亚热带农业研究 2018,Vol. 14Issue (4): 271-275   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2018.04.011
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游云飞
YOU Yunfei
秋石斛茎段离体再生体系的建立
Establishment of in vitro stalk regeneration system from stem explants of Dendrobiurn hybrida
亚热带农业研究, 2018, 14(4): 271-275
Subtropical Agriculture Research, 2018, 14(4): 271-275.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2018.04.011

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收稿日期: 2018-07-30
秋石斛茎段离体再生体系的建立
游云飞     
福州植物园, 福建 福州 350012
摘要:以当年新生、长势饱满茎段为外植体,进行秋石斛植株再生体系研究。结果表明,0.1%升汞消毒10 min,消毒效果最佳;最佳芽增殖培养基为:MS+2 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA+80 g·L-1土豆泥+1 g·L-1蛋白胨+1.5 g·L-1活性炭,增殖系数达4.8,无褐化,芽苗生长健壮;最佳生根壮苗培养基为:MS+0.8 mg·L-1 IBA+0.1 mg·L-1 NAA+80 g·L-1土豆泥+50 g·L-1活性炭,生根率可达95%,根系发达。
关键词秋石斛     新生侧芽     中部茎段     再生体系     萌芽率    
Establishment of in vitro stalk regeneration system from stem explants of Dendrobiurn hybrida
YOU Yunfei     
Fuzhou Botanic Garden, Fuzhou, Fujian 350012, China
Abstract: The plant regeneration system of Dendrobiurn hybrida was studied by using the fresh and vigorous stem segments of D.hybrida as explants. The results showed that 0.1% liter mercury treatment for 10 min gave the best disinfection result; the composition of the best bud induction medium contained MS+2 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA+1 g·L-1 peptone+1.5 g·L-1 active carbon. Using this medium, the proliferative multiplication coefficient was up to 4.8 with no browning and strong bud seedlings growth. The best rooting and seedling growth medium was composed of MS+0.8 mg·L-1 IBA+0.1 mg·L-1 NAA+80 g·L-1 mashed +50 g·L-1 activated carbon, with the rooting rate up to 95% and robust root growth.
Key words: Dendrobiurn hybrida     fresh lateral buds     middle stem segment     regeneration system     germination rate    

秋石斛(Dendrobiurn hybrida)为兰科石斛属植物,原产于东南亚和西太平洋岛屿,大多数生长于热带潮湿的地方,常附生于树上或岩石上,属附生兰[1-3]。我国秋石斛主要分布在西南、华南、台湾等热带、亚热带地区[4-5]。秋石斛花色鲜艳,花序着花多,花期长达1个月且耐储运,已成为新的兰科切花品种[6]。目前秋石斛主要通过分株繁殖,繁殖速度慢且成活率较低[7]。已有的秋石斛组培研究大多以茎尖、叶片、茎段及花梗等作为外植体诱导原球茎,但由于所采用的外植体较小,难以大量获取且褐化严重,导致诱导增殖比较困难,后代出现变异的概率较大[5-7]。本试验以比较容易获取的秋石斛茎段为外植体,拟建立其茎段组培快繁体系。

1 材料与方法 1.1 供试材料

试材于2017年10月取自福州于山风景区兰圃,取其生长健壮、饱满、无病虫害的秋石斛当年新生侧芽中部茎段为外植体。将外植体用湿纱布包裹,放入保鲜袋并存放于4 ℃冰箱内备用。

1.2 试验方法 1.2.1 外植体处理

将当年生健壮、饱满秋石斛植株茎节上的叶片去除,留约3 cm叶鞘,洗净;以节为单位切成段,留5 cm左右,上半段约留2 cm,下半段约留3 cm,用自来水清洗干净;加适量洗衣粉,自来水冲洗30 min,期间不断震荡。将浸洗后的茎段洗净,蒸馏水冲洗2~3次;置于超净工作台内,用体积分数为75%酒精消毒30 s后,无菌水清洗1~2次,用体积分数为0.1%升汞消毒10 min,无菌水冲洗3~4次,无菌滤纸吸干备用。

1.2.2 消毒时间对不定芽萌芽的影响

以MS为基本培养基, 所有诱导培养基均附加20 g·L-1蔗糖、1.5 g·L-1活性炭和7 g·L-1琼脂,pH值5.7,121 ℃高压灭菌20 min;用0.1%升汞消毒茎段,分别消毒8、9、10、11、12 min。消毒完成后用无菌水清洗3~4遍。处理完毕后,分别接种到固体培养基中,每瓶接2个茎段,每处理接种10瓶,共20个侧芽,重复3次。设置培养室温度为(23±2) ℃,光/暗周期为12 h/10 h,光照强度1 000~1 500 lx。30 d后观察并统计各处理外植体污染率和萌芽率,比较不同消毒时间对外植体污染率及萌芽率的影响,确定升汞的最佳处理时间。污染率/%=(污染不定芽芽数/接种不定芽芽数)×100;萌芽率/%=(萌发不定芽芽数/接种不定芽芽数)×100。

