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摘要:以铁皮石斛种子为基础材料,建立铁皮石斛快速成苗的组培技术体系。通过调整组织培养过程中的激素种类及浓度配比,找出不同生长阶段最适的培养基配方。结果表明,诱导种子萌发、原球茎的最适培养基配方为1/2MS 0.1 mg/L NAA,9~10 d时种子开始萌发,30 d后种子萌发率达94.4%。原球茎增殖与分化的最适培养基配方为 MS 1.5 mg/L 6-BA 0.2 mg/L NAA,15 d后原球茎增殖率为8.0%,55 d后分化率达73.6%。生根壮苗阶段的最适培养基为MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA,生根率达92.0%。研究结果为铁皮石斛快繁技术奠定了理论基础。
关键词:铁皮石斛;种子;组织培养;快繁优化
珍稀植物铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)为兰科石斛属,具有养阴生津、润肺明目、抗击肿瘤、提高人体免疫力等功效[1-3],是我国名贵中药材之一,位于“中华九大仙草”之首[4],素有“药中黄金”之美誉。野生铁皮石斛一般生长在岩石、树皮上,开花多,但结果少,种子细小如尘埃,没有胚乳组织,必须与真菌共生才能萌发,因此自然条件下萌发难度大,萌发率不到5%[5]。但因野生石斛具有极高的药用价值,需求大,人们对其采摘过度,导致野生资源越来越稀少。因此,利用植物组织培养技术对铁皮石斛进行人工繁殖、生产,既能发挥其药用价值,又能使这一濒危植物得到保护和发展。本研究以铁皮石斛种子为材料,探讨不同激素种类、不同激素浓度配比对种子萌发、原球茎诱导、原球茎增殖及分化、生根壮苗的影响,并筛出各阶段的最适培养基。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为铁皮石斛蒴果,由重庆市中药研究院提供。
1.2 方法
基础培养基为MS或1/2MS,pH值为5.6~58。培养温度为(25±2) ℃,光照时间为12 h,光照度为1 000~1 500 lx。利用DPS数据分析软件进行显著性分析。
1.2.1 种子萌发及原球茎的诱导 将采摘的铁皮石斛蒴果用自来水冲洗0.5 h,洗净蒴果表面的泥尘。于超净工作台上,用75%乙醇浸泡蒴果30 s,再用无菌水冲洗2~3次,然后用0.1%氯化汞浸泡6 min,无菌水漂洗5次,于无菌滤纸上吸干水分。用灭菌解剖刀在蒴果上切开1个小口,接种于以MS或1/2MS为基础培养基添加0.1 mg/L或0.3 mg/L NAA的培养基上。各培养基中均加入3%蔗糖、0.5%瓊脂,每个处理各15瓶,重复3次。
1.2.2 原球茎增殖与分化 选取个大、深绿色的原球茎进行增殖及分化培养。将原球茎接种于以MS或1/2MS为基础培养基添加0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA或0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA 的培养基上,各培养基中均加入20%马铃薯汁、2%蔗糖、0.5%琼脂、0.4%活性炭,每个处理各12瓶,每瓶接种10个原球茎,重复3次。
1.2.3 生根壮苗 选取生长旺盛、株高为4 cm左右、长势较一致的幼苗进行生根壮苗试验。以MS为基础培养基,分别添加0.5 mg/L NAA、1.0 mg/L NAA、0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA、1.0 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA,各培养基中均加 3%蔗糖、05%琼脂、0.3%活性炭、10%香蕉汁、0.4%活性炭,每个处理各12瓶,每瓶接种10株幼苗,重复3次。
2 结果与分析
2.1 不同培养基对铁皮石斛种子萌发及原球茎诱导的影响
培养10 d左右,铁皮石斛种子开始萌发,种胚逐渐长大,呈黄绿色。培养25 d左右,种胚进一步膨大,呈绿色,有部分原球茎已进一步分化成叶原基,呈圆锥状,有些已生长成子叶。
由表1可知,4种培养基都能促进铁皮石斛种子萌发,形成圆锥状芽。比较4种培养基的培养效果可知,以MS为基础的培养基中种子的萌发时间比1/2MS培养基长,且原球茎呈黄绿色,其大小比1/2MS培养基小,到后期的白化现象比较严重。当NAA质量浓度为0.3 mg/L时,原球茎个体较大,颜色较深且饱满。综合30 d后的诱导情况发现,1/2MS 培养基处理的萌发率更高,达91%以上,其中1/2MS 0.1 mg/L NAA培养基的萌发率高达944%,与MS培养基相比较,差异极显著,1/2MS 0.3 mg/L NAA培养基的萌发率为91.3%,均比 MS 0.1 mg/L NAA培养基的萌发率(90.1%)和MS 0.3 mg/L NAA培养基的萌发率(90.3%)高。
2.2 不同培养基对铁皮石斛原球茎增殖与分化的影响
