彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化的研究

王彥尊，趙靜，李璐，孔存翠，王計(jì)平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 山西 太谷 030801)

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彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化的研究

王彥尊，趙靜，李璐，孔存翠，王計(jì)平*

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 山西 太谷 030801)

摘要：以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有彩葉鳳梨為材料，探討激素對其愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化的影響。取彩葉鳳梨無菌苗上生長的短縮莖(側(cè)芽)接種于不同激素配比的MS培養(yǎng)基中誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，然后將愈傷組織切塊接種到不同的分化培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)器官分化，統(tǒng)計(jì)出芽率，觀察芽生長狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果為，誘導(dǎo)彩葉鳳梨愈傷組織產(chǎn)生的適宜培養(yǎng)基為MS+2,4-D 4 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1，出愈率可達(dá)83.6%。愈傷塊大、質(zhì)地致密，有芽點(diǎn)；愈傷組織芽分化培養(yǎng)優(yōu)先選擇MS+6-BA 4 mg·L-1+NAA 0.4 mg·L-1培養(yǎng)基，分化率可達(dá)96.7%，出芽速度較快，出芽數(shù)較多，長勢良好。試驗(yàn)表明，NAA能促進(jìn)彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化；高濃度2,4-D可以促進(jìn)彩葉鳳梨愈傷組織的生成，而高濃度的6-BA可以促進(jìn)愈傷組織分化不定芽。

關(guān)鍵詞：彩葉鳳梨；側(cè)芽；短縮莖；愈傷組織；芽分化

彩葉鳳梨(NeoregeliaCaroline)屬于鳳梨科彩葉鳳梨屬植物，又名五彩鳳梨、貞鳳梨、巢鳳梨，原產(chǎn)南美熱帶地區(qū)，巴西、哥倫比亞、秘魯?shù)鹊豙1,2]。彩葉鳳梨花期較長，可達(dá)3個月之久，花色奇異，觀葉優(yōu)美，可在室內(nèi)常年種植，花色既熱情奔放又端莊大方，是近年來相當(dāng)流行的室內(nèi)盆花[3]，而且因其葉片氣孔白天關(guān)閉，晚上開放，對凈化晚間空氣也具有良好作用[4,5]。彩葉鳳梨喜濕潤、陽光環(huán)境，但也能很好適應(yīng)北方干燥的環(huán)境，適宜生長在疏松、肥沃的土壤中。彩葉鳳梨常用的繁殖方式有分株繁殖和播種繁殖，其生長周期較長，擴(kuò)繁要求較高，從二十世紀(jì)八十年代開始引入中國，到目前為止只能小批量生產(chǎn)，主要集中在廣東、海南、福建、云南、昆明等地[6]。

通過誘導(dǎo)外植體產(chǎn)生愈傷組織，再以愈傷組織為材料，分化產(chǎn)生不定芽是組織培養(yǎng)的重要途徑之一[7~9]。國內(nèi)外關(guān)于彩葉鳳梨組織培養(yǎng)的相關(guān)研究較少，本研究通過添加不同種類和不同配比的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，探索不同激素配比對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化的影響，為彩葉鳳梨組培快繁體系的優(yōu)化提供依據(jù)。

1材料和方法

1.1　試驗(yàn)材料及培養(yǎng)條件

彩葉鳳梨幼嫩側(cè)芽取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院組培室彩葉鳳梨無菌試管苗，培養(yǎng)溫度25~27 ℃，光照為16 h·d-1，光照強(qiáng)度為1 500~2 000 lx。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1不同激素配比對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)的影響

以MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基，將6-BA、2,4-D與NAA三種生長調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)行不同配比，共設(shè)9個處理進(jìn)行試驗(yàn)，如表1。蔗糖30 g·L-1，瓊脂6 g·L-1。在超凈工作臺上，接種彩葉鳳梨無菌苗側(cè)芽于上述培養(yǎng)基。

表1　含有不同濃度生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的誘導(dǎo)培養(yǎng)基

1.2.2不同激素配比對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

在MS培養(yǎng)基中分別添加不同濃度6-BA、2,4-D及NAA的單一激素(如表2)；另在培養(yǎng)基中添加不同濃度的6-BA與NAA(如表3)，進(jìn)行愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的研究。其中，蔗糖30 g·L-1，瓊脂6 g·L-1。

表2　單一激素不同濃度

表3　不同濃度激素配比

1.3　結(jié)果統(tǒng)計(jì)方法

以上試驗(yàn)均設(shè)3個重復(fù)，培養(yǎng)第一周每天觀察，及時(shí)處理污染樣品，之后2~3 d觀察一次，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計(jì)。所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行分析。Turkey法進(jìn)行多重比較。

