野生艾蒿的組織培養(yǎng)

楊 瑩， 吳 瓊， 徐 碧 蓮， 劉 志 文

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

野生艾蒿的組織培養(yǎng)

楊 瑩， 吳 瓊， 徐 碧 蓮， 劉 志 文

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

為了保護(hù)野生艾蒿資源，以帶有側(cè)芽生長(zhǎng)點(diǎn)的野生艾蒿莖切段為材料，采用植物組織培養(yǎng)方法，對(duì)艾蒿莖切段的分化和生根培養(yǎng)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，0.1%的HgCl2浸泡6～8 min對(duì)艾蒿莖切段滅菌有較好的效果。6-BA和IAA分別是艾蒿莖切段芽誘導(dǎo)和生根培養(yǎng)理想激素，而莖切段在MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L IAA的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，側(cè)芽能較好萌發(fā)生長(zhǎng)，生根多并且快，21 d時(shí)的增殖系數(shù)可達(dá)8～15倍。

艾蒿；組織培養(yǎng)；生根；快繁

0 引 言

艾蒿富含人體生命所必需的蛋白質(zhì)、氨基酸、多種維生素和礦物質(zhì)，使得艾蒿具有良好的食用性和飼用性[1-2]。此外，還具有黃酮、揮發(fā)油、桉葉烷和三萜類(lèi)等多種重要的化學(xué)物質(zhì)，每一類(lèi)化學(xué)物質(zhì)又包含多種組分，具有多種藥用價(jià)值，因而艾蒿也是最具應(yīng)用潛力的藥用植物之一[3-5]。多年來(lái)由于人們大量采集，采集時(shí)一般連根拔起，使得在野生條件下只能通過(guò)根莖進(jìn)行繁殖的艾蒿繁殖困難，因此野生資源迅速減少[6]。

目前，對(duì)于艾蒿的研究多集中于其藥用成分分析與提取方面[7-9]，少見(jiàn)對(duì)艾蒿組織培養(yǎng)研究的報(bào)道[10-11]。為保護(hù)野生資源，探索快速繁殖艾蒿的方法，以滿足人們的不同需求十分必要。本試驗(yàn)應(yīng)用組織培養(yǎng)的技術(shù)，利用野生艾蒿的莖切段進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng)，確定快繁的最佳實(shí)驗(yàn)條件，以期保護(hù)野生艾蒿資源，為艾蒿的綜合利用及食用和藥用等提供原料。

1 材料與方法

1.1 材料滅菌處理

將采集的艾蒿剪除葉片，用自來(lái)水沖洗莖段，除去泥沙等雜物，再將材料剪切成1～2 cm的帶側(cè)芽小段。置于75%酒精浸泡30 s，再用不同濃度HgCl2溶液中浸泡不同時(shí)間，期間攪拌4～6次，共設(shè)8個(gè)處理。最后無(wú)菌水沖洗3～4次，并用無(wú)菌濾紙吸干，將莖切段接入MS培養(yǎng)基，每瓶接2～3段，以獲取無(wú)菌材料。

1.2 細(xì)胞分裂素對(duì)側(cè)芽生長(zhǎng)的影響

將無(wú)菌成活的莖切段分別轉(zhuǎn)接至含有6-BA、激動(dòng)素(KT)和玉米素(Z)的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行分化成芽培養(yǎng)，均分別設(shè)置0.25、0.50、0.75和1.00 mg/L 的4種濃度處理。

1.3 生長(zhǎng)素對(duì)生根的影響

將具分枝無(wú)菌嫩莖切成長(zhǎng)1～2 cm、具有頂芽或側(cè)芽分枝的嫩莖段，接種到0.25 mg/L的IAA、IBA、NAA和2,4-D的MS培養(yǎng)基中進(jìn)行生根培養(yǎng)。

