珙桐組織培養研究進展

摘要從外植體種類、無菌體係的建立、培養基及激素選擇、生根方法等方麵綜述了珙桐組織培養研究進展,並對今後工作進行了展望。

　　關鍵詞珙桐;組織培養;研究進展;外值體;無菌體係　　

　　珙桐(Davidia involucrate Baill)為珙桐科單型屬植物,其天然分布僅在湖北、四川、貴州、湖南、陝西、雲南、甘肅等省,且分布不均[1],數量極少,於1999年被列為國家Ⅰ級重點保護野生植物。它樹形高大,樹幹粗直,具有很高的觀賞價值,是世界著名的觀賞樹種[2]。此外,其木材紋理好,可以用於雕刻及精致家具的製備,種子果皮可用於榨油[3],因此人們已肯定珙桐在園林綠化、生態學及植物資源學方麵的價值。在自然條件下,珙桐以種子進行繁殖[4],外果皮堅硬,不利於透氣透水,中果皮、內果皮和胚乳中存在抑製物[5],二度休眠、種子敗育[6]導致了其種子萌發率極低。采用激素浸泡處理種子可以大大提高種子的萌發率,但在幼苗期死亡率高[7]。從現有的研究報道來看,珙桐的快繁、再生體係的建立尚處於起步階段,且進展緩慢,多數研究集中在愈傷組織的獲得方麵,隻有極少數成功獲得了分化苗,但分化率較低,尚不能滿足工廠化生產的要求。

　　1外植體種類

　　植物體上切取下來進行培養的那部分組織或器官叫做外植體[8]。珙桐組培中所用的外植體有以下幾種。

　　1.1冬芽

　　冬芽是珙桐組培中使用頻率最高的外植體。早在1982年,畢世榮等采用冬芽,經過愈傷誘導,分別形成了根、芽和小苗,雖然對激素的最適濃度、增殖倍數等未作明確說明,但為後人的科研工作奠定了基礎。後來的多數研究僅處於初代培養階段,僅成功地誘導出愈傷組織或得到較高的芽萌動誘導率[9-12],但沒有由愈傷誘導或直接分化形成再生苗。金曉玲等[13]采用冬芽,不經過愈傷誘導,以形成叢生芽的方式,初步解決了珙桐分化的問題,成功獲得了完整的植株,並且移栽成活。但其分化率過低,且在培養中褐化問題嚴重,嚴重影響了分化率。

　　1.2種子

　　但由於珙桐種子的結構及生理後熟等的特點,給珙桐種子的組培帶來了很大的阻礙。董社琴等[14]采用低溫培養種胚的辦法,證明了6-BA能解除珙桐種子萌發的抑製作用,GA3對解除種子生理後熟有重要作用,IAA對解除種子形態後熟有作用,它與GA3在種子體內起著協同作用,雖然沒有獲得完整的植株,但對珙桐種胚的組培工作起了重要的鋪墊作用。李月琴等[15]采用低溫浸泡種子、常溫培養,經過愈傷組織的誘導,獲得了完整的植株,但增殖係數很低,尚不能達到快繁的目的,且沒有解決褐化的問題。這也說明不同的處理方法對種胚的培養具有顯著的影響,需進一步研究低溫浸泡的時間及培養溫度,並且完善種胚的培養方法。

　　1.3根、莖、葉

　　采用根為外植體的較少,且采取根對珙桐有破環作用,對於瀕危植物來說更是不可取的方法。董社琴等[16]采用一至二年生珙桐的根尖為外植體,愈傷組織的誘導率高達98.83%,經過誘導後可以形成不定芽和不定根。羅世家[17-18]以莖、葉、芽為外植體,采用正交設計的方法研究了不同培養基、激素配比對愈傷誘導的影響,證明了不同的外植體其最適的培養基也不同,芽相對於莖和葉較容易誘導出愈傷組織。

　　以冬芽、種子、根、莖、葉為外植體,均成功地誘導出愈傷組織或取得較高的冬芽誘導率,但隻有少數成功地獲得了分化苗,但分化率、增殖係數過低,遠遠不能滿足科研和工廠化生產的需要,在以後的研究中,應嚐試采用新的外植體,擴大研究範圍,找到最合適的培養溫度、光照等培養條件。

　　2無菌體係的建立

　　消毒劑要盡量殺死外植體上所帶的一切微生物,且不能損傷材料,較好地保持外植體的生活力。常用的消毒劑有乙醇、次氯酸鈣、次氯酸鈉、氯化汞、過氧化氫、抗生素等,消毒效果最好的是氯化汞。但對於不同外植體,采用的消毒劑的種類及處理時間差別很大,試驗中要選擇汙染率較低且成活率高的殺毒劑。珙桐芽的消毒相對容易,而種子難於消毒,這與種子的結構密切相關。珙桐種子外果皮堅硬、不透水、不透氣,消毒劑很難浸入,而取出種胚後進行消毒易導致種胚死亡。在研究中使用較多的是升汞,濃度為0.01%～0.10%,其次是次氯酸鈉、次氯酸鈣,濃度可達10%。采用升汞處理種胚消毒效果較好,但對環境和人體傷害較大。應摸索出最適的消毒方法,以保證較低的汙染率和死亡率,節約外植體材料。

