李瑤,黃國慶,孫堯,王雷,吳瓊(黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院,哈爾濱150090)
羅布麻愈傷組織誘導(dǎo)和植株再生研究
李瑤,黃國慶,孫堯,王雷,吳瓊
(黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院,哈爾濱150090)
取羅布麻(Apocynum venetum L.)無菌苗中的葉、莖作為外植體,研究了不同激素組合對愈傷組織及不定芽分化的影響。結(jié)果表明:在多個激素濃度組合的培養(yǎng)基中,羅布麻的葉和莖的愈傷組織誘導(dǎo)率均能夠達到100%;但進行不定芽分化時,莖來源的愈傷組織在不同激素配比的培養(yǎng)基中有不定芽分化,最高分化率可達到56.7%。因此,在構(gòu)建羅布麻再生體系時,選擇羅布麻莖段作為外植體,在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.0m g/L+NAA 0.2m g/L中、光強2 500lx,每天光照時間12h、25±3℃的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織,并轉(zhuǎn)接到同樣的培養(yǎng)基中進行不定芽分化的誘導(dǎo),最后在1/2MS培養(yǎng)基中加入適量的NAA進行生根培養(yǎng)。
羅布麻;愈傷組織;不定芽分化
羅布麻(Apocynum venetum L.),別稱紅麻、茶葉花、紅柳子等,為夾竹桃科羅布麻屬植物[1],在我國新疆、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山東等省區(qū)均有分布[2-3]。羅布麻是一種抗逆性極強的植物,適于多種氣候和土質(zhì),可生長于河岸、海濱鹽地、干旱內(nèi)陸地等。羅布麻的纖維價值極高,它的莖稈纖維可供紡織、造紙[4-5]。除此之外,羅布麻還有很高的藥用價值,它含有多種有效的化學(xué)成分,根、莖、花、葉均可入藥,具有降血脂、降血壓、抗炎、抗過敏等多種效用[6-7]。羅布麻是一種集鹽堿地綠化、纖維價值、藥用價值于一體的野生優(yōu)良水土保持植物,對于荒漠化的治理具有積極意義[8]。
野生狀態(tài)下的羅布麻種子繁殖成活率不高、生長遲緩、成林時間較長[9]。而且,野生羅布麻的質(zhì)量不穩(wěn)定[10]。在取材時,對其生長的土壤環(huán)境也會造成深層次的破壞[11]。目前,也曾有人工栽培的報道,但在實際操作中受到環(huán)境因素的限制,且種子繁殖技術(shù)出苗率低,生長周期長[12]。鑒于此,本研究以羅布麻幼苗的莖段、葉片作為外植體,探討愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽再生及生根誘導(dǎo)的最佳條件,為種苗的快速繁殖及進一步的轉(zhuǎn)基因操作奠定基礎(chǔ)。
1.1材料
1.1.1試驗材料
吉林省采集的野生羅布麻種子,消毒后接種于MS培養(yǎng)基中,所得無菌苗的幼嫩莖段作為外植體。
1.1.2培養(yǎng)基
表1 用于羅布麻組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基Tab.1 Tissue culture m edium s fo r apocynum
羅布麻為耐鹽植物,選擇高鹽培養(yǎng)基MS培養(yǎng)基作為構(gòu)建羅布麻再生體系的基本培養(yǎng)基[13]。添加生長素NAA(0.1~0.4mg/g)與細胞分裂素6-BA(0.5~2.0mg/g)配合誘導(dǎo)愈傷組織及不定芽的分化,具體激素組合見表1[14-15]。采用1/2MS培養(yǎng)基并添加生長素NAA(0.1~0.4mg/g)進行生根培養(yǎng)的誘導(dǎo)(見表2)[16-17]。
表2 生根誘導(dǎo)培養(yǎng)基Tab.2 Root induction cultu re medium
1.2方法
1.2.1無菌苗的獲得
選取成熟飽滿的羅布麻種子,放于10%的次氯酸鈉溶液中浸泡消毒5m in,用無菌水沖洗5~6次,接種于MS培養(yǎng)基上,每瓶5個,置于光強2 500lx、光照時間16h,溫度25±3℃的光照培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng),待無菌苗長至7cm左右時,取其莖段用于羅布麻再生體系的構(gòu)建。
1.2.2愈傷組織誘導(dǎo)
取無菌苗的莖段及葉片,剪成一定大小(莖段0.5cm左右、葉片0.04cm2左右),接種于表1中相應(yīng)的各培養(yǎng)基中進行愈傷組織的誘導(dǎo)。每瓶接種10個外植體,每個濃度接種3瓶共計30個,培養(yǎng)條件為光強2 500lx、光照時間12h,溫度25±3℃[14]。
1.2.3不定芽的分化
待愈傷組織增殖至直徑約0.5cm時,挑取新鮮、質(zhì)地緊密的愈傷組織轉(zhuǎn)接到表1的各培養(yǎng)基中,進一步進行不定芽的誘導(dǎo)。每瓶接種10個外植體,每個濃度接種3瓶共計30個,培養(yǎng)條件為光強2 500lx、光照時間12h,溫度25±3℃[14]。