1.4 不同IAA濃度對(duì)生根的影響

將材料分別接種于為0.25、0.50、0.75和1.00 mg/L 的IAA培養(yǎng)基上，進(jìn)行嫩莖段的生根培養(yǎng)效果試驗(yàn)。

以上3組試驗(yàn)均以不加激素的MS培養(yǎng)基為對(duì)照(CK)，重復(fù)3次。

1.5 培養(yǎng)條件和數(shù)據(jù)分析

所有材料接種后置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，溫度設(shè)在(25±3) ℃，濕度70%，日光燈連續(xù)光照12 h/d，光強(qiáng)3 000 lx的條件下培養(yǎng)。

每5～7 d觀察一次，對(duì)試管苗死亡率、莖高、生根數(shù)和平均根長(zhǎng)等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并取其平均值為性狀值。

2 結(jié)果與討論

2.1 HgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)及滅菌時(shí)間對(duì)外植體滅菌效果的影響

從表1中可以看出，HgCl2的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和滅菌時(shí)間對(duì)外植體感染率和存活率存在較大差異。外植體無(wú)論是用0.1%還是0.2% HgCl2滅菌，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，感染率降低，死亡率上升，而存活率在處理6和8 min最高。由于HgCl2是一種劇毒物質(zhì)，即使在HgCl2處理完后，用無(wú)菌水沖洗4～6次，仍然有少量殘留在外植體上，導(dǎo)致外植體死亡，如圖1所示。因此選擇HgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，時(shí)間為6～8 min效果最好。

2.2 細(xì)胞分裂素對(duì)分化培養(yǎng)的影響

不同種類(lèi)和濃度細(xì)胞分裂素培養(yǎng)21 d，對(duì)分化培養(yǎng)的影響結(jié)果如表2所示。由表2可知，不同濃度的3種細(xì)胞分裂素均能促進(jìn)艾蒿側(cè)芽的生長(zhǎng)，但效果最好的是6-BA。此外生長(zhǎng)速率與分裂素質(zhì)量濃度有關(guān)，6-BA質(zhì)量濃度為0.5mg/L時(shí)較好，一定濃度的6-BA能顯著提高芽的高度，平均高度可達(dá)3.3cm，且有較多的側(cè)芽，高濃度則呈一定的抑制作用。

表1 不同HgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和處理時(shí)間對(duì)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

Tab.1 The effects of HgCl2concentration and treatment time on growth indexes

組別w/%t/min處理數(shù)量染菌率/%死亡率/%存活率/%10.149846.914.338.820.1610139.619.840.630.187834.623.142.340.1107522.641.336.150.249643.816.739.560.268734.425.340.370.288224.436.539.180.2108321.742.236.1

(a) 根部

(b) 莖部

圖1 不同HgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和處理時(shí)間對(duì)植物根部和莖部的影響

Fig.1 The effects of HgCl2concentration and treatment time on roots and stems

2.3 生長(zhǎng)素對(duì)分化芽生根的影響

不同培養(yǎng)基中分化芽在7d內(nèi)均開(kāi)始生根，添加IAA的培養(yǎng)基中生根較早，最早為5 d。培養(yǎng)28 d后的結(jié)果如表3所示。由表3可見(jiàn)，添加IAA的培養(yǎng)基誘導(dǎo)生根能力最強(qiáng)，生根率達(dá)到88.5%，而2,4-D的效果最差。

表2 不同種類(lèi)和濃度的細(xì)胞分裂素對(duì)分化芽的影響

表3 不同生長(zhǎng)素對(duì)分化芽生根的影響

分別以IAA和2,4-D誘導(dǎo)生根，效果對(duì)比圖如圖2所示。從圖2可以看出，IAA誘導(dǎo)的平均生根數(shù)多，根長(zhǎng)而粗，長(zhǎng)勢(shì)良好，并有許多側(cè)根(圖2(a))。2,4-D的培養(yǎng)基誘導(dǎo)生根效果差，有較多的下端膨大，形成根相對(duì)較難(圖2(b))。結(jié)果表明，IAA更有利于分化芽生根。

