沙棘品种深秋红茎尖组织培养

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  摘要[目的]筛选沙棘品种深秋红茎尖组织培养基配方。[方法]选用不同培养基,以7月中旬至8月下旬采集的大田茎尖为外植体,对沙棘品种深秋红的组织培养技术进行研究。[结果]最适初代培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L,最适愈伤组织诱导培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L +IBA 0.5 mg/L,最适继代培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L +IBA 0.2 mg/L,最适腋芽诱导培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L。[结论]该研究建立了沙棘品种深秋红茎尖组织培养技术,为其产业化生产奠定基础。
  关键词沙棘;茎尖;组织培养
  中图分类号S723.1文献标识码A文章编号0517-6611(2016)18-127-03
  Abstract[Objective] The aim was to screen out culture medium formula for stem tip of seabuckthorn variety Shenqiuhong. [Method] By using different culture mediums, with stem tip collected from middle Jul. to late Aug. as explants, tissue culture technology of seabuckthorn variety Shenqiuhong was studied. [Result] The optimal primary culture medium was 1/2MS+6BA 0.5 mg/L, the optimal callus induction culture medium was 1/2MS+6BA 0.5 mg/L +IBA 0.5 mg/L, the optimal subculture medium was 1/2MS+6BA 0.5 mg/L +IBA 0.2 mg/L, the appropriate axillary bud induction medium was 1/2MS+6BA 0.5 mg/L. [Conclusion] The cultivation technique for stem tip of seabuckthorn variety Shenqiuhong is established, which will lay a foundation for industrialized production.
  Key wordsSeabuckthorn; Stem tip; Tissue culture
  沙棘(Hippophae rhamnoides L.)为胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属(Hippophae L.)落叶灌木或小乔木,根系发达,枝叶茂密,适应能力极强,抗严寒,抗风沙耐干旱,是土壤贫瘠和沙漠化地区水土保持的先锋树种。沙棘主要生长在干旱、半干旱地区,抗逆能力强,有广泛的适应性,我国西北、华北、东北、西南各省均有分布,是一种集社会效益、生态效益、经济效益于一身的珍贵树种。近年来,沙棘以其独有的经济和生态上的双重优势越来越受到广泛关注,逐渐成为我国山区的一种宝贵植物资源。
  随着西部大开发步伐的加快,山区绿化、生态农业建设急需大量的沙棘苗木,传统的分株繁殖、幼枝扦插繁殖已无法满足需要,而组织培养育苗由于不受季节和地域限制,既能达到快速繁育的目的,又能很好地保持良种特性的优势,尤其可对雌雄异株的沙棘做定性繁育,具有很大的发展前景。
  沙棘组织培养研究已有相关报道[1-6],但尚无可用于产业化生产的报道及配方。笔者以阿勒泰地区重点发展品种之一深秋红为试验材料,对其组织培养配方进行筛选,为今后产业化生产奠定基础。
  1材料与方法
  1.1试验材料
  供试材料于2015年7月中旬至8月下旬采于阿勒泰市沙棘庄园,取成年植株当年生枝条的茎尖为外植体。
  1.2试验方法
  1.2.1初代培养。
  以茎尖为试材,先用自来水冲洗,再用洗洁精浸泡10 min,期间不断搅拌,然后用流动自来水清洗15 min,蒸馏水冲洗3遍,之后装入消毒烧杯中立即置于超净工作台上,用0.1% HgCl2消毒3 min,期间不断振摇,最后用灭菌蒸馏水冲洗6次。 将茎尖放在灭菌的滤纸上将水分吸干,切成0.5~1.5 cm长,将茎尖基部叶片剥离,接种于初代培养基上,每瓶接种3个茎尖。初代培养基分别以1/2MS和1/3MS为基本培养基,添加不同浓度的6-BA、IBA和NAA。初始培养基设计10个处理:①1/2MS+6-BA 1.0 mg/L+IBA 0.5 mg/L;②1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L;③1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L;④1/3MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L;⑤1/3MS+6-BA 0.2 mg/L+IBA 0.2 mg/L;⑥1/2MS+6-BA 0.5 mg/L;⑦1/2MS+6-BA 0.2 mg/L;⑧1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L;⑨1/3MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.05 mg/L;⑩1/3MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.02 mg/L。
