臭馬比木莖段離體培養(yǎng)研究初報

陳劍鋒　李克克　王承恩等

摘要：以臭馬比木（Nothapodytes nimmoniana）帶芽莖段作外植體進行離體培養(yǎng)，研究了不同基本培養(yǎng)基和激素濃度對其側(cè)芽萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，基本培養(yǎng)基類型對臭馬比木莖段外植體帶芽莖段的萌發(fā)有極顯著影響，以WPM作為基本培養(yǎng)基，側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)極顯著高于MS和B5培養(yǎng)基。正交試驗結(jié)果顯示W(wǎng)PM+0.5 mg/L TDZ+1.5 mg/L 6-BA最適于臭馬比木莖段的離體培養(yǎng)，側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)分別為96.8%和1.14。

關(guān)鍵詞：臭馬比木（Nothapodytes nimmoniana）；莖段；離體培養(yǎng)

中圖分類號：S567.1+9；S339.4+1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）07-1692-03

臭馬比木（Nothapodytes nimmoniana （Graham） Mablerley）又名青脆枝，屬茶茱萸科假柴龍樹屬（Nothapodytes sp.）多年生植物，原產(chǎn)于我國臺灣蘭嶼。臭馬比木全株均含喜樹堿，且含量遠高于喜樹，是提取抗癌藥物喜樹堿的優(yōu)質(zhì)原料[1]。喜樹堿及其系列衍生物對胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等十多種癌癥均有特殊療效，已成為抗腫瘤藥物的主要品種[2]。喜樹堿需求量的不斷增加導(dǎo)致喜樹堿原材料資源面臨枯竭的危險，臭馬比木的野生資源也大幅減少，在一些國家已被列為敏感物種[3]。臭馬比木以種子繁殖為主，產(chǎn)苗量低且成株時間長，遠遠不能滿足市場的需求。因此，利用組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁育臭馬比木，并在培養(yǎng)過程中利用技術(shù)手段增加組培苗中的喜樹堿含量，對合理有效利用資源、提供優(yōu)質(zhì)的喜樹堿提取原料具有重要意義[4-6]。本研究以臭馬比木的帶芽莖段為外植體進行離體培養(yǎng)，初步建立離體快繁技術(shù)，旨在為臭馬比木的快速繁殖、優(yōu)良品種的保存及工廠化生產(chǎn)提供相關(guān)依據(jù)。

1 實驗方法

1.1 臭馬比木外植體的接種

實驗用臭馬比木材料取自仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院鐘村種質(zhì)資源圃，為兩年生植株，取健壯無病蟲害枝條，洗凈后剪取帶有1～2個側(cè)芽的莖段作為外植體，流水清洗1 h以上，用體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇表面滅菌10 s，無菌水漂洗2～3次后用1 g/L HgCl2溶液滅菌15 min，再用無菌水漂洗3～5次，將消毒后的莖段隨機接種在培養(yǎng)基上，培養(yǎng)條件為溫度（25±2）℃、光照度1 600 lx、光照時間16 h/d。

1.2 基本培養(yǎng)基對臭馬比木側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響

分別以MS、WPM及B5為基本培養(yǎng)基，均添加7 g/L瓊脂、30 g/L蔗糖、0.05 mg/L TDZ和0.1 mg/L 6-BA，pH 6.0，每處理接種50個外植體（帶有70個側(cè)芽），重復(fù)3次。接種30 d后統(tǒng)計外植體存活率、側(cè)芽萌發(fā)率及增殖系數(shù)。

存活率=存活外植體個數(shù)/接種的外植體總數(shù)×100%

萌發(fā)率=萌發(fā)側(cè)芽的外植體個數(shù)/存活的外植體個數(shù)×100%

增殖系數(shù)=萌發(fā)的側(cè)芽個數(shù)/存活的外植體個數(shù)

1.3 正交試驗

采用三因素三水平正交設(shè)計[7]考察基本培養(yǎng)基類型、TDZ濃度和6-BA濃度對外植體側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響，因素與水平見表1，正交試驗每處理接種50個外植體（帶有70個側(cè)芽），30 d后統(tǒng)計側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)基對臭馬比木側(cè)芽萌發(fā)的影響

