处理组(80 %)和7.5 min处理组(76.67 %)。而消毒7 min和7.5 min处理组没有杂菌污染，低于消毒6.5 min处理组的污染率(见表1)。可见0.1 % HgCl2消毒7 min条件下，沙棘茎段成活率最高且污染率低。

图1　在SBM培养基上，沙棘茎段的侧芽萌发长出无菌苗

消毒时间/min接种数/株成活数/株污染数/株死亡数/株成活率/%污染率/%6.53024338010730300010007.530230776.670

2.2沙棘茎段的生根条件优化

选取生长健壮的茎段并接种在4种不同激素配比的WPM生根培养基中。培养15 d后，发现在添加0.5 mg·L-1IBA的生根培养基中茎段分化出浅黄色的根。培养30 d后，在添加不同激素质量浓度配比的生根培养基中沙棘茎段的生根情况出现明显差异(见表2)。其中在添加0.5 mg·L-1IBA的生根培养基中，一些茎段分化出1～3条主根，根短粗，有的先形成一条主根再由主根进一步分化成丛生根系，生根率最高(60 %)(如图2)。在添加0.2 mg·L-1IBA和添加1 mg·L-1IAA + 0.5 mg·L-1IBA的生根培养基中，茎段的生根率较低，多数茎段只产生1条白细状的主根。在未添加激素的生根培养基中，所有的茎段均没有生根。

表2　不同激素质量浓度配比对沙棘一年生茎段生根的影响

图2　在含有0.5 mg·L-1 IBA的WPM生根培养基中，沙棘茎段分化出短粗的根或分化成丛生根系(白色箭头所示)

3　讨　论

诱导有利于植株成活的根系分化将是木本植物生根培养要解决的一个关键问题。一些木本植物如松树、杨树等再生植株的生根诱导过程中，植物激素的效果显著[10]。同时，在沙棘的生根诱导中激素也表现出较好的促进生根效果[6-8,11-13]。但是这些诱导生根的材料多数是子叶、下胚轴、胚根、茎尖和叶片的再生植株以及诱导的愈伤组织。通过愈伤组织诱导生根的组培苗一般较难存活。子叶、下胚轴、胚根、茎尖和叶片的再生植株的诱导生根率虽然较高，但是再生植株的形成也需要消耗一些时间。然而经过启动培养后选取生长健壮的茎段直接进行生根诱导能显著推进沙棘的快繁进度，有助于建立完善的工厂化生产快繁体系。Lummerding[9]报道了沙棘茎段在不添加激素的WPM生根培养基中生根，且最大生根率约为30～40 %。与Lummerding的报道不同的是，本研究发现在不添加激素的WPM生根培养基中沙棘茎段没有生根，在含有0.5 mg·L-1IBA的生根培养基中茎段的生根率达到60 %。可见，添加合适激素质量浓度配比的生根培养基有助于提高沙棘一年生茎段的生根率。在本研究的基础上，未来需要使用更多种类的激素以及优化激素质量浓度配比来进一步提高生根率，使之达到90 %以上。

4　结　语

本研究对“实优一号”沙棘品种一年生茎段的表面消毒条件以及影响其生根的植物激素质量浓度配比进行了优化研究。结果表明，沙棘一年生茎段的最佳表面消毒条件为利用0.1 % HgCl2消毒7 min；诱导沙棘一年生茎段生根的最佳激素质量浓度配比为0.5 mg·L-1IBA。

[1] 赵汉章. 俄罗斯沙棘育种概况与我国沙棘育种现状和展望 [J]. 世界林业研究, 1997(2): 65-71.

[2] 王琳, 冯建菊, 蒋学玮. 沙棘植物资源的综合利用 [J]. 北方园艺, 2002(6): 24-25.

[3] 朱健. 经济林基地技术手册 [M]. 西安: 陕西科学技术出版社, 1990.

[4] 单金有. 良种沙棘以苗繁苗扦插试验简报 [J]. 林业科技通讯, 1996 (12): 24-25.

[5] 孙兰英. 沙棘组织培养与植株再生研究 [J]. 国际沙棘研究与开发, 2004, 2(2): 28-30.

[6] 康冰, 张广军, 吕月珍, 等. 俄罗斯大果沙棘组织培养技术研究 [J]. 西北农林科技大学学报, 2002, 30(6): 162-166.

[7] 郭春华, 徐玉霞. 沙棘优良品系茎尖组织培养技术初探 [J]. 沙棘, 2000, 13(1): 26-27.

[8] 周松坤, 宋西德, 张宗勤, 等. 良种沙棘“实优一号”组织培养研究 [J]. 西北林学院学报, 2006, 21(3): 67-71.

[9] LUMMERDING P. Micropropagation protocol development for sea buckthorn (Hippophae rhamnoides) selections for commercial orchard production [R]. Canada: Agri-Food innovation Fund Project-Final Report, 2001.

[10] 陈正华. 木本植物组织培养及其应用 [M]. 北京: 高等教育出版社, 1986.

[11] 徐虹, 王俊峰. 沙棘组织培养技术研究现状及存在问题 [J]. 沙棘, 1999, 12(1): 11-13.

[12] SRISKANDARAJAH S, LUNDQUIST P-O. High frequency shoot organogenesis and somatic embryogenesis in juvenile and adult tissues of sea buckthorn (HippophaerhamnoidesL.) [J]. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 2009, 99: 259-268.

[13] YAO Y. Micropropagation of sea buckthorn (HippophearhamnoidesL.) [J]. Agricultural Science in Finland, 1995, 4: 503-512.

(责任编辑邹永红)

Optimization Studies on the Tissue Culture for Nodal Segments of Sea Buckthorn (HippophaerhamnoidesL.)

WANG Li, XU Hui-xia, GUO Xue, GUO Ying, RUAN Cheng-jiang

(School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

To optimize surface sterilization conditions and rooting conditions of annual nodal segments in sea buckthorn, the annual young nodal segments of "Shiyou No. 1" strain were surface-sterilized with 0.1 % HgCl2for different time before incubation. After initiation culture, the vigorous and healthy nodal segments were incubated in WPM rooting medium supplemented with different concentration ratios of plant hormones. The results showed that under 7 min treatment using 0.1 % HgCl2, the survival rate of nodal segments was the highest (100 %) and there was no pollution. The 7 min treatment is the optimal surface sterilization condition for nodal segments. In addition, compared with other concentration ratio of hormones, healthy nodal segments differentiated 1～3 stubby roots in the rooting medium supplemented with 0.5 mg·L-1IBA, have the highest rooting rate (at a frequency of 60 %).

sea buckthorn; nodal segments; sterilization conditions; hormones; rooting rate

2096-1383(2016)05-0466-03

2016-04-21；最后

2016-05-19

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC201502070401)；大连民族大学人才启动基金资助项目(0701-110049)。

王莉(1983-)，女，山西朔州人，讲师，博士，主要从事木本油料植物功能基因组学研究。

S793.6

A