文章信息
- 郭长禄, 陈力耕, 何新华, Syed Asgar Tori, 袁海英.
- Guo Changlu, Chen Ligeng, He Xinhua, Syed Asgar Tori, Yuan Haiying.
- 银杏胚轴、子叶诱导胚状体发生及成苗的研究
- Study on Somatic Embryogenesis of Embryonic Axis and Cotyledon in Ginkgo biloba and Plantlet Formation
- 林业科学, 2005, 41(2): 178-181.
- Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(2): 178-181.
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文章历史
- 收稿日期:2003-10-31
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作者相关文章
2. 哈尔滨工业大学海洋学院 威海 264209;
3. 广西大学农学院 南宁 530005
2. School of the Ocean, Harbin institute of technology Weihai 264209;
3. Agricultural College of Guangxi University Nanning 530005
银杏(Ginkgo biloba)素有裸子植物“活化石”之称,在植物学上具有重要的研究价值;同时银杏的经济价值也很高,既可作为园林绿化树种,也是优良用材树种,且其种子、叶片富含营养与药用成分,用途广泛。然而银杏是雌雄异株植物,实生苗定植后一般需要20~30 a才能开花结果、分出雌雄,常规育种时间长、效率低。栽培过程中结实晚,早期收益低。因此应用生物技术改良品种和进行优良品种的快繁,前景都十分广阔。20世纪30年代以来,银杏组织培养主要以胚(Li,1934)、配子体(Tulecke,1957;Rohr,1980)及营养器官(罗紫娟,1985)为材料,对胚胎学、形态发生及离体培养等进行研究,但由于银杏离体培养分化特别困难,均未得到丛生芽和胚状体;直到90年代,才相继采用不同的外植体,如花粉(Laurain et al., 1993a)、雌配子体(Laurain et al., 1993b)、未成熟胚(Laurain et al., 1996)、成熟胚(吴元立等,1998),成功地诱导出胚状体,但是这些胚状体最多也只是生长到显微结构上的子叶期,最长不过1 mm,便不再生长,褐化死亡。本研究从银杏未成熟胚的胚轴和子叶中得到胚状体,并获得完整植株。
1 材料与方法 1.1 材料佛手银杏种子:9月中旬(未成熟胚)和10月下旬(成熟胚)采集于浙江大学华家池校区果园内。
1.2 方法愈伤组织和胚状体的诱导:取银杏种子, 的乙醇浸泡约30 s后,0.1%的HgCl2浸泡8~10 min,无菌水冲洗3~5次,用无菌滤纸吸去种子表面水份,在操净台中取出胚,切除胚根,将胚轴和子叶分开,分别接种于附加了不同激素的诱导培养基上,2次重复,诱导愈伤组织和胚状体发生。接种后20 d统计胚轴和子叶的愈伤组织诱导率(表 1),50 d统计胚状体的诱导情况(表 2)。诱导胚状体的多少用每克愈伤组织所含的胚状体数来表示。
将诱导出胚状体的愈伤组织在无菌条件下取出,剥离胚状体,接种于分别含有不同浓度的活性炭(0,2,3,4 g·L-1)、蔗糖(0,10,30,40,50 g·L-1)和椰汁(0,10%,20%,30%)的MS、MK(即改良MS培养基,是MS培养基组分中MgSO4·7H2O改为3.7 g·L-1, KH2PO4改为1.7 g·L-1,其他同MS)、MS + IBA 0.5 mg·L-1培养基上,研究其对胚状体成苗的影响。
1.3 培养条件培养温度(25±2) ℃,光照强度2 000 lx,光照时间16 h·d-1。基本培养基为MS、White、MK,用0.1 mol·L-1 HCl或1 mol·L-1 NaOH调节pH值,在灭菌前各基本培养基pH值为5.8,无特殊说明的,培养基中的蔗糖浓度均为30 g·L-1,琼脂为8 g·L-1,121 ℃灭菌15 min。