(a) IAA

(b) 2,4-D

圖2 生長(zhǎng)素IAA和2,4-D誘導(dǎo)生根對(duì)比圖

Fig.2 The pictures of IAA and 2,4-D on rooting induction

2.4 不同質(zhì)量濃度的IAA對(duì)生根的影響

由表4可以看出，一定濃度的IAA培養(yǎng)基能較好地促進(jìn)根的生長(zhǎng)，生根率較高，根數(shù)也較多。其中質(zhì)量濃度為0.5 mg/L的效果最好，質(zhì)量濃度高于0.75 mg/L反而抑制生長(zhǎng)，生根數(shù)較少，且形成的根一般短而粗，較難形成側(cè)根，根系的表面積較小，影響其對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收。

表4 不同質(zhì)量濃度IAA對(duì)生根的影響

2.5 快繁體系的建立

培養(yǎng)基成分對(duì)組織細(xì)胞生長(zhǎng)和次生代謝具有重要影響[12]。將莖切成長(zhǎng)1 cm左右?guī)б粋€(gè)芽的莖切段接種在MS+IAA 0.5 mg/L+6-BA 0.5 mg/L 的培養(yǎng)基上。如圖3所示，21 d后莖切段可長(zhǎng)到5～6 cm，莖稈粗壯，且有4～8個(gè)側(cè)枝，生根速度快并且多，根系的表面積較大，增殖系數(shù)可達(dá)8～15倍。

圖3 組織快繁效果圖

3 結(jié) 論

0.1% HgCl2對(duì)艾蒿莖段外植體材料浸泡6～8 min滅菌的效果最佳。HgCl2浸泡時(shí)間較短時(shí)，外植體感染率高；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，存活率降低。這可能是由于浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，HgCl2侵入外植體較多，Hg2+植物體產(chǎn)生毒害造成的。

細(xì)胞分裂素的生理作用主要是引起細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)芽的形成和促進(jìn)芽的生長(zhǎng)，促進(jìn)根芽分化，與植物生長(zhǎng)素有協(xié)同作用。對(duì)大多數(shù)植物來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)素類(lèi)物質(zhì)在生根培養(yǎng)中具有誘導(dǎo)基部根原基形成的作用。研究結(jié)果表明，在誘導(dǎo)艾蒿芽生長(zhǎng)和根的形成的激素效果最好的分別是0.5 mg/L 6-BA和IAA，獲得了艾蒿優(yōu)良試管苗。

雖然目前已有許多關(guān)于菊科蒿屬植物組織培養(yǎng)的報(bào)道，但有關(guān)艾蒿組織培養(yǎng)的報(bào)道尚未見(jiàn)[13-15]。本研究成功探索出艾蒿生長(zhǎng)點(diǎn)分化及試管苗生根的最佳條件，建立艾蒿快繁體系，為實(shí)現(xiàn)艾蒿野生資源的保護(hù)、栽培對(duì)種苗的需求和基因庫(kù)的建立奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

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The tissue culture of wildArtemisiaargyi

YANG Ying, WU Qiong, XU Bilian, LIU Zhiwen

( School of Biological Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China )

To protect wildArtemisiaargyiresources, axillary bud differentiation and rooting with the stems ofArtemisiaargyias explant materials were conducted by tissue culture technique. The results showed that the explants sterilized with 0.1% HgCl2for 6-8 min played a satisfactory sterilizing effect. 6-BA and IAA were the optimum hormone for differentiation and rooting of tube seedlings, respectively. The ideal rapid propagation medium was MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L IAA, in which the buds could grow more vigorously and the root grow more quickly, and could be proliferated by 8 to 15 times cultured for 21 days.

Artemisiaargyi; tissue culture; rooting; rapid propagation

2015-09-14.

遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015020682).

楊 瑩(1984-)，女，碩士研究生；通信作者：劉志文(1972-)，男，副教授.

Q813.1

A

1674-1404(2017)02-0092-04

楊瑩,吳瓊,徐碧蓮,劉志文.野生艾蒿的組織培養(yǎng)[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(2):92-95.

YANG Ying, WU Qiong, XU Bilian, LIU Zhiwen. The tissue culture of wildArtemisiaargyi[J]. Journal of Dalian Polytechnic University, 2017, 36(2): 92-95.