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    黃精根莖高效離體再生體系的建立

    2014-07-05 11:55:16黃登艷陳澤雄
    湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年5期
    關(guān)鍵詞:芽苗黃精根莖

    黃登艷 陳澤雄

    摘要:以黃精(Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute)根莖為試材,研究不同培養(yǎng)基組合對(duì)黃精根莖離體再生的影響。結(jié)果表明,黃精根莖最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+4.0 mg/L 6-BA +0.2 mg/L NAA,最佳增殖培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA,最佳生根培養(yǎng)基為1/2 MS+0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    關(guān)鍵詞:黃精(Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute);根莖;離體再生

    中圖分類號(hào):R282;Q813.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2014)05-1182-03

    黃精(Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute)是百合科黃精屬(Polygonatum Mill.)多種植物根莖的總稱,為多年生宿根性草本藥用植物,其根莖是傳統(tǒng)中藥[1]。《中華人民共和國(guó)藥典》2005年版(一部)規(guī)定黃精、多花黃精(P. cyrtonema Hua)及滇黃精(P. kingianum Coll. et Hemsl.)3種植物為其原生藥來源[1]。黃精含多糖、氨基酸、蒽醌類化合物等成分,具有抗菌、降壓、抗衰老及治療風(fēng)濕痛等作用[2]。隨著黃精藥用價(jià)值和保健價(jià)值的開發(fā),其原料的需求量也越來越大,導(dǎo)致對(duì)野生黃精的掠奪性采集,給黃精的開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展帶來不利影響。因此,為了保證黃精原料來源,實(shí)行產(chǎn)業(yè)化種植勢(shì)在必行。李世等[3]對(duì)黃精的野生變家種栽培進(jìn)行了研究,而且有些地方也開始人工種植黃精[4,5],但由于生產(chǎn)上多采用分根繁殖,其繁殖系數(shù)低,種根莖用量大,既不經(jīng)濟(jì),又限制了黃精的產(chǎn)量,不便栽植管理與推廣,而且長(zhǎng)期的分根無性繁殖容易引起黃精品種退化[6],故黃精種苗問題成了人工大面積種植的瓶頸。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)建立黃精離體再生體系是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃精種苗的有效途徑,但通過組織培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)黃精產(chǎn)業(yè)化的研究鮮見報(bào)道。為此,筆者以黃精根莖為試材,研究了不同培養(yǎng)基組合對(duì)黃精離體再生的影響,以期為黃精離體再生體系的建立、產(chǎn)業(yè)化種植提供參考依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)材料

    黃精根莖由重慶市彭水縣林業(yè)局提供。

    1.2 試驗(yàn)方法

    1.2.1 無菌體系的建立 選擇晴天挖取黃精根莖,刷掉黃精根莖泥土,用流水沖洗20~30 min,取2 cm左右的初生芽放進(jìn)洗衣粉溶液中浸泡3~5 min,再用流水沖洗干凈。將洗干凈的芽用 0.1%氯化汞處理10 min左右(視芽的老嫩程度而定),用無菌水清洗4次,將暴露在消毒液中的根莖組織切除,將芽接種于誘導(dǎo)培養(yǎng)基上。

    1.2.2 芽誘導(dǎo)培養(yǎng) 誘導(dǎo)培養(yǎng)基以MS為基本培養(yǎng)基,添加不同濃度的分裂素,不同種類的分裂素和生長(zhǎng)素組合見表1。在表1培養(yǎng)基中均添加30 g/L蔗糖、4 g/L瓊脂,pH調(diào)至5.8,暗培養(yǎng)7 d后光照培養(yǎng)。每個(gè)處理接種30瓶,每瓶接種根莖1個(gè),3次重復(fù)。30 d后觀察并統(tǒng)計(jì)其根莖的出芽率以及生長(zhǎng)情況。篩選出適合黃精根莖的最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基。培養(yǎng)條件均為溫度(25±2) ℃,光照12 h/d,光照度1 500 lx。