1.2.3 芽诱导增殖培养

(1) 6-BA是秋石斛芽诱导的重要生长调节剂,适宜的6-BA浓度有利于不定芽的增殖。以MS+1 g·L-1蛋白胨+0.1 mg·L-1 NAA+1.5 g·L-1活性炭为增殖培养基,将初代培养诱导出的秋石斛不定芽分别接种于添加不同浓度6-BA(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg·L-1)培养基上。每瓶接2个芽,每处理接种10瓶,3次重复。30 d后,观察并统计不定芽增殖系数,以确定秋石斛的最适增殖条件。

(2) 添加适量有机添加剂,可以促进不定芽的增殖,并降低新生组织的褐变程度[8]。以MS+2 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA+1 g·L-1蛋白胨+1.5 g·L-1活性炭为基本继代培养基,将初代培养诱导出的秋石斛不定芽分别接种于添加不同有机添加剂(80 g·L-1土豆泥,10 g·L-1香蕉汁,2 g·L-1花宝一号、10 g·L-1黄瓜汁,10 g·L-1椰子汁)的培养基上。每瓶接2个芽,每处理接种10瓶,3次重复。30 d后观察并统计不定芽增殖系数,以确定秋石斛的最适增殖培养基。增殖系数=(培养后芽数-接种芽数)/芽数。

1.2.4 生根壮苗培养

IBA能够有效促进秋石斛不定芽生根。以MS+0.1 mg·L-1 NAA+80 g·L-1土豆泥+1.5 g·L-1活性炭为基本培养基,将增殖培养的芽分别接种于添加不同浓度IBA(0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mg·L-1)培养基上。每瓶接2个芽,每处理接种10瓶,3次重复。30 d后观察并统计不定芽的生根率,以确定秋石斛的最适生根壮苗培养基。生根率/%=(生根芽数/接种芽数)×100。

2 结果与分析 2.1 消毒时间对秋石斛侧芽萌芽的影响

表 1可知,随着消毒时间延长,秋石斛外植体污染率逐渐降低。消毒时间为8 min时,污染率最高(30.7%),12 min时污染率最低(10.9%),可见消毒时间越长,消毒效果则越好。从表 1还可见,随着消毒时间延长,萌芽率大体上呈现先增加后降低的趋势,在10 min时达到最大(76.5%),其次为11 min,两者差异不显著,且与其他处理达到显著水平,12 min时萌芽率则降低。综合考虑污染率及萌芽率,0.1%升汞最佳消毒时间宜选择10 min,其萌芽情况见图 1

表 1 0.1%升汞消毒时间对秋石斛外植体污染率和萌芽率的影响1) Table 1 Effect of 0.1% mercury and disinfection duration on contamination and germination rates of D.hybrida explants
t消毒/min 污染率/% 萌芽率/%
8 30.7a 50.0b
9 20.8b 56.3b
10 15.0c 76.5a
11 15.1c 70.6a
12 10.9d 55.6b
1)同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。
图 1 秋石斛茎段接种20 d Figure 1 The stem of D.hybrida stalk after 20 days post inoculation
2.2 6-BA浓度对秋石斛不定芽增殖的影响

表 2可见,6-BA浓度对秋石斛不定芽增殖有较大影响。在一定范围内,随着6-BA浓度升高,不定芽增殖系数逐渐提高,生长逐渐加快。6-BA为2.0 mg·L-1时,增殖效果最佳,增殖系数达6.3,显著高于其他处理;超过2.0 mg·L-1时,增殖系数下降,但不定芽生长仍较正常。因此,6-BA最佳浓度为2 mg·L-1,高浓度对增殖有抑制作用。

表 2 6-BA浓度对秋石斛不定芽增殖的影响1) Table 2 Effect of 6-BA concentration on proliferation of adventitious buds of D.hybrida
ρ6-BA/(mg·L-1) 增殖系数 生长情况
0.5 3.6d 生长缓慢,芽小,叶片淡绿
1.0 4.8bc 生长缓慢,芽较小,叶片淡绿
1.5 5.7b 长势一般,芽正常,叶片绿色
2.0 6.3a 生长较快,芽粗壮,叶片深绿
2.5 5.7b 生长较快,芽粗壮,叶片深绿
1)同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。
2.3 有机添加物对秋石斛不定芽增殖的影响

表 3可见,培养基中添加不同有机物,各处理之间的增殖系数差异显著。添加2 g·L-1花宝一号的处理,增殖系数最低,只有2.2,且长势差、叶片发黄,出现严重的褐化;添加香蕉汁、黄瓜汁和椰子汁的处理均出现部分褐化,但添加香蕉汁的处理长势较好,黄瓜汁和椰子汁则长势一般;而添加80 g·L-1土豆泥的处理,未出现褐变,长势好、叶片深绿(图 2),增殖系数达到4.8,显著高于其他处理。综合来看,秋石斛不定芽增殖的最佳有机添加物是80 g·L-1土豆泥。

