王锋,秦静远,何高社
(杨凌职业技术学院生物工程分院,陕西杨凌712100)
秦岭太白山南方红豆杉组织培养条件研究
王锋,秦静远,何高社
(杨凌职业技术学院生物工程分院,陕西杨凌712100)
研究不同采集时间、不同培养基以及不同植物生长调节剂对太白山南方红豆杉愈伤组织诱导、生长的影响。结果表明,采集时间为5月,以1/2 MS为基础培养基,添加NAA 1.0 mg/L,6-BA 0.5 mg/L的愈伤组织诱导效果好。
太白山;南方红豆杉;组织培养
南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)又名美丽红豆杉,为我国特有的第三纪孑遗植物,现主要分布于长江流域、南岭山脉以及山西、陕西等省,现存资源很少,处于濒危状态,1992年被列为一级珍贵保护树种[1]。
由于红豆杉的提取物紫杉醇具有独特的抗癌机理,美国科学家称紫杉醇是继阿霉素、顺铂以后,被认为是对多种癌症疗效好、副作用小的新型抗癌药物。紫杉醇的市场开发、应用潜力巨大,所以,红豆杉的身价也因此倍增[2]。正因如此,我国的野生红豆杉在短短的十几年中遭到了史无前例的砍伐和破坏,野生存量锐减,有的地区甚至已濒临灭绝。因此,保护现有资源、人工扩大红豆杉资源总量,就成为急需解决的问题,而常规的扦插、播种繁殖手段已不能满足市场需要。植物组织培养技术为这一问题的解决提供了一条有效途径。
当前对南方红豆杉组织培养的研究主要集中在细胞培养和紫杉醇含量的影响因素上[3-5],而营养器官组织培养再生植株方面的研究很少。本研究以太白山南方红豆杉为培养材料,对不同培养基、不同采样时间及不同外源激素组合对枝条离体快繁的影响进行研究,旨在为建立优质的南方红豆杉种苗生产体系及快速繁殖优良品种提供基础材料。
1.1 材料
试验材料采自秦岭太白县靖口镇庙台村,30 a树龄南方红豆杉的当年生嫩枝和前1 a长出的未萌发的休眠枝作为外植体。
1.2 外植体消毒和接种
将试验材料先用流水冲洗40 min,加入少量洗洁精洗涤10 min,再用流水冲洗1 h。转至超净工作台中用75%酒精消毒30 s,无菌水冲洗3~4次。再用10%次氯酸钠+洗洁精2滴,5月采集的嫩枝浸泡消毒15~16 min,8,11月采集的当年生嫩枝和前1 a长出的未萌发的休眠枝浸泡消毒18~20 min。
将浸泡次氯酸钠消毒后的外植体用无菌水冲洗4~5次,转移至无菌托盘上吸干水分,用剪刀剪取2.0~2.5 cm的茎段,每茎段带1~2个腋芽,以形态学下端插入培养基,每瓶接种2~3段。培养条件为光照12 h/d,光照强度1 500 lx,温度(24±1)℃。
1.3 试验设计
1.3.1 基本培养基筛选分别以1/2 MS,MS,B5为基本培养基[6-9],加入6-BA 0.5 mg/L和NAA 1 mg/L,筛选出最佳培养基。
1.3.2 采集时间对外植体生长和愈伤组织诱导的影响分别于5,8,11月采集30 a树龄南方红豆杉的当年生嫩枝和前1 a长出的未萌发的休眠枝作为外植体,接种在3种基本培养基上,分析采集时间对外植体生长和愈伤组织诱导的影响。
1.3.3 不同激素配比对愈伤组织诱导效果的影响
在筛选出的基本培养基上,分别添加不同浓度的NAA,2,4-D,6-BA,分析其对外植体生长和愈伤组织诱导的影响。
1.4 数据统计
接种后每日记录外植体发育情况,统计初愈时间(每处理重复中第1块外植体长出愈伤组织所需时间),计算愈伤组织诱导率。
愈伤组织诱导率=产生愈伤组织外植体个数/(接入外植体个数-被污染外植体个数)×100%。
2.1 基本培养基筛选结果
外植体在1/2 MS,MS和B5这3种培养基上培养结果表明,诱导率由大到小的顺序为1/2 MS>MS>B5;初愈时间先后排序为1/2 MS,B5,MS(表1)。因此,选1/2 MS为最适基本培养基。
表1 外植体愈伤组织诱导情况
2.2 采集时间对外植体生长和愈伤组织诱导的影响
从表1可以看出,5月采集的最好,诱导率高,初愈时间短;11月采集的较好;8月采集的最差。
2.3 不同激素配比对愈伤组织诱导效果的影响
为研究不同激素种类及水平对愈伤组织诱导的影响,选取了11种不同组合激素处理(表2)进行研究。结果显示,在NAA质量浓度为1.0 mg/L,6-BA质量浓度为0.5 mg/L(处理4)时,愈伤组织诱导效果优于其他激素组合处理。在只添加2 mg/L 2,4-D(处理11)的培养基中,其愈伤组织诱导率也远高于除处理4,10以外的其他处理,生长状态及速度也较好。结果表明,NAA质量浓度为1.0 mg/L,6-BA质量浓度为0.5 mg/L时,对愈伤组织的诱导和生长有显著影响。
表2 不同激素配比对愈伤组织诱导的影响
通过基本培养基的筛选,1/2 MS培养基是太白山南方红豆杉茎段培养最适的培养基。本试验中,1/2 MS培养基培养的外植体愈伤组织诱导率高,小苗健壮,褐化程度轻。而在MS和B5培养基中培养的外植体诱导率较低,小苗瘦弱,褐化程度较高。MS培养基较B5培养基效果好一些,这与苏应娟等[6-7]的研究结果一致。1/2 MS培养基是在MS培养基基础上对无机盐成分减半,有机成分不变,褐化程度较轻与此有关。据报道,降低盐浓度可以减少酚类外溢,从而减轻褐变[10-13]。