选取个大、深绿色、饱满的原球茎进行增殖与分化培养,统计接种30 d后的增殖情况与接种55 d时的分化状况。由表2可以看出,4种培养基中的原球茎基部都有新芽和一些块状黄绿色原球茎产生,但1/2 MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA、1/2 MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基上的原球茎颜色呈黄绿色,且新生芽、原球茎较少,增殖率分别为5.8%、5.0%;MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA、MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA 培养基上的原球茎颜色较深,为绿色、深绿色,新生的原球茎较多,增殖率极显著增加,分别达74%、8.0%。由此可见,MS培养基比1/2MS更适合原球茎增殖。55 d后各培养基中原球茎的分化情况显示,4种培养基均能使原球茎分化成幼苗,1/2MS 02 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为61.0%,分化出的幼苗有细根,但长势较弱;1/2MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为65.6%,幼苗有细根,长势较1/2MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA 培养基稍强;MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为61.2%,大部分原球茎能分化成苗,苗色翠绿,生长旺盛;MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率达73.6%,绝大部分原球茎能分化成苗,苗色浓绿,生长旺盛。由此可看出,1.5 mg/L 6-BA 与 0.2 mg/L NAA培养基的浓度配比更适合原球茎分化。原球茎增殖需要充足的营养成分,MS 1.5 mg/L 6-BA 0.2 mg/L NAA培养基更有益于原球茎的增殖与分化。 2.3 不同培养基对铁皮石斛生根壮苗的影响
选取生长旺盛、株高4 cm左右、长势较一致的幼苗进行生根壮苗试验。以MS为基础培养基,在各培养基中均加3%蔗糖、0.5%琼脂、0.3%活性炭、10%香蕉汁。每个处理各设12瓶,每瓶接种10株幼苗,重复3次。培养30 d时,各处理在生根率、每株根数、根长、株高及茎粗上逐渐表现出差异。50 d 后各处理间的差异变大,在生根率方面,MS 05 mg/L NAA培养基的优势显著,生根率高达946%;其次是MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA培养基,生根率为92.0%;再次为MS 1.0 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA培养基,生根率为91.6%;而MS 1.0 mg/L NAA培养基的生根率最低,仅为910%。MS 0.5 mg/L NAA培养基处理在每株根数方面也有一定优势,平均每株根数为3.1条;其次是MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA培养基,平均每株根数为2.7条;MS 1.0 mg/L NAA、MS 10 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA培养基的平均每株根数分别为2.6、2.3条。在根长方面,4种处理间的差异不大,在3.2~3.5 cm之间。在株高方面,MS 0.5 mg/L NAA培养基也表现出明显优势,株高达 6.0 cm,但在茎粗方面,MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L
关键词:铁皮石斛;种子;组织培养;快繁优化
珍稀植物铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)为兰科石斛属,具有养阴生津、润肺明目、抗击肿瘤、提高人体免疫力等功效[1-3],是我国名贵中药材之一,位于“中华九大仙草”之首[4],素有“药中黄金”之美誉。野生铁皮石斛一般生长在岩石、树皮上,开花多,但结果少,种子细小如尘埃,没有胚乳组织,必须与真菌共生才能萌发,因此自然条件下萌发难度大,萌发率不到5%[5]。但因野生石斛具有极高的药用价值,需求大,人们对其采摘过度,导致野生资源越来越稀少。因此,利用植物组织培养技术对铁皮石斛进行人工繁殖、生产,既能发挥其药用价值,又能使这一濒危植物得到保护和发展。本研究以铁皮石斛种子为材料,探讨不同激素种类、不同激素浓度配比对种子萌发、原球茎诱导、原球茎增殖及分化、生根壮苗的影响,并筛出各阶段的最适培养基。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为铁皮石斛蒴果,由重庆市中药研究院提供。
1.2 方法
基础培养基为MS或1/2MS,pH值为5.6~58。培养温度为(25±2) ℃,光照时间为12 h,光照度为1 000~1 500 lx。利用DPS数据分析软件进行显著性分析。
1.2.1 种子萌发及原球茎的诱导 将采摘的铁皮石斛蒴果用自来水冲洗0.5 h,洗净蒴果表面的泥尘。于超净工作台上,用75%乙醇浸泡蒴果30 s,再用无菌水冲洗2~3次,然后用0.1%氯化汞浸泡6 min,无菌水漂洗5次,于无菌滤纸上吸干水分。用灭菌解剖刀在蒴果上切开1个小口,接种于以MS或1/2MS为基础培养基添加0.1 mg/L或0.3 mg/L NAA的培养基上。各培养基中均加入3%蔗糖、0.5%瓊脂,每个处理各15瓶,重复3次。
1.2.2 原球茎增殖与分化 选取个大、深绿色的原球茎进行增殖及分化培养。将原球茎接种于以MS或1/2MS为基础培养基添加0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA或0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA 的培养基上,各培养基中均加入20%马铃薯汁、2%蔗糖、0.5%琼脂、0.4%活性炭,每个处理各12瓶,每瓶接种10个原球茎,重复3次。
