不同外植體與激素對北美海棠松散型愈傷組織誘導(dǎo)的影響

張偉龍，張超，楊靜慧，劉艷軍，通信作者，李瑞祥，劉杉，王芝學(xué)

不同外植體與激素對北美海棠松散型愈傷組織誘導(dǎo)的影響

張偉龍1，張超2，楊靜慧1，劉艷軍1，通信作者，李瑞祥3，劉杉4，王芝學(xué)5

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384；2. 天津朔方綠色科技發(fā)展有限公司，天津 300384；3. 天津市濱海新區(qū)楊家泊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，天津 300480；4. 天津預(yù)警中心，天津 300074；5. 天津市農(nóng)科院 林果研究所，天津 300384）

為建立北美海棠松散型愈傷組織誘導(dǎo)體系，以北美海棠組培苗的葉片、莖段和葉柄為外植體，在含有不同濃度2,4-D的培養(yǎng)基上進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo)，并在含有不同濃度的2,4-D、BA、GA3培養(yǎng)基上進(jìn)行松散型愈傷組織誘導(dǎo)。結(jié)果顯示，以葉柄為外植體的愈傷組織誘導(dǎo)率最高，為100.0%；在濃度為2.0 mg/L的2,4-D的培養(yǎng)基上愈傷組織生長最快；在MS＋30.0 g/L蔗糖+100.0 mg/L Vc＋1.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3的培養(yǎng)基上可以誘導(dǎo)出結(jié)構(gòu)松散、生長速度最快的愈傷組織。

北美海棠；外植體；激素；愈傷組織

北美海棠因觀賞價值高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國園林綠化中廣泛種植，具有極高的推廣價值[1-3]。作為重要的園林綠化品種，北美海棠主要的繁殖方式為嫁接繁殖、扦插繁殖等[4-6]。但是這些傳統(tǒng)繁殖方式不僅受季節(jié)限制，而且容易造成苗木病蟲害廣泛傳播，因此，組織培養(yǎng)是北美海棠快速繁殖的好方法[7]。愈傷組織是組織培養(yǎng)的關(guān)鍵，其中松散型愈傷組織不僅可以提高轉(zhuǎn)化效率，而且易于愈傷組織再生，提高繁殖效率[8]。黃俊軒等[9]研究了適宜北美海棠生根的培養(yǎng)基配方，蔡鴻宇[10]以當(dāng)年生嫩枝條為外植體，解決了扦插成活率低的問題。然而關(guān)于誘導(dǎo)松散型愈傷組織的報道較少。因此，本研究以北美海棠組培苗不同部位為外植體，以不同2,4-D濃度進(jìn)行愈傷組織誘導(dǎo)，并在不同激素種類及濃度上進(jìn)行松散型愈傷組織誘導(dǎo)，以期為北美海棠組培快繁提供指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料

本試驗(yàn)采用的北美海棠組培苗（冬紅海棠）由天津農(nóng)學(xué)院園林植物實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 方法

1.2.1 不同外植體對愈傷組織誘導(dǎo)

選取生長健壯的北美海棠組培苗，剪取葉片、莖段和葉柄為外植體，放到MS＋1.0 mg/L 2,4-D＋30.0 g/L蔗糖的培養(yǎng)基上進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo)，重復(fù)5次。誘導(dǎo)條件為25 ℃，1 000 lx光照，連續(xù)培養(yǎng)30～50 d。

1.2.2 不同2,4-D濃度對愈傷組織的誘導(dǎo)

以北美海棠的葉柄為外植體，培養(yǎng)在含有30.0 g/L蔗糖＋100.0 mg/L Vc的培養(yǎng)基上。培養(yǎng)基編號中2,4-D濃度為編號1（0 mg/L）、編號2（0.5 mg/L）、編號3（1.0 mg/L）、編號4（2.0 mg/L）、編號5（4.0 mg/L）。重復(fù)及誘導(dǎo)條件同上（1.2.1），連續(xù)培養(yǎng)30 d。

1.2.3 不同激素組合對愈傷組織的質(zhì)地及生長速度的誘導(dǎo)

將愈傷組織轉(zhuǎn)接到不同激素的MS＋30.0 g/L蔗糖＋100.0 mg/L Vc培養(yǎng)基上，培養(yǎng)基編號中激素濃度及比例為編號6（1.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA）、編號7（2.0 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA）、編號8（0.5 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA）、編號9（1.0 mg/L 2,4-D＋2.0 mg/L BA）、編號10（1.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3）、編號11 （0.5 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3）。重復(fù)及誘導(dǎo)條件同上（1.2.1）。14 d繼代一次，3次繼代培養(yǎng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外植體對愈傷組織誘導(dǎo)的影響