　　3培養基及激素選擇

　　培養基不僅為植物提供營養,而且培養基中的鐵元素對胚的形成、芽的分化有顯著促進作用,V可促進愈傷組織的產生,V能促進根的生長[15]。但在實驗室的條件下不同物種以及同一物種不同部位之間最適的培養基不同。除剛建立無菌體係外,一般要加入植物生長調節劑來調節組織的生長和形態,常用的是分裂素和生長素,前者促進不定芽的發生,後者促進不定根的發生,當分裂素與生長素比例為某個水平時,外植體僅形成愈傷組織而不進行器官的分化[19]。珙桐冬芽誘導萌發階段,低鹽培養基WPM優於中鹽培養基H和高鹽培養基N6、MS。冬芽誘導愈傷階段存在2種觀點,一種認為低鹽培養基1/2 MS優於中鹽培養基H,另一種認為高鹽培養基N6優於低鹽培養基B5。目前低鹽培養基WPM和1/2 S的使用,均獲得了分化苗。細胞分裂素使用較多的為6-BA,在一定範圍內高濃度的6-BA有利於芽的誘導及分化,但濃度過高則抑製誘導及分化,加入低濃度的NAA有利於芽的誘導及分化。增殖及誘導階段6-BA結合GA3使用取得了較好的結果。適宜的培養基與激素配比是建立珙桐快繁體係的關鍵,而珙桐瀕危的特點決定了常規組培方法不能實現其快繁的目的,應嚐試改良基本培養基,根據試驗中的問題和目的重新配比銨態氮、硝態氮的比例及各種重要元素的比重。應嚐試使用促進細胞分裂作用較明顯的TDZ等及多種細胞分裂素的綜合使用。

4生根方法

　　增殖的目的是為了獲得大量的無菌苗,然而這隻是快速繁殖和保種的過程,隻有經過根培養,形成具有根、莖及葉的完整的植株,才能滿足生產和引種的需要。早在20世紀末畢世榮等將冬芽啟動培養後直接放在附加10～15mg/L IBA和將冬芽形成的愈傷組織附加2～5mg/L IBA+1～2mg/L BA的培養基上,2個月均長出根,形成完整的小苗。金曉玲等[13]將莖長2～3cm的叢生芽接於WPM培養基中進行生根培養,30～40d後形成根係,研究發現NAA效果要好於IBA。

　　5展望

　　瀕危植物珙桐的組織培養是解決珙桐種苗來源、擴大種植麵積的重要的途徑。雖然用成熟胚和冬芽作為外植體成功獲得了珙桐的組培苗的報道,但分化率低,且褐化、變異嚴重,多數研究尚處於起步階段,仍處於試驗階段而沒有進行工業化生產。應進一步擴大外植體的選擇範圍,比較不同外植體誘導的差異,找出適宜的培養基種類、最佳的激素種類與配比以及適宜無機鹽濃度、光照強度和溫度是建立珙桐快速繁殖體係的關鍵。同時,應利用珙桐其他相關方向的研究成果,結合生物技術方法改良珙桐的品質,以用於珙桐的苗木生產。

作者：作者：王金鳳 沈應柏

　　6參考文獻

　　[1] 李雪萍,何正權,陳發菊,等.瀕危植物珙桐ISSR-PCR反應體係的建立[J].江蘇農業科學,2007(2):162-165.

　　[2] 肖尊安,祝楊.植物組織培養導論[M].北京:化學工業出版社,2006.

　　[3] 張家勳.中國的鴿子樹——珙桐[J].植物雜誌,1988(1):1-7.

　　[4] 侯麗娜,楊民,於子文.珙桐的引種繁殖研究[J].中國野生植物資源,2006,25(5):61-63.

　　[5] 萬斌,秦帆.促進珙桐種子發芽的技術研究[J].西南園藝,2005,33(2):9.

　　[6] 唐安軍,龍春林,刀誌靈.種子休眠機理研究概述[J].雲南植物研究,2004,26(3):241-251.

　　[7] 王偉偉,蘇智先.珙桐種子休眠及催芽問題的研究進展[J].種子科技,2005,23(6):338-340.

　　[8] 胡進耀,蘇智先,黎雲祥.珙桐生物學研究進展[J].中國野生植物資源,2003,22(4):15-19.

　　[9] 羅世家,周光來,王建明.珙桐芽體組織培養研究[J].湖北民族學院學報(自然科學版),2003,21(4):11-13.

　　[10] 李仲芳,李卉,劉芳,等.國家一級保護植物珙桐的愈傷組織培養[J].樂山師範學院學報,2007,22(12):52-53.

　　[11] 張水成,白振海,張世卿.珙桐芽體組織培養研究[J].安徽農業科學,2007,35(13):3850-3851,3857.

　　[12] 楊鋒利,蘇智先,杜保,等.珍稀瀕危植物珙桐初代培養影響因素研究[J].江蘇農業科學,2008(6):83-84.

　　[13] 金曉玲,吳安湘,沈守雲,等.珍稀瀕危植物洪桐離體快繁技術初步研究[J].園藝學報,2007,34(5):1327-1328.

　　[14] 董社琴,李冰雯,王愛榮.植物生長調節劑對珙桐種胚離體培養的影響[J].湖北農學院學報,2004,24(4):291-293.

　　[15] 李月琴,雷濘菲,林莎,等.瀕危植物珙桐的組織培養技術研究[J].安徽農業科學,2007,35(18):5369,5372.

　　[16] 董社琴,李冰雯.珙桐離體根培養的研究[J].北方園藝,2007(12):206-207.

　　[17] 羅世家.珙桐組織培養研究[J].林業科技,2006,31(4):4-6.

　　[18] 潘瑞熾.植物生理學(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2001.

　　[19] 李秀霞.植物組織培養[J].哈爾濱:哈爾濱出版社,2002.

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