出愈率=(出愈數(shù)/接種外植體數(shù)) × 100%

出芽率=(出芽愈傷塊數(shù)/接種愈傷塊數(shù)) × 100%

2結(jié)果與分析

2.1　不同激素配比對愈傷組織誘導(dǎo)的影響

由表4可知，單一添加6-BA時(shí)，彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)率為0；當(dāng)6-BA與2,4-D配合使用時(shí)，出愈率仍為0；當(dāng)單一添加2.4-D時(shí)，出愈率顯著提高，出現(xiàn)少量淡綠色愈傷組織；在2,4-D配合NAA使用時(shí)，出愈率較好，且在2,4-D 4 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1時(shí)，出愈率最好，達(dá)83.6%，質(zhì)地較為致密，呈綠色，上有芽點(diǎn)(見圖1)。

表4　6-BA、2,4-D與NAA不同配比對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)的影響

圖1　愈傷組織的誘導(dǎo)Fig.1　The induction of callus in Neoregelia Caroline

2.2　不同激素配比對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

2.2.16-BA對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

由表5可以看出，6-BA對于芽和根的分化均有一定作用。在一定范圍內(nèi)，單一添加6-BA時(shí)，隨著濃度增加，分化率逐漸增加，有利于芽的分化。故在誘導(dǎo)不定芽分化時(shí)可選擇6-BA濃度高一些的培養(yǎng)基。

2.2.2NAA、2,4-D對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

表6、表7均為不同生長素類物質(zhì)對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響。NAA與2,4-D 均對愈傷組織誘導(dǎo)分化起作用：2,4-D對于根的分化有良好作用，單一使用，僅誘導(dǎo)形成不定根，幾乎不會誘導(dǎo)分化芽；NAA能夠很好地促進(jìn)芽的分化，但是愈傷誘導(dǎo)不定芽生長變化慢，在濃度為0.2~0.6 mg·L-1分化率可達(dá)93.3%~96.6%。由圖2可知，對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)芽分化，激素效果NAA>2,4-D。綜合表5分析，優(yōu)先考慮使用不同濃度配比的6-BA與NAA組合誘導(dǎo)不定芽分化。

表56-BA對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

Table 5Effect of 6-BA on differentiation of adventitious buds

6-BA/mg·L-1接種愈傷數(shù)Callusnumbers出芽數(shù)Budnumbers分化率/%Differen-tiationrate愈傷組織分化情況Differentiationstatusofcallus0350001421638.1芽和根2351954.3芽和根3352160.0芽和根4322578.1芽

表6NAA對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

Table 6Effect of NAA on differentiation of adventitious buds

NAA/mg·L-1接種數(shù)Callusnumber出芽數(shù)Budnumbers分化率/%Differen-tiationrate分化情況Differentiationstatusofcallus0.2302893.3先分化出根,再分化芽0.4302893.3同上,但芽分化速度較慢0.6302996.6同上,芽分化速度更慢0.8302686.6同上,芽分化速度更慢1.0302790.0僅分化根、無芽的分化

表72,4-D對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

Table 7Effect of 2,4-D on differentiation of adventitious buds

2,4-D/mg·L-1接種愈傷數(shù)Callusnumbers出芽數(shù)Budnumbers分化率/%Differen-tiationrate愈傷組織分化情況Differentiationstatusofcallus0.228000.428621.4不定根0.6282485.7不定根0.8281553.6不定根1.0281242.9不定根

2.2.36-BA與NAA不同配比對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

由表8可知，處理8與其他處理存在顯著差異，愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化率最高可達(dá)96.7%。本研究隨著6-BA濃度增加，愈傷組織從僅分化不定根到緩慢分化芽，到芽分化速度不斷加快，不同濃度6-BA誘導(dǎo)芽分化效果為：2 mg·L-1<3 mg·L-1<4 mg·L-1。處理7、8、9分化率均較高；三者相比，NAA濃度為0.4 mg·L-1時(shí)，彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)芽分化分化率最高，可達(dá)96.7%(見圖3)，故采用4 mg·L-16-BA與0.4 mg·L-1NAA配比對彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化效果最佳。

圖2　不同生長素對不定芽分化的影響Fig.2　Effect of different hormone on adventitious bud differentiation

表8　不同激素濃度配比對愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化的影響

注：表中不同字母表示0.05水平上，差異顯著

Note: different letters in table mean significant at significant α=0.05

圖3　愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化Fig.3　Differentiation of adventitious buds