由表1可知：經(jīng)過連續(xù)30 d的培養(yǎng)，不同外植體的愈傷組織誘導(dǎo)率不同。其中葉片的誘導(dǎo)率為0，莖段的誘導(dǎo)率為62.0%，葉柄的誘導(dǎo)率最高，為100.0%。說明葉柄最適宜作為外植體進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo)。從莖段上可以誘導(dǎo)出綠色、質(zhì)地緊密的愈傷組織，但是生長速度緩慢，容易老化，不利于進(jìn)一步培養(yǎng)；葉柄上可以誘導(dǎo)出白色、質(zhì)地松散的愈傷組織，生長速度較快，可做進(jìn)一步培養(yǎng)。因此，以葉柄作為外植體，可以獲得理想的愈傷組織。

表1 不同外植體對愈傷組織誘導(dǎo)的影響

注：生長速度緩慢，為愈傷組織一次繼代生長增加幅度在1.0倍以內(nèi)；生長速度適中，為愈傷組織一次繼代培養(yǎng)生長增加幅度為1.0～1.5倍；生長速度較快，為愈傷組織一次繼代增加幅度在1.5～2.0倍；生長速度快，為愈傷組織一次繼代增加幅度在3.0倍以上。下同

2.2 不同2,4-D濃度對愈傷組織誘導(dǎo)的影響

從表2可知，不同的2,4-D濃度對北美海棠愈傷組織誘導(dǎo)影響較大。在未加入2,4-D培養(yǎng)基中，北美海棠葉柄不能誘導(dǎo)出愈傷組織，這說明2,4-D是愈傷組織誘導(dǎo)的關(guān)鍵。在2,4-D濃度為0.5 mg/L時，誘導(dǎo)率為48.3%，愈傷組織為白色且質(zhì)地較緊密，生長速度緩慢；在2,4-D濃度為 1.0 mg/L時，誘導(dǎo)率為100.0%，愈傷組織為白色且質(zhì)地較松散，生長速度適中；在2,4-D濃度為 2.0 mg/L時，誘導(dǎo)率為100.0%，愈傷組織為白色且質(zhì)地松散，生長速度較快；當(dāng)2,4-D濃度升至為4.0 mg/L時，誘導(dǎo)率降至95.0%，但是愈傷組織褐變嚴(yán)重，生長速度緩慢，并隨著培養(yǎng)時間的增加，最終死亡。說明過高、過低濃度的2,4-D都不利于愈傷組織的誘導(dǎo)。因此，當(dāng)2,4-D濃度為2.0 mg/L時誘導(dǎo)效果最佳。

表2 不同濃度2,4-D對愈傷組織誘導(dǎo)的影響

編號 2,4-D濃度 接種葉柄數(shù)量誘導(dǎo)愈傷組織數(shù)量愈傷組織誘導(dǎo)率/%愈傷組織顏色愈傷組織質(zhì)地生長速度 mg·L-1 1 0 6000－－－ 2 0.5 602948.3白色緊密緩慢 3 1.0 6060100.0白色較松散適中 4 2.0 6060100.0白色松散較快 5 4.0 605795.0褐變褐變嚴(yán)重緩慢

2.3 不同激素組合對愈傷組織質(zhì)地及生長速度的影響

從表3可知，不同激素種類及濃度對愈傷組織生長影響較大。通過比較編號6、9可知，當(dāng)2,4-D濃度一定時（1.0 mg/L），隨著BA濃度從0.5 mg/L增加至2.0 mg/L，愈傷組織生長速度未改變，但愈傷組織從白色松散變?yōu)榫G色緊密。通過比較編號7、8可知，當(dāng)BA濃度一定時 （1.0 mg/L），隨著2,4-D激素從2.0 mg/L降至0.5 mg/L時，愈傷組織顏色從白色變?yōu)榈G色，質(zhì)地未變，生長速度從較快變?yōu)榫徛?；通過比較編號6、10可以看出，在2,4-D與BA濃度一定的情況下，增加濃度為1.0 mg/L的GA3后，愈傷組織顏色、質(zhì)地均為白色、松散，但是生長速度從緩慢變?yōu)榭焖?，證明GA3可以增加愈傷組織的生長速度；通過比較編號8、11可知，當(dāng)2,4-D（0.5 mg/L）與BA（1.0 mg/L）濃度一致時，增加濃度為1.0 mg/L的GA3后，愈傷組織速度從緩慢變?yōu)檩^快，顏色未變，均為淡綠色，質(zhì)地從松散變?yōu)榫o密。

表3 不同激素組合對愈傷組織質(zhì)地及生長速度的影響

編號激素濃度及配比愈傷組織生長速度愈傷組織顏色愈傷組織質(zhì)地 61.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA緩慢白色松散 72.0 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA較快白色松散 80.5 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA緩慢淡綠色松散 91.0 mg/L 2,4-D＋2.0 mg/L BA緩慢綠色緊密 101.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3快速白色松散 110.5 mg/L 2,4-D＋1.0 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3較快淡綠色緊密