2 结果与分析 2.1 银杏胚轴、子叶愈伤组织诱导由表 1可知:相同条件下, 银杏未成熟胚胚轴和子叶愈伤组织诱导率差别不大,成熟胚子叶比胚轴更易产生愈伤组织,未成熟胚的子叶和胚轴愈伤组织诱导率都好于成熟胚。但无论成熟胚还是未成熟胚,胚轴产生的愈伤组织(图版Ⅰ-1)质量较好, 质地细腻、均匀一致;而子叶产生的愈伤组织质量较差, 不均匀, 尤其部分成熟胚子叶只表面愈伤化, 伸长较快, 生长一段时间后,愈伤组织易开裂。试验发现, 把长度为3 mm以上的子叶切割开培养, 较整个培养, 诱导愈伤组织的效果好, 可能是培养基和子叶的接触面积加大, 增加了培养基和激素对子叶的作用。3种基本培养基中,White培养基诱导愈伤组织的效果都比较差, 在MS培养基中附加激素NAA(0.5~1.5 mg·L-1)和6-BA 1 mg·L-1有利于愈伤组织的诱导, 而2, 4-D 1 mg·L-1和KT 1 mg·L-1不利于愈伤组织的形成。无论胚成熟与否,MS培养基和MK培养基都能很好地诱导子叶和胚轴愈伤组织的发生。
愈伤组织产生后,部分愈伤组织可分化产生胚状体,其中有8种培养基可产生胚状体(表 2),而且只有未成熟胚的胚轴和子叶能分化胚状体,成熟胚的胚轴和子叶均不能分化。未成熟胚胚轴胚状体分化效果好于子叶,在MK + NAA 1 mg·L-1 + 6-BA 1 mg·L-1培养基上分化率最高,分化率为45.28%(图版Ⅰ-4,5),每克愈伤组织最多可产生胚状体32.5个,平均达18.33个。子叶在MK + NAA 1.5 mg·L-1 + 6-BA 1 mg·L-1培养基上分化率最高,分化率为12.9%(图版Ⅰ-2,3),每克愈伤组织最多可产生胚状体15.83个,平均9.17个。从激素水平来说,与诱导愈伤组织的效果相似,以NAA和6-BA配比为最佳,既有利于愈伤组织的形成,也有利于进一步分化胚状体; 而KT和2, 4-D不能诱导胚状体的发生。相对MS培养基来说,MK培养基更有利于胚轴和子叶胚状体的发生。
2.3 活性炭、蔗糖、椰汁对胚状体成苗的影响胚状体在MS、MK、MS + IBA 0.5 mg·L-1培养基上不能生长, 褐化死亡。当活性炭增加到3 g·L-1时,胚状体在MS + IBA 0.5 mg·L-1培养基上稍有生长,但也褐化死亡,而在MK培养基上则生长发育较好,有10%胚状体生长成苗(图版Ⅰ-7),说明添加活性炭3 g·L-1有利于胚状体的生长发育。
蔗糖对胚状体生长发育也有一定影响,在蔗糖浓度为10 g·L-1的条件下,胚状体在各培养基上,不再生长,而且很快变黄、死亡,可能蔗糖的浓度太低,不能为胚状体的生长提供足够的营养。而随着蔗糖浓度的升高,胚状体推迟变黄,当浓度为40 g·L-1时,MK培养基上有19.23%胚状体生长成苗(图版Ⅰ-8)。但蔗糖浓度升至50 g·L-1时,胚状体又不能继续生长发育,说明MK培养基为基本培养基较好,胚状体最适的蔗糖浓度为40 g·L-1,过高过低都不利于胚状体的生长发育。胚状体成苗率低,也许是其他条件还不适宜胚状体的生长发育所致。
添加不同浓度的椰汁于MS、MS + IBA 0.5 mg·L-1培养基上,虽然都能使胚状体稍有生长,但不久都褐化死亡。在MK培养基中添加椰汁,胚状体的发育明显得到改善,在添加10%椰汁的培养基上,有34.48%胚状体生长成苗(图版Ⅰ-9),当浓度升高到20%时,有6.9%的胚状体发育成苗,当浓度再升高,胚状体虽然稍有生长,但不久褐化死亡。说明在MK培养基上添加10%椰汁对胚状体生长发育的促进效果最好,浓度太高不利于胚状体继续发育成苗,也说明MK培养基有利于胚状体成苗。
3 结论与讨论未成熟胚处于植株的发育早期,脱分化后容易再分化,是组织培养中常用的外植体。有人认为被子植物(Vasil,1987)和裸子植物(Attree et al., 1993)未成熟胚诱导胚状体发生优于成熟胚,许多难分化的作物诱导分化获得成功,大部分先是以未成熟胚为外植体获得的。本试验采用佛手银杏成熟胚和未成熟胚的胚轴、子叶为外植体,结果只有未成熟胚胚轴、子叶能够诱导出胚状体,也说明了未成熟胚分化能力强于成熟胚。
MK培养基较MS培养基更易于形成胚状体,这可能由于MK培养基提供了更适合胚状体形成的营养条件。从外植体来看,未成熟胚的子叶、胚轴都能诱导出胚状体,子叶最大诱导率为12.9%,培养基为MK + NAA 1.5 mg·L-1 + 6-BA 1 mg·L-1;胚轴最大诱导率为45.28%,培养基为MK + NAA 1 mg·L-1 + 6-BA 1 mg·L-1。胚轴比子叶更易于分化胚状体。
由于选材和其他因素的影响,胚状体生长能力较差,许多情况下不能进一步生长发育(Liu et al., 1990)。银杏胚状体进一步发育也出现了类似的问题。本试验发现分别在MK培养基中附加适量的活性炭、蔗糖、椰汁处理胚状体,都能在不同程度上促进胚状体发育成苗。王伏雄等(1965)认为椰汁对银杏未成熟胚的生长发育有促进作用。本试验通过附加10%椰汁,胚状体的生长发育较好,34.48%的胚状体发育成苗,也进一步说明了椰汁有利于银杏胚状体生长发育。
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