  1.2.2继代培养。
  1.2.2.1茎尖基部愈伤组织诱导。
  诱导愈伤组织时,将高于2 cm的初代芽接种至以1/2MS和1/3MS为基本培养基的继代培养基上,添加不同浓度的6-BA和IBA。愈伤组织诱导培养基设计4个处理:①1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L;②1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L;③1/3MS+6-BA 0.2 mg/L+IBA 0.2 mg/L;④1/2MS+6-BA 0.3 mg/L+IBA 0.05 mg/L。   1.2.2.2增殖培养。
  将初代无菌苗切下,再将茎尖和带有2~3片叶的茎段切分,茎尖接种至1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L继代培养基上,带腋芽的茎段接种至1/2MS+6-BA 0.5 mg/L继代培养基上。
  1.3培养条件
  蔗糖30 g/L,琼脂6 g/L,每瓶分装培养基25~35 mL,pH 5.6~6.0,培养室温度20~26 ℃,湿度40%~60%,光照强度2 000 lx,光照时间12~14 h/d 。
  2结果与分析
  2.1初代培养的建立
  由表1可知,沙棘初代茎尖在培养基⑥和⑦上长势最好。在培养基①、②、⑤、⑧上萌发率低或生长较慢,其他培养基长势一般。6-BA浓度在0.2~0.5 mg/L未添加任何生长素时,对于7月中旬至8月下旬的茎尖有较好的侧芽诱导效果,生长快,分化芽数最多。当6-BA浓度在0.5 mg/L时,添加不同浓度的生长素IBA,结果表明,浓度低于0.2 mg/L时生长迅速,但后期易死亡,浓度达0.5 mg/L时,基部愈伤组织开始形成。而6-BA与NAA的组合则不适合深秋红初代培养。其中,培养基⑥即1/2MS+6-BA 0.5 mg/L成活率可达92.3%,平均分化芽数可达2.53,为适宜初代培养基(图1)。
  2.2愈伤组织的诱导
  将初代培养萌发的2~3 cm的侧芽无菌苗切下,转入继代培养基中,成功诱导出愈伤组织。适合诱导愈伤组织的培养基是1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L,诱导率达100%。在此培养基上,无菌苗生长迅速,15 d左右根部切口部位开始膨大,愈伤组织为黄绿色,继续培养至30 d左右时,茎尖生长缓慢或停止,根部愈伤组织明显增大,直径可达1.5 cm左右,当培养至40 d左右时,愈伤组织变深褐色失去活力甚至开始死亡。而在培养基1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L上愈伤组织诱导率为663%,愈伤组织块较培养基1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L的体积小,30 d时直径约1 cm,继续培养至40 d以上时,由愈伤组织萌发出少量芽,但愈伤组织转黑褐色,萌发的芽有玻璃化现象,无法正常生长(表2、图2)。
  2.3继代培养
  将初代形成的株高3 cm以上的无菌苗截成带腋芽茎段诱导增殖,转移至新的培养基上进行继代培养,经20 d左右培养后,当新芽高2 cm以上时,再切分成小段转接诱导增殖以达到扩繁的目的。茎尖在1/2MS+6-BA 05 mg/L+IBA 0.2 mg/L上长势迅速,茎段在1/2MS+6-BA 0.5 mg/L上诱导腋芽萌发生长效果较好。但腋芽增殖系数较低,平均诱导腋芽数也少,难以满足快繁的要求(表3、图3、4)。
  3结论与讨论
  该研究以7月中旬至8月下旬采集的大田茎尖为外植体,对沙棘品种深秋红组织培养进行研究。结果表明,适宜初代培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L,适宜愈伤组织诱导培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L,适宜继代培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L,适宜腋芽诱导培养基为1/2MS+6-BA 0.5 mg/L。
  在初代培养时,单一使用细胞分裂素效果优于细胞分裂素和细胞生长素配合使用,其原因可能是此阶段的内源生长素含量较高。
  在诱导腋芽时发现,通常一个叶腋着生一个腋芽,但繁殖系数偏低,原因可能是尚未筛选出最适的培养基配方。
  褐化是沙棘组织培养中常见的问题,其创伤分泌出的酚类物质一旦接触空气便被氧化成醌类有毒物质,这些有毒物质积累在培养基中而使培养材料死亡[7]。在木本植物组织培养过程中,褐变受培养温度、外植体、激素浓度、光照等因素的影响[8~10] 。在该试验中,外植体接种前进行低温处理,即将冲洗过后的外植体密封置于4~6 ℃环境中3~5 h后接种,褐化现象受到一定程度的抑制,原因是低温使外植体代谢速度减缓,减少了醌类物质的形成[11]。
  通过对沙棘品种深秋红进行组织培养试验,发现不同树龄、部位等的植株间外植体的差异对生长增殖影响较大。该试验虽已获得初步成功,但尚未达到快速繁殖及工厂化生产的目的,尚有许多问题有待进一步研究。
  参考文献
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