    1.2.3 增殖培養(yǎng) 將無菌體系中健康的小芽切成單芽,轉(zhuǎn)入增殖培養(yǎng)基中,培養(yǎng)基設(shè)計(jì)見表2。每個(gè)處理接種30瓶,每瓶接種根莖1個(gè),3次重復(fù)。接種后40 d轉(zhuǎn)接1次,連續(xù)繼代3次后統(tǒng)計(jì)增殖率、平均成苗率及芽苗的生長(zhǎng)情況。

    1.2.4 生根培養(yǎng) 將增殖培養(yǎng)中健壯、高3~5 cm的不定芽帶少許老組織切割下來,接種到生根培養(yǎng)基上,分別選用MS和1/2MS為基本培養(yǎng)基,添加不同濃度的NAA和IBA,蔗糖20 g/L,卡拉膠5 g/L。培養(yǎng)15 d后就陸續(xù)有根產(chǎn)生,繼續(xù)在此培養(yǎng)基上培養(yǎng)20 d后觀察,統(tǒng)計(jì)其生根率、平均根數(shù)和平均根長(zhǎng)。

    生根率= 生根的外植體數(shù)/接種的外植體數(shù)×100%

    平均根數(shù)=生根總數(shù)/接種外植體數(shù)

    平均根長(zhǎng)=根的總長(zhǎng)度/根的總數(shù)

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同激素類型和濃度對(duì)黃精根莖芽誘導(dǎo)的影響

    試驗(yàn)以MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,添加不同類型和不同濃度的激素。為了篩選出適宜黃精根莖芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基,設(shè)置了6種不同分裂素類型及濃度的組合,結(jié)果見表1。從表1可見,相同濃度不同激素類型的培養(yǎng)基對(duì)黃精根莖芽的誘導(dǎo)影響很大,添加6-BA的培養(yǎng)基誘導(dǎo)率高于添加TDZ的培養(yǎng)基,當(dāng)6-BA的濃度達(dá)4.0 mg/L時(shí),其誘導(dǎo)率達(dá)到最高,為82.22%,芽濃綠,生長(zhǎng)快。相同激素類型不同濃度的培養(yǎng)基對(duì)黃精根莖芽誘導(dǎo)的影響也較大,隨著分裂素濃度的升高,其誘導(dǎo)率呈上升趨勢(shì),芽的生長(zhǎng)速度加快。因此,黃精根莖芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基配方為MS+4.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA組合(圖1)。

    2.2 不同激素濃度組合對(duì)黃精根莖芽增殖的影響

    黃精組織培養(yǎng)中芽的增殖數(shù)量直接影響組培效率和繁殖系數(shù),以MS為基本培養(yǎng)基,添加不同濃度組合的激素6-BA、TDZ、NAA和IBA對(duì)黃精根莖的芽進(jìn)行增殖培養(yǎng),連續(xù)轉(zhuǎn)接3代后統(tǒng)計(jì)其結(jié)果見表2。從表2可見,黃精根莖芽在添加激素組合為2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA的培養(yǎng)基中長(zhǎng)勢(shì)最好,其增殖系數(shù)達(dá)到最高,為2.69,平均株高最高為1.75 cm,并且增殖的芽健壯,葉片正常,生長(zhǎng)速度快(圖2)。

    6-BA和TDZ對(duì)黃精根莖芽增殖的影響均較大,當(dāng)6-BA濃度逐漸增加,TDZ的濃度逐漸降低時(shí),其增殖系數(shù)先升高再降低;當(dāng)6-BA濃度為2.0 mg/L,TDZ濃度為1.0 mg/L,且添加0.1 mg/L IBA時(shí)其增殖率最高,芽平均株高最高,芽的生長(zhǎng)狀況最佳。當(dāng)再增加6-BA的濃度,同時(shí)降低TDZ的濃度,其增殖條數(shù)逐漸下降,芽的生長(zhǎng)狀況也隨之變?nèi)?,植株玻璃化、矮化。綜合增殖系數(shù),平均株高和芽的生長(zhǎng)狀態(tài),黃精根莖芽增殖的最佳培養(yǎng)基組合為MS+2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA。