1.2.4不定根的誘導(dǎo)
待羅布麻分化出不定芽后,取芽叢中高約3~4cm的不定芽剪下,接種于生根培養(yǎng)基上進行生根誘導(dǎo)。每瓶接種7個或8個不定芽,每個濃度4瓶共計30個,培養(yǎng)條件為培養(yǎng)條件為光強2 500lx、光照時間12h,溫度25±3℃[18]。
1.2.5結(jié)果統(tǒng)計
愈傷組織誘導(dǎo)率(%)=愈傷塊數(shù)/接種個數(shù)× 100;不定芽分化率(%)=出芽愈傷塊數(shù)/愈傷個數(shù)×100;不定根誘導(dǎo)率(%)=生根個數(shù)/不定芽個數(shù)× 100。
2.1愈傷組織誘導(dǎo)結(jié)果
MS培養(yǎng)基添加生長素NAA與細胞分裂素6-BA誘導(dǎo)愈傷組織。在激素施用的濃度范圍內(nèi),羅布麻莖段及葉片均有愈傷組織發(fā)生。外植體接種3~4d后,葉片顏色變淡、拱起,莖段出現(xiàn)節(jié)狀增粗、失綠;7d后,顆粒狀愈傷組織從切面處長出,繼而長滿外植體表面,使莖段及葉片發(fā)生不同程度的膨大(見圖1)。羅布麻莖段在9個不同激素組合梯度培養(yǎng)基中,有6種激素組合的誘導(dǎo)率達到了100%,具體結(jié)果如表3所示。羅布麻葉片盡在編號4的激素組合下誘導(dǎo)率達到100%,具體結(jié)果見表4。由此可知,羅布麻的莖和葉均可作為外植體材料誘導(dǎo)愈傷組織,其中,使用莖段誘導(dǎo)愈傷組織效果更佳。
圖1 愈傷組織Fig.1 Callus
表3 羅布麻莖段誘導(dǎo)愈傷組織結(jié)果統(tǒng)計Tab.3 Apocynum stem callus statistical resu lts
表4 羅布麻葉片誘導(dǎo)愈傷組織結(jié)果統(tǒng)計Tab.4 Apocynum leaves callus sta tistical results
2.2不定芽分化結(jié)果
挑取愈傷組織進行不定芽分化誘導(dǎo)培養(yǎng),10d后,有紅色不定芽從莖段的愈傷組織上分化,而葉片的愈傷組織則未見不定芽分化。5d后,不定芽開始形成芽叢(見圖2)。不定芽分化誘導(dǎo)的具體結(jié)果如表5所示。由此可知,莖段產(chǎn)生的愈傷組織,在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L中,分化率最高,可達到56.7%。
圖2 莖愈傷組織上的不定芽Fig.2 Adventitious buds from callus o fstem
2.3生根誘導(dǎo)結(jié)果
不定芽生根培養(yǎng)是在1/2MS培養(yǎng)基上加入NAA進行誘導(dǎo)。在4個NAA供試濃度下,不定根的發(fā)生率均可達到100%。不定根健壯,長勢較好。
根據(jù)試驗結(jié)果可知,在構(gòu)建羅布麻再生體系時,可選擇羅布麻莖段作為外植體,在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L中、光強2 500lx,每天光照時間12h、25±3℃的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織,并轉(zhuǎn)接到同樣的培養(yǎng)基中進行不定芽分化的誘導(dǎo),最后在1/2MS培養(yǎng)基中加入適量的NAA進行生根培養(yǎng)。
表5 羅布麻莖段誘導(dǎo)不定芽分化結(jié)果統(tǒng)計Tab.5 The statistical results of induced apocynum stem bud differentiation
本試驗采用羅布麻組織培養(yǎng)中較為常用的MS作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,添加不同組合和配比的生長素NAA及細胞分裂素6-BA,以羅布麻無菌苗的莖段及葉片為外植體進行羅布麻植株再生的研究。根據(jù)羅布麻愈傷組織誘導(dǎo)、不定芽分化及不定根誘導(dǎo)的試驗結(jié)果,可以得出構(gòu)建羅布麻再生體系的最佳條件,即選擇羅布麻莖段作為外植體,在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L中、光強2 500lx,每天光照時間12h、25±3℃的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織,并轉(zhuǎn)接到同樣的培養(yǎng)基中進行不定芽分化的誘導(dǎo);生根培養(yǎng)可選擇在1/2MS培養(yǎng)基中加入適量的NAA。在這一過程中,羅布麻愈傷組織誘導(dǎo)率可達到100%,不定芽分化率可達到56.7%,不定根的誘導(dǎo)率可達到100%。由此可知,羅布麻愈傷組織誘導(dǎo)及生根誘導(dǎo)相對較容易,提高不定芽分化率是建立高效再生體系的關(guān)鍵。
[1]喻春明.羅布麻的概況及開發(fā)利用前景[J].中國麻作,1996,18(3):46-47.