分別以MS、WPM及B5為基本培養(yǎng)基，臭馬比木帶芽莖段外植體接種15～25 d后側(cè)芽即開始萌動，30 d后各培養(yǎng)基中外植體存活及側(cè)芽萌發(fā)的情況見表2。從表2可以看出，基本培養(yǎng)基類型對外植體存活率的影響不大，各處理差異不顯著（P>0.05），但對莖段側(cè)芽的萌發(fā)率和增殖系數(shù)有較大影響，WPM作基本培養(yǎng)基時側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)均極顯著高于MS和B5基本培養(yǎng)基（P<0.01），且芽苗健壯，長勢良好（圖1A）。MS作基本培養(yǎng)基時萌發(fā)的芽苗葉片薄而發(fā)黃，苗生長細弱，伸長不明顯（圖1B）；B5作基本培養(yǎng)基時側(cè)芽萌動較慢，30 d時芽苗生長不明顯（圖1C）。且培養(yǎng)后期MS和B5培養(yǎng)基中均出現(xiàn)了不同程度的褐化現(xiàn)象。

2.2 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果見表3。從表3可以看出，各因素中基本培養(yǎng)基類型對莖段側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響最大，其次是TDZ濃度，6-BA濃度對莖段離體培養(yǎng)的影響最小。方差分析表明，基本培養(yǎng)基類型對莖段側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響達極顯著水平，TDZ濃度對莖段側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響達顯著水平，6-BA濃度對莖段側(cè)芽萌發(fā)率和增殖系數(shù)的影響不顯著。最佳培養(yǎng)條件組合為A2B3C1，即以WPM為基本培養(yǎng)基，附加0.5 mg/L TDZ 和1.5 mg/L 6-BA，此條件下側(cè)芽萌發(fā)率為96.8%，增殖系數(shù)為1.14，均高于其他正交試驗組合的結(jié)果。取莖段外植體接種于該培養(yǎng)基中，側(cè)芽萌發(fā)和生長情況見圖2，可見芽苗生長健壯、長勢良好。

3 小結(jié)與討論

木本植物由于本身的特點，組織培養(yǎng)通常很難實現(xiàn)脫分化，本身易出現(xiàn)褐化、生根難、培養(yǎng)周期長等問題[8]，同時有研究發(fā)現(xiàn)木本植物的愈傷組織和胚狀體的誘導(dǎo)較為困難，且許多研究結(jié)果不一致，難以形成定論[9]。以莖段為外植體進行組織培養(yǎng)，經(jīng)短時間直接分化出芽是一條有效的快速繁殖途徑[10]。組織培養(yǎng)的成功與否與培養(yǎng)基類型有很大關(guān)系，不同基本培養(yǎng)基中無機離子、有機營養(yǎng)物質(zhì)含量各異，這些均是組織培養(yǎng)中外植體賴以生存和生長的基礎(chǔ)[11]。臭馬比木離體莖段組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基的類型和激素種類及配比是影響側(cè)芽萌發(fā)和生長的關(guān)鍵因素。本實驗對MS、B5、WPM 3種基本培養(yǎng)基進行了篩選，發(fā)現(xiàn)臭馬比木離體莖段側(cè)芽在WPM培養(yǎng)基中的萌發(fā)率遠高于MS、B5培養(yǎng)基，這與紅豆杉[12]、喜樹[13]、銀杏[14]等的研究結(jié)果一致。3種培養(yǎng)基中WPM培養(yǎng)基中的NH4+與NO3-濃度之比為1∶1，而MS和B5培養(yǎng)基中的NO3-濃度均高于NH4+。臭馬比木離體莖段在MS、B5培養(yǎng)基中褐化明顯，這是否與培養(yǎng)基中離子濃度和N源濃度高有關(guān)還需進一步研究[11]。

植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)是培養(yǎng)基中的關(guān)鍵物質(zhì)，雖用量極小，但在組織培養(yǎng)中起著重要的作用?；九囵B(yǎng)基只能保證外植體的生存與最低的生理活動，只有加入適當(dāng)?shù)闹参锷L調(diào)節(jié)劑后才能誘導(dǎo)細胞分裂的啟動、愈傷組織的形成以及根、芽的分化[15，16]。不同功能激素的配比是影響外植體成功啟動的重要因子，組織培養(yǎng)中常用細胞分裂素和生長素的組合作為生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，但由于外植體本身內(nèi)源激素水平的差異，在添加外源調(diào)節(jié)劑時要對外源調(diào)節(jié)劑的種類和濃度加以選擇和優(yōu)化。本實驗在預(yù)實驗過程中發(fā)現(xiàn)，6-BA與TDZ的組合更有利于臭馬比木莖段側(cè)芽的萌發(fā)，正交試驗結(jié)果表明WPM+1.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L TDZ更適于臭馬比木莖段側(cè)芽的萌發(fā)。培養(yǎng)基的組成成分不同，對植物細胞的生長及次生代謝物的產(chǎn)生也有較大的影響，在實驗優(yōu)化的培養(yǎng)基中對臭馬比木莖段進行離體培養(yǎng)，是否有利于臭馬比木植株中喜樹堿含量的提高還有待進一步的研究[17]。

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