对不同采集时间对外植体生长和愈伤组织诱导的影响研究表明,3个不同月份采集的外植体中,5月采集效果最好,与已报道的是一致的[14]。这可能与树体本身的生理状态和芽的休眠度有关。
在以1/2 MS为基本培养基的基础上,添加NAA 1.0 mg/L,6-BA 0.5 mg/L的愈伤组织诱导效果好。同时,2,4-D的单独使用,效果也很明显,但有报道认为,2,4-D本身具有致癌活性,不适用于作为药源的南方红豆杉组织培养,适宜浓度的NAA可以替代2,4-D[15]。
[1]包维楷,陈庆恒.中国的红豆杉资源及其开发研究现状与发展对策[J].自然资源,1998(4):375-379.
[2]吴晓庆,奇云.抗肿瘤新药紫杉醇研究进展[J].中国生化药物杂志,1996(3):131-135.
[3]章国瑛,王晓,刘涤,等.南方红豆杉组织培养及紫杉醇的含量测定[J].上海中医药杂志,1996(11):43-44.
[4]杨礼香,周诗毅.南方红豆杉组织培养和紫杉醇含量测定[J].华中师范大学学报(自然科学版),2001,35(4):453-455.
[5]李伯林,赵群华.红豆杉植物愈伤组织的培养及其紫杉醇形成的初探[J].南京大学学报,1995,31(3):424-429.
[6]苏应娟,王艇,杨礼香,等.南方红豆杉芽愈伤组织的诱导和培养[J].中草药,2001,32(7):637-639.
[7]唐道方,刘德华,蒋立文,等.南方红豆杉的组织培养及植株再生研究[J].湖南农业科学,2008(2):21-23.
[8]张宗勤,罗新谈,王喆之,等.红豆杉的愈伤组织诱导及培养研究(初报)[J].西北植物学报,1996,16(5):16-18.
[9]赵芳,倪良,耿征,等.南方红豆杉组织培养研究Ⅰ.愈伤组织诱导和培养条件优化[J].中草药,1999,30(3):213-215.
[10]梅兴国,董妍玲,潘学武.红豆杉细胞继代培养防褐变措施的研究[J].天然产物研究与开发,2001,3(4):8-11.
[11]何碧珠,林义章,郑金贵,等.曼地亚红豆杉离体培养及植株再生[J].福建农林大学学报(自然科学版),2003,32(4):482-485.
[12]何康,樊正球,张湮帆,等.复旦南方红豆杉愈伤组织培养及褐化抑制[J].中国林业产业,2005(12):53-55.
[13]夏铭,吴绛云,张丽梅.红豆杉组织培养中褐变问题的研究[J].生物技术,1996,6(3):18-20.
[14]俞利红.南方红豆杉愈伤组织的诱导、生长及培养条件的研究[J].中国园艺文摘,2013(8):43-45.
[15]张宗勤,杨建英,吴耀武.南方红豆杉组织培养及紫杉醇的产生[J].西北植物学报,1998,18(4):488-492.
Study on Tissue Culture of Taxus chinensis var.mairei of Taibai Mountain in Qinling Mountains
WANGFeng,QINJingyuan,HE Gaoshe
(School ofBioengineering,Yangling Vocational&Technical College,Yangling 712100,China)
The paper studied the influence of different sampling time,different medium,different kinds and concentrations of plant growth regulators on induction,growth of Taxus chinensis var.mairei.The results showed that selecting the shoots as explants in May was suitable.1/2 MS medium containing NAA 1.0 mg/L and 6-BA 0.5 mg/Lcombination was applicable to induce callus out,and grewwell.
Taibai Mountain;Taxus chinensis var.mairei;tissues culture
S791.49
:A
:1002-2481(2017)07-1072-03
10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.07
2017-01-19
杨凌职业技术学院科学研究基金项目(A2013001)
王锋(1982-),男,陕西延川人,讲师,硕士,主要从事植物生产和生物发酵等方面的教学研究工作。