    2.3 基本培養(yǎng)基和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響

    在1/2MS、MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(NAA、IBA、6-BA)和活性炭(AC)對(duì)黃精進(jìn)行生根培養(yǎng),選擇生長(zhǎng)健壯、高3~5 cm的根莖芽切割下來,基部稍帶一點(diǎn)老組織,培養(yǎng)15 d后可見基部有白色的根系生長(zhǎng)出來,30 d后統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。由表3可見,8種培養(yǎng)基都能使黃精根莖芽苗生根,但以1/2MS為基本培養(yǎng)的培養(yǎng)基組合中生根情況普遍比MS為基本培養(yǎng)基的好。不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響也較大,只添加NNA時(shí)比只添加IBA的生根率相對(duì)要高,葉型葉色正常;生根培養(yǎng)基C8中添加了少許分裂素6-BA,有利于黃精根莖芽苗的生根;生根培養(yǎng)基C3和C6中將NAA和IBA等濃度混合,并添加少量活性炭后生根率有明顯提高;當(dāng)生根培養(yǎng)基C3以1/2MS為基本培養(yǎng)基,添加0.5 mg/L NAA、0.5 mg/L IBA和50 mg/L AC時(shí)其生根率達(dá)到最高,為88.89%,平均根數(shù)為4.17條,平均根長(zhǎng)為1.13 cm,并且芽健壯,葉型葉色正常(圖3)。因此,適合黃精根莖芽苗生根的培養(yǎng)基組合為1/2 MS+0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    3 小結(jié)與討論

    本試驗(yàn)結(jié)果表明,誘導(dǎo)黃精各器官發(fā)生的最佳培養(yǎng)基組合是不同的,說明不同器官的發(fā)生對(duì)同一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)不同。這和孫敬三等[7]的研究結(jié)果一樣,即器官發(fā)生和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類及濃度有關(guān),適合于芽分化及增殖的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合,在誘導(dǎo)根形成時(shí),往往需要改變其種類和濃度,才能得到最佳效果。

    在黃精的增殖過程中還發(fā)現(xiàn)蔗糖濃度會(huì)直接影響芽的大小和增殖情況,當(dāng)蔗糖達(dá)到較高濃度60 g/L時(shí),對(duì)芽的形成和生長(zhǎng)有利,如蔗糖濃度降到30 g/L時(shí),芽的數(shù)量明顯減少,并且很快抽出葉片長(zhǎng)成完整植株,具體影響程度有待進(jìn)一步研究。

    TDZ是具有很強(qiáng)細(xì)胞分裂素活性的人工合成激素,經(jīng)多種植物組織培養(yǎng)試驗(yàn)表明,對(duì)愈傷組織發(fā)生、離體芽增殖及再生有顯著的促進(jìn)作用,但對(duì)植物生根有抑制作用[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,TDZ對(duì)黃精根莖芽的誘導(dǎo)作用不如6-BA明顯,但在芽的增殖過程中添加適量的TDZ對(duì)黃精根莖芽的分化作用效果明顯。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽增殖的培養(yǎng)基組合為MS+2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA。

    在誘導(dǎo)黃精根莖芽生根的過程中,基本培養(yǎng)基最為重要,直接影響其生根率和平均根數(shù),生長(zhǎng)素NAA 誘導(dǎo)生根的作用較IBA好,不但影響其生根率、平均根數(shù),還直接影響芽苗的健康程度。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽生根的最佳培養(yǎng)基組合為1/2 MS +0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    參考文獻(xiàn):

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    [3] 李 世,郭學(xué)鑒,蘇淑欣,等.黃精野生變家種高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究[J].中國(guó)中藥雜志,1997,7(22):398-401.