表 3 有机添加物对秋石斛不定芽增殖的影响1) Table 3 Effect of organic additives on proliferation of adventitious buds of D.hybrida
有机添加物 增殖系数 生长情况
80 g·L-1土豆泥 4.8a 长势好,叶片深绿,无褐化
10%香蕉汁 4.0b 长势好,叶片深绿,部分褐化
2 g·L-1花宝一号 2.2d 长势差,叶片黄绿,褐化严重
10%黄瓜汁 3.8b 长势一般,叶片绿色,部分褐化
10%椰子汁 3.2c 长势一般,叶片绿色,部分褐化
1)同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。
图 2 秋石斛不定芽增殖 Figure 2 Adventitious bud proliferation in D.hybrida
2.4 IBA浓度对秋石斛生根壮苗的影响

表 4可知,在一定范围内,生根率随着IBA浓度增加而提高。IBA为0.8 mg·L-1时, 生根率最高(95%),与其他浓度处理差异显著,且根系比较粗壮。从表 4还可见,平均根数呈现随着IBA浓度的增加先增加后降低的趋势,0.8 mg·L-1时达最大值,与其他处理达到显著差异水平。因此,诱导秋石斛不定芽生根壮苗的最佳IBA浓度为0.8 mg·L-1,此时根系粗壮、生长旺盛(图 3)。

表 4 IBA浓度对秋石斛生根的影响1) Table 4 Effect of IBA concentration on rooting in D.hybrida
ρIBA/(mg·L-1) 平均根数/个 生根率/% 生长情况
0.4 4.6e 40.0d 生长一般,根系纤细
0.6 6.3d 75.0c 生长良好,根系一般
0.8 11.9a 95.0a 生长旺盛,根系粗壮
1.0 9.7b 90.0b 生长旺盛,根系粗壮
1.2 8.3bc 90.0b 生长良好,根系粗壮
1)同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。
图 3 移栽30 d后秋石斛生根及生长情况 Figure 3 Rooting and growth of D.hybrida plants after transplanting 30 days
3 小结

外植体消毒是植物组织培养的重要环节之一,应根据不同的外植体选择不同的消毒剂和消毒时间[9]。本试验选用数量较多且易采集的秋石斛茎段作为外植体,该部位较为粗壮,消毒时不易坏死,但由于生长时间相对较长,容易产生内生菌与积累大量微生物,消毒相对较难[9-10]。本试验消毒时留有部分叶鞘,接种时才剥去叶鞘,在保护外植体的同时提高了消毒难度。因此,对消毒剂的选择和消毒时间的掌握显得尤为重要。本试验表明,秋石斛茎段用0.1%升汞消毒的最佳时间是10 min,萌芽率达到76.5%。这和陆顺教等[10]得出的秋石斛最佳消毒时间为6~14 min基本一致。

培养基中的植物激素对秋石斛组织培养的增殖影响较大,不同浓度激素处理的外植体存活率间存在明显差异。张晓申等[11]研究表明,在一定范围内6-BA浓度越高,诱导效果越好[4]。张彦妮等[12]研究认为,6-BA在2.0 mg·L-1时对秋石斛不定芽的增殖效果最佳;而钟士传[13]认为,最适合的浓度是5 mg·L-1[8]。本试验结果与张彦妮等[12]的研究相一致,与钟士传[13]研究差异较大,这可能与所采用的外植体部位不同有关。本研究表明,6-BA浓度为2.0 mg·L-1时,萌芽率达到83%,且芽质量也较好。

周华伟等[14]研究表明,有机添加剂对不定芽的增殖和褐变有较大影响,添加一定的活性炭能够降低褐化率,有利于不定芽的生长。本试验培养基中添加了适量有机添加剂,促进了不定芽的增殖并降低了新生组织的褐变程度。陈亚鸿等[15]研究表明,在培养基中添加蛋白胨能够有效降低褐化率,添加椰子汁能够提高不定芽增殖率,这与本试验结果基本相同,而在土豆和椰子汁的选择上存在差异。本研究表明,提高秋石斛不定芽增殖系数的最佳有机添加物是80 g·L-1土豆。

陈亚鸿等[15]和罗岚等[16]研究发现,在生根培养基中加入一定量的IBA对秋石斛根诱导有明显的促进效果,可大幅提高生根率。本研究表明,秋石斛生根最佳IBA浓度是0.8 mg·L-1,生根率可达95%,与罗岚等[16]研究基本相同。本试验在生根培养基中添加80 g·L-1土豆泥对促进秋石斛生根进行复壮,得到了较好的效果(图 3)。

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