3討論

一般來說，器官分化對激素的需要是必不可少的，所以在愈傷組織脫分化過程中對激素的研究越來越受到人們的關(guān)注。不同外植體對激素種類、濃度及配比反應(yīng)不同，在五大類植物激素中，以生長素和細(xì)胞分裂素作用最大。觀賞鳳梨種類繁多，組織培養(yǎng)過程中部分品種間生長條件和生長差異較大[4, 10,11]。彩葉鳳梨相對于其他觀賞鳳梨來說，引入國內(nèi)時(shí)間短，生長周期長，生長難度大，出愈能力差，為了更好地誘導(dǎo)愈傷組織生長，一般培養(yǎng)基中要采用較高濃度的生長素[12~14]。張國芳等[15]使用鶯哥鳳梨屬“名寶劍”鳳梨的短縮莖誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織時(shí)，以MS+NAA 0.5 mg·L-1+6-BA 4.0 mg·L-1和MS+2,4-D 2.0 mg·L-1+NAA 0.5 mg·L-1作為誘導(dǎo)培養(yǎng)基，平均出愈率最高；本研究采用彩葉鳳梨短縮莖誘導(dǎo)愈傷組織，以MS+2,4-D 4 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1培養(yǎng)基最佳，出愈率達(dá)83.6%，這一結(jié)果與上述研究相似，發(fā)現(xiàn)NAA有助于胚性愈傷組織的形成。大量植物組

織培養(yǎng)研究結(jié)果表明，器官發(fā)生過程中，激素之間的相互作用很復(fù)雜，細(xì)胞分裂素有利于芽的分化和增殖，生長素有利于根的分化，二者同時(shí)使用，比值高時(shí)產(chǎn)生芽，比值低時(shí)產(chǎn)生根，比值適中時(shí)，可能維持原組織生長而不分化。但也有一些植物對生長素和細(xì)胞分裂素的反應(yīng)比較特殊，這與植物本身的遺傳性有密切關(guān)系。徐立等[5]對彩葉鳳梨芽的誘導(dǎo)及分化也有研究，選用不定芽直接誘導(dǎo)途徑，篩選的最佳培養(yǎng)基為：MS+KT 4.0 mg·L-1+IAA 0.1 mg·L-1；張國芳等[15]采用 “名寶劍”鳳梨的短縮莖誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，愈傷再分化時(shí)，最佳分化培養(yǎng)基為MS+NAA 0.1 mg·L-1+6-BA 0.5 mg·L-1；此外，星花鳳梨相關(guān)研究表明[16]，愈傷組織再分化時(shí)，最佳培養(yǎng)基為6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 0.25 mg·L-1；本研究中彩葉鳳梨愈傷組織誘導(dǎo)芽分化以MS+6-BA 4 mg·L-1+NAA 0.4 mg·L-1為最適培養(yǎng)基，芽分化率可達(dá)96.7%，出芽速度快，數(shù)量多，生長良好。

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(編輯：梁文俊)

Study on induction ofNeoregeliaCarolinecallus and adventitious bud differentiation

Wang Yanzun, Zhao Jing, LI Lu, Kong Cuncui, Wang Jiping

(CollegeofAgronomy,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Abstract:The effect of the hormone onNeoregeliaCarolinecallus and bud differentiation was studied in the laboratory. The lateral buds and stems ofNeoregeliaCarolineaseptic seeding which were inoculated on MS medium to induce callus were used as explants. Analysed the callus induction rate and callus growth state. Then the callus was transferred to MS medium supplemented with different hormones and different hormone combinations, which was the bud differentiation culture medium. Then observed the bud differentiation rate and growth condition of buds. The results was that: the superior induction medium was MS+2,4-D 4 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1, callus induction rate reached 83.6% and the appearance of primary callus was bigger, green, compact and dense. And the more suitable culture medium for differentiation was MS+6-BA 4 mg·L-1+NAA 0.4 mg·L-1, on which the bud grown well and the sprouting rate reached 96.7%.The results showed that: NAA could promoteNeoregeliaCarolinecallus induction rate and callus growth state; The high concentration of 2,4-D could promote the formation of the callus; The high concentration of 6-BA could promote the formation of callus.

Key words:NeoregeliaCaroline； Lateral buds； Dwarf stem； Callus； Bud differentiation

中圖分類號：S682.36

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)02-0091-05

基金項(xiàng)目：山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20130311019-2)

通訊作者：*王計(jì)平，副教授，碩士生導(dǎo)師。Tel:13633544366;E-mail:sxndwjp@163.com

作者簡介：王彥尊(1990-)，男(漢)，山西孝義人，在讀碩士，研究方向：植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究

收稿日期：2015-10-16修回日期：2015-12-08