3 討論與結(jié)論

通常植物各部位都有誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織的潛在可能性，但不同外植體的分化能力有明顯差異，因此外植體的選擇在愈傷組織誘導(dǎo)中起著決定性作用[11-13]。植物中分生組織較成熟組織更活躍，容易向薄壁細(xì)胞轉(zhuǎn)變，最終形成愈傷組織。因此，外植體中分生組織含量對愈傷組織誘導(dǎo)起到關(guān)鍵作用。在本試驗(yàn)中，北美海棠組培苗的葉片外植體中愈傷組織誘導(dǎo)率為0，莖段誘導(dǎo)率為62.0%，葉柄誘導(dǎo)率為100.0%，這與葉片中分生組織含量較少，莖段次之，葉柄中含量較多有關(guān)。

植物激素種類及濃度是影響愈傷組織誘導(dǎo)效率的關(guān)鍵因子[2，14-16]。2,4-D是誘導(dǎo)愈傷組織的重要激素[17]，其主要作用是促進(jìn)細(xì)胞的快速增大，刺激組織的快速增長，具有一般植物生長素的作用。有研究認(rèn)為，較高濃度的2,4-D有利于胚性愈傷組織的形成[18-20]。而本試驗(yàn)中高濃度會使愈傷組織增殖速度降低及質(zhì)地褐變死亡[21]，濃度過低的愈傷組織生長速度較慢，以2.0 mg/L 2,4-D誘導(dǎo)效果最佳。與Klimaszewska等[22]研究中適宜2,4-D濃度可獲得正常增殖的愈傷組織的研究結(jié)論一致。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，2,4-D/BA的比值直接影響愈傷組織生長速度與特性。比值高，愈傷組織生長較快，容易衰老；比值低時，細(xì)胞分裂速度增加、質(zhì)地緊密、容易組織化，主要與細(xì)胞大小、細(xì)胞質(zhì)濃度，細(xì)胞間隙有關(guān)。比值高時，細(xì)胞質(zhì)濃度下降、細(xì)胞分裂速度降低；比值低時，細(xì)胞質(zhì)變濃，細(xì)胞個體、間隙變小。

因此，以北美海棠組培苗葉柄為外植體，在MS＋2.0 mg/L 2,4-D＋30.0 g/L蔗糖＋100.0 mg/L Vc的培養(yǎng)基上愈傷組織誘導(dǎo)效果最佳，并在MS＋ 1.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3＋ 30.0 g/L蔗糖＋100.0 mg/L Vc的培養(yǎng)基上可以誘導(dǎo)出結(jié)構(gòu)松散、生長速度最快的愈傷組織。

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Effects of different explants and hormones on the induction of loose callus of North American begonia

ZHANGWei-long1, ZHANG Chao2, YANGJing-hui1, LIU Yan-jun1,Corresponding Author, LI Rui-xiang3, LIU Shan4, WANG Zhi-xue5

（1. College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Shuofang Green Technology Development Co., Ltd, Tianjin300384, China; 3. Yangjiabo Town Agricultural Service Center, Binhai New Area, Tianjin 300480, China; 4. Tianjin Early Warning Center, Tianjin 300074, China; 5. Fruit Tree Research Institute of Tianjin Academy of Agricultural Science, Tianjin 300384, China）

In order to establish a callus induction system of North American begonia, the leaves, stems and petioles of North American begonia tissue culture seedlings were used as explants, and callus induction was carried out on medium containing different concentrations of 2,4-D. Loose callus induction was performed on medium with different concentrations of 2,4-D, BA, and GA3. The results showed that the callus induction rate of petiole explants was 100.0%; the callus growth was the fastest on 2,4-D medium with concentration of 2.0 mg/L. And on MS＋30.0 g/L sucrose＋100.0 mg/L Vc＋1.0 mg/L 2,4-D＋0.5 mg/L BA＋1.0 mg/L GA3, the callus with loose structure and fastest growth rate can be induced.

North American begonia; explants; hormone; callus

1008-5394（2020）02-0031-04

10.19640/j.cnki.jtau.2020.02.007

S661.4

A

2019-12-16

天津市科技特派員項目（17ZXBFNC00310，19JCTPJC58000）；天津市林果現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊項目（ITTFPRS2018002）；天津市科學(xué)技術(shù)局項目（18JCTPJC68000，17ZXZYNC00070）；天津市科技計劃項目（18ZXBFNC00370）；邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目（1812106033）

張偉龍（1993-），男，碩士在讀，主要從事園藝植物栽培生理研究。E-mail：18322711826@163.com。

劉艷軍（1970-），男，高級實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事園藝植物組織培養(yǎng)和分子育種研究工作。E-mail：liuyanjun00a@126.com。

責(zé)任編輯：楊霞