[2]張紹武.我國羅布麻分布區(qū)的地理區(qū)劃[J].西北植物學(xué)報,2002,22(7): 1-5.
[3]張秀玲.山東羅布麻的分布及開發(fā)利用[J].中國野生植物資源,2004,(05):28-29.
[4]鄭麗莎.羅布麻纖維抗菌機理研究[J].檢驗檢疫學(xué)刊,2009,(03):13-16.
[5]張衛(wèi)明,肖正春,顧龔平.新疆羅布麻生態(tài)類型及其纖維品質(zhì)研究[J].中國野生植物資源,2006,25(4):33-37.
[6]侯晉軍,韓利文,楊官娥,等.羅布麻葉化學(xué)成分和藥理活性研究進展[J].中草藥,2006,37(10):7-9.
[7]虞穎映,邵建忠,王海明.羅布麻茶對心血管系統(tǒng)的生物學(xué)效應(yīng)研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2006,27(4):40-43.
[8]鐵桂春,劉紅獻.野生羅布麻特性及利用價值[J].草葉科學(xué),2006,23(6): 46-47.
[9]陳鳳清,叢建民,林碧云,等.野生和人工種植羅布麻種子形態(tài)及解剖特征比較[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,52(15):3559-3561.
[10]周裔彬.羅布麻葉的研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,(04):619-622.
[11]馬艷,閔義,陳小文,等.羅布麻愈傷組織誘導(dǎo)及植株再生[J].西北植物學(xué)報,2008,28(8):1580-1585.
[12]魏書琴.羅布麻種子的組織培養(yǎng)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(10): 2353-2355.
[13]劉曉晨,曹君邁,陳彥云,等.羅布麻外植體的篩選及愈傷組織誘導(dǎo)[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,(09):24-26.
[14]陳敏敏,張衛(wèi)明,趙金鳳,等.資源植物羅布麻的愈傷組織誘導(dǎo)和植株再生研究[J].武漢植物學(xué)研究,2010,28(3):347-352.
[15]陳彥云,曹君邁,李國旗,等.羅布麻立體培養(yǎng)及快繁技術(shù)的研究[J].生物技術(shù),2006,16(1):72-75.
[16]馬淼,陸嘉惠,周玲玲,等.資源植物羅布麻的莖段組織培養(yǎng)與植株再生[J].中草藥,2001,32(9):841-843.
[17]郝玉蓉,胡瑞林,李明世.羅布麻子葉、下胚軸的組織培養(yǎng)和植株再生[J].植物生理學(xué)通訊,1986,(03):39.
[18]劉小銳,計巧靈.羅布麻組織培養(yǎng)及發(fā)狀根的誘導(dǎo)[J].中國麻業(yè)科學(xué),2009,31(6):344-348.
Research on Apocynum Callus Induction and Plant Regeneration
LIYao,HUANGGuo-qing,SUNYao,WANGLei,WUQiong
(InstituteofAdvanced Technology,Heilongjiang Academy ofSciences,Harbin 150090,China)
Thispaper takes the leaves,stemsofapocynum ofno vaccine asexplants to study the effectof different hormones on callus and adventitious bud differentiation.The results showed that a combination of hormone concentrations inmultiplemedia,callus induction rateofapocynum leaves and stems could reach 100%;butwhen adventitious buds,stems sources callus bud differentiation in culture has different hormone combinations,the highestdifferentiation rate reached 56.7%.Therefore,when constructing apocynum regeneration system,apocynum stem segmentswere selected asexplants,in themedium MS+6-BA 1.0mg/L+NAA 0.2mg/L,the light intensity 2500lx,day light time 12h,25 callus culture conditions±3℃and transferred to the samemedium to induce differentiation ofadventitiousbuds.In themoderate NAA addition of1/2MSm medium,itwas cultured by rooting.
Apocynum;Callus;Adventitiousbuds.
S563.7
A
1674-8646(2015)05-0015-03
2015-03-09
李瑤(1987-),女,黑龍江哈爾濱人,碩士研究生,工程師,主要從事植物基因工程研究。