文章信息
- 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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文章历史
- 收稿日期: 2018-07-30
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由表 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。
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。 |
从表 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。
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。 |
从表 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。
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。 |
由表 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)。
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。 |
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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