1.2.3 生根壮苗 选取生长旺盛、株高为4 cm左右、长势较一致的幼苗进行生根壮苗试验。以MS为基础培养基,分别添加0.5 mg/L NAA、1.0 mg/L NAA、0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA、1.0 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA,各培养基中均加 3%蔗糖、05%琼脂、0.3%活性炭、10%香蕉汁、0.4%活性炭,每个处理各12瓶,每瓶接种10株幼苗,重复3次。
2 结果与分析
2.1 不同培养基对铁皮石斛种子萌发及原球茎诱导的影响
培养10 d左右,铁皮石斛种子开始萌发,种胚逐渐长大,呈黄绿色。培养25 d左右,种胚进一步膨大,呈绿色,有部分原球茎已进一步分化成叶原基,呈圆锥状,有些已生长成子叶。
由表1可知,4种培养基都能促进铁皮石斛种子萌发,形成圆锥状芽。比较4种培养基的培养效果可知,以MS为基础的培养基中种子的萌发时间比1/2MS培养基长,且原球茎呈黄绿色,其大小比1/2MS培养基小,到后期的白化现象比较严重。当NAA质量浓度为0.3 mg/L时,原球茎个体较大,颜色较深且饱满。综合30 d后的诱导情况发现,1/2MS 培养基处理的萌发率更高,达91%以上,其中1/2MS 0.1 mg/L NAA培养基的萌发率高达944%,与MS培养基相比较,差异极显著,1/2MS 0.3 mg/L NAA培养基的萌发率为91.3%,均比 MS 0.1 mg/L NAA培养基的萌发率(90.1%)和MS 0.3 mg/L NAA培养基的萌发率(90.3%)高。
2.2 不同培养基对铁皮石斛原球茎增殖与分化的影响
选取个大、深绿色、饱满的原球茎进行增殖与分化培养,统计接种30 d后的增殖情况与接种55 d时的分化状况。由表2可以看出,4种培养基中的原球茎基部都有新芽和一些块状黄绿色原球茎产生,但1/2 MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA、1/2 MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基上的原球茎颜色呈黄绿色,且新生芽、原球茎较少,增殖率分别为5.8%、5.0%;MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA、MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA 培养基上的原球茎颜色较深,为绿色、深绿色,新生的原球茎较多,增殖率极显著增加,分别达74%、8.0%。由此可见,MS培养基比1/2MS更适合原球茎增殖。55 d后各培养基中原球茎的分化情况显示,4种培养基均能使原球茎分化成幼苗,1/2MS 02 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为61.0%,分化出的幼苗有细根,但长势较弱;1/2MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为65.6%,幼苗有细根,长势较1/2MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA 培养基稍强;MS 0.2 mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率为61.2%,大部分原球茎能分化成苗,苗色翠绿,生长旺盛;MS 0.2 mg/L NAA 1.5 mg/L 6-BA培养基中原球茎的分化率达73.6%,绝大部分原球茎能分化成苗,苗色浓绿,生长旺盛。由此可看出,1.5 mg/L 6-BA 与 0.2 mg/L NAA培养基的浓度配比更适合原球茎分化。原球茎增殖需要充足的营养成分,MS 1.5 mg/L 6-BA 0.2 mg/L NAA培养基更有益于原球茎的增殖与分化。 2.3 不同培养基对铁皮石斛生根壮苗的影响
选取生长旺盛、株高4 cm左右、长势较一致的幼苗进行生根壮苗试验。以MS为基础培养基,在各培养基中均加3%蔗糖、0.5%琼脂、0.3%活性炭、10%香蕉汁。每个处理各设12瓶,每瓶接种10株幼苗,重复3次。培养30 d时,各处理在生根率、每株根数、根长、株高及茎粗上逐渐表现出差异。50 d 后各处理间的差异变大,在生根率方面,MS 05 mg/L NAA培养基的优势显著,生根率高达946%;其次是MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA培养基,生根率为92.0%;再次为MS 1.0 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA培养基,生根率为91.6%;而MS 1.0 mg/L NAA培养基的生根率最低,仅为910%。MS 0.5 mg/L NAA培养基处理在每株根数方面也有一定优势,平均每株根数为3.1条;其次是MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L IBA培养基,平均每株根数为2.7条;MS 1.0 mg/L NAA、MS 10 mg/L NAA 1.0 mg/L IBA培养基的平均每株根数分别为2.6、2.3条。在根长方面,4种处理间的差异不大,在3.2~3.5 cm之间。在株高方面,MS 0.5 mg/L NAA培养基也表现出明显优势,株高达 6.0 cm,但在茎粗方面,MS 0.5 mg/L NAA 0.5 mg/L