    [4] 楊子龍,王世清,左敏.黃精高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2002,16(1):51-52.

    [5] 宋東平,吳維春,丁志國(guó).東北黃精栽培技術(shù)[J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物,2004(9):21.

    [6] 趙 致,龐玉新,袁媛,等.藥用作物黃精栽培研究進(jìn)展及栽培的幾個(gè)關(guān)鍵問題[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(1):85-86.

    [7] 孫敬三,朱至清.植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

    [8] 徐華松,徐九龍,黃學(xué)林.TDZ在植物組織培養(yǎng)中的作用[J].廣西植物,1996,16(1):77-80.

    2.3 基本培養(yǎng)基和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響

    在1/2MS、MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(NAA、IBA、6-BA)和活性炭(AC)對(duì)黃精進(jìn)行生根培養(yǎng),選擇生長(zhǎng)健壯、高3~5 cm的根莖芽切割下來,基部稍帶一點(diǎn)老組織,培養(yǎng)15 d后可見基部有白色的根系生長(zhǎng)出來,30 d后統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。由表3可見,8種培養(yǎng)基都能使黃精根莖芽苗生根,但以1/2MS為基本培養(yǎng)的培養(yǎng)基組合中生根情況普遍比MS為基本培養(yǎng)基的好。不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響也較大,只添加NNA時(shí)比只添加IBA的生根率相對(duì)要高,葉型葉色正常;生根培養(yǎng)基C8中添加了少許分裂素6-BA,有利于黃精根莖芽苗的生根;生根培養(yǎng)基C3和C6中將NAA和IBA等濃度混合,并添加少量活性炭后生根率有明顯提高;當(dāng)生根培養(yǎng)基C3以1/2MS為基本培養(yǎng)基,添加0.5 mg/L NAA、0.5 mg/L IBA和50 mg/L AC時(shí)其生根率達(dá)到最高,為88.89%,平均根數(shù)為4.17條,平均根長(zhǎng)為1.13 cm,并且芽健壯,葉型葉色正常(圖3)。因此,適合黃精根莖芽苗生根的培養(yǎng)基組合為1/2 MS+0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    3 小結(jié)與討論

    本試驗(yàn)結(jié)果表明,誘導(dǎo)黃精各器官發(fā)生的最佳培養(yǎng)基組合是不同的,說明不同器官的發(fā)生對(duì)同一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)不同。這和孫敬三等[7]的研究結(jié)果一樣,即器官發(fā)生和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類及濃度有關(guān),適合于芽分化及增殖的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合,在誘導(dǎo)根形成時(shí),往往需要改變其種類和濃度,才能得到最佳效果。

    在黃精的增殖過程中還發(fā)現(xiàn)蔗糖濃度會(huì)直接影響芽的大小和增殖情況,當(dāng)蔗糖達(dá)到較高濃度60 g/L時(shí),對(duì)芽的形成和生長(zhǎng)有利,如蔗糖濃度降到30 g/L時(shí),芽的數(shù)量明顯減少,并且很快抽出葉片長(zhǎng)成完整植株,具體影響程度有待進(jìn)一步研究。

    TDZ是具有很強(qiáng)細(xì)胞分裂素活性的人工合成激素,經(jīng)多種植物組織培養(yǎng)試驗(yàn)表明,對(duì)愈傷組織發(fā)生、離體芽增殖及再生有顯著的促進(jìn)作用,但對(duì)植物生根有抑制作用[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,TDZ對(duì)黃精根莖芽的誘導(dǎo)作用不如6-BA明顯,但在芽的增殖過程中添加適量的TDZ對(duì)黃精根莖芽的分化作用效果明顯。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽增殖的培養(yǎng)基組合為MS+2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA。

    在誘導(dǎo)黃精根莖芽生根的過程中,基本培養(yǎng)基最為重要,直接影響其生根率和平均根數(shù),生長(zhǎng)素NAA 誘導(dǎo)生根的作用較IBA好,不但影響其生根率、平均根數(shù),還直接影響芽苗的健康程度。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽生根的最佳培養(yǎng)基組合為1/2 MS +0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    參考文獻(xiàn):

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    2.3 基本培養(yǎng)基和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響

    在1/2MS、MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(NAA、IBA、6-BA)和活性炭(AC)對(duì)黃精進(jìn)行生根培養(yǎng),選擇生長(zhǎng)健壯、高3~5 cm的根莖芽切割下來,基部稍帶一點(diǎn)老組織,培養(yǎng)15 d后可見基部有白色的根系生長(zhǎng)出來,30 d后統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。由表3可見,8種培養(yǎng)基都能使黃精根莖芽苗生根,但以1/2MS為基本培養(yǎng)的培養(yǎng)基組合中生根情況普遍比MS為基本培養(yǎng)基的好。不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)黃精根莖芽苗生根的影響也較大,只添加NNA時(shí)比只添加IBA的生根率相對(duì)要高,葉型葉色正常;生根培養(yǎng)基C8中添加了少許分裂素6-BA,有利于黃精根莖芽苗的生根;生根培養(yǎng)基C3和C6中將NAA和IBA等濃度混合,并添加少量活性炭后生根率有明顯提高;當(dāng)生根培養(yǎng)基C3以1/2MS為基本培養(yǎng)基,添加0.5 mg/L NAA、0.5 mg/L IBA和50 mg/L AC時(shí)其生根率達(dá)到最高,為88.89%,平均根數(shù)為4.17條,平均根長(zhǎng)為1.13 cm,并且芽健壯,葉型葉色正常(圖3)。因此,適合黃精根莖芽苗生根的培養(yǎng)基組合為1/2 MS+0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    3 小結(jié)與討論

    本試驗(yàn)結(jié)果表明,誘導(dǎo)黃精各器官發(fā)生的最佳培養(yǎng)基組合是不同的,說明不同器官的發(fā)生對(duì)同一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)不同。這和孫敬三等[7]的研究結(jié)果一樣,即器官發(fā)生和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類及濃度有關(guān),適合于芽分化及增殖的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合,在誘導(dǎo)根形成時(shí),往往需要改變其種類和濃度,才能得到最佳效果。

    在黃精的增殖過程中還發(fā)現(xiàn)蔗糖濃度會(huì)直接影響芽的大小和增殖情況,當(dāng)蔗糖達(dá)到較高濃度60 g/L時(shí),對(duì)芽的形成和生長(zhǎng)有利,如蔗糖濃度降到30 g/L時(shí),芽的數(shù)量明顯減少,并且很快抽出葉片長(zhǎng)成完整植株,具體影響程度有待進(jìn)一步研究。

    TDZ是具有很強(qiáng)細(xì)胞分裂素活性的人工合成激素,經(jīng)多種植物組織培養(yǎng)試驗(yàn)表明,對(duì)愈傷組織發(fā)生、離體芽增殖及再生有顯著的促進(jìn)作用,但對(duì)植物生根有抑制作用[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,TDZ對(duì)黃精根莖芽的誘導(dǎo)作用不如6-BA明顯,但在芽的增殖過程中添加適量的TDZ對(duì)黃精根莖芽的分化作用效果明顯。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽增殖的培養(yǎng)基組合為MS+2.0 mg/L 6-BA +1.0 mg/L TDZ +0.1 mg/L IBA。

    在誘導(dǎo)黃精根莖芽生根的過程中,基本培養(yǎng)基最為重要,直接影響其生根率和平均根數(shù),生長(zhǎng)素NAA 誘導(dǎo)生根的作用較IBA好,不但影響其生根率、平均根數(shù),還直接影響芽苗的健康程度。本試驗(yàn)得出適合黃精根莖芽生根的最佳培養(yǎng)基組合為1/2 MS +0.5 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA +50 mg/L AC。

    參考文獻(xiàn):

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