周 耀 李思長 劉 毓 王雙雙
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)·長沙·410128)
顯齒蛇葡萄(Ampelopsis grossedentata)為葡萄科、蛇葡萄屬木質(zhì)藤本植物,主要分布于廣東、廣西、云南、貴州、湖南、湖北、江西、福建等省區(qū)[1],為民間習(xí)用草藥之一。據(jù)記載[2],該藥性涼,味甘淡,具有清熱解毒之功效,主治黃疸型病毒性肝炎、風(fēng)熱感冒、咽喉腫痛、癰瘡等癥。顯齒蛇葡萄的愈傷組織誘導(dǎo)少見報道。本文以顯齒蛇葡萄不同的部位為外植體,研究其在不同基本培養(yǎng)基、植物生長調(diào)節(jié)劑以及培養(yǎng)條件下愈傷組織的誘導(dǎo)效應(yīng),確定愈傷組織誘導(dǎo)和增殖的最適培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件。
引種自湖南綏寧縣。選取健壯植株中上部外圍生長旺盛的幼莖作為供試材料。
1.1.1 外植體的選取
莖尖:取3cm左右長的帶頂芽莖段,在解剖鏡下逐層去除幼葉,切取0.12~0.13mm左右大小的莖尖分生組織。
帶芽莖段:將發(fā)育良好的幼嫩莖段去除頂芽與葉片,切成長約1cm的帶芽莖段。
葉片:選取黃綠色幼葉,去除幼葉邊緣,切成1cm2左右的小塊。
葉柄:選取較幼嫩的成熟葉片的葉柄,頂端帶少量葉片,長約1cm。
1.1.2 繼代培養(yǎng)材料的選取
生長良好的初代愈傷組織。
1.2.1 培養(yǎng)基的制備
以MS、B5為基本培養(yǎng)基,添加不同濃度的2,4-D,6-BA,NAA,KT 等植物生長調(diào)節(jié)劑,并添加不同濃渡的椰子汁、蔗糖,pH值為5.8~6.0。
繼代培養(yǎng)基:不同濃度梯度的NAA與2,4-D組合。
1.2.2 外植體的消毒、接種與培養(yǎng)條件
流水沖洗幼枝2~3h,洗凈后在超凈工作臺上用70%酒精快速處理30s,用無菌水沖洗一次,再用0.1%升汞(HgCl2)浸泡:嫩葉浸泡 5min,莖段、葉柄浸泡7~8min,無菌水沖洗多次;接種在不同的培養(yǎng)基上;培養(yǎng)條件:溫度為25℃~26℃,光照強(qiáng)度開始為 250~300Lx、 后轉(zhuǎn)為 2000~3000Lx, 光照時間(14h/d),相對濕度為 75%~85%。
①不同培養(yǎng)基愈傷組織的誘導(dǎo);②不同外植體愈傷組織的誘導(dǎo);③葉片正、背面朝上對愈傷組織的誘導(dǎo);④不同光照強(qiáng)度下愈傷組織的誘導(dǎo);⑤不同光照時間愈傷組織的誘導(dǎo);⑥添加不同椰子汁用量愈傷組織的誘導(dǎo);⑦不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度組合的愈傷組織誘導(dǎo);⑧不同植物生長調(diào)節(jié)劑組合的繼代培養(yǎng)。
將顯齒蛇葡萄幼葉接種在含有2,4-D 2mg/L+KT0.2mg/L+100ml/L椰子汁+蔗糖2%+瓊脂0.7%的不同基本培養(yǎng)基上(MS、B5),每種處理10瓶,每瓶外植體5塊,培養(yǎng)15d,觀察統(tǒng)計出愈率與愈傷生長情況(表1)。
從表1可知,MS培養(yǎng)基對顯齒蛇葡萄幼葉愈傷組織的出愈率最高(90%)、長勢好,B5培養(yǎng)基的出愈率最低(65%)、生長情況也最差。
MS培養(yǎng)基中無機(jī)鹽的濃渡高,能滿足愈傷組織對礦物質(zhì)營養(yǎng)的要求,愈傷組織生長快,同時銨鹽和銷酸鹽的含量高,且比例適合,不需要添加更多的有機(jī)附加物;改良MS培養(yǎng)基是在MS培養(yǎng)基的配方中把無機(jī)鹽的含量減少了一半配制而成,出愈率及愈傷生長自然隆低;銨可能對不少培養(yǎng)物的生長有抑制作用,B5中銨鹽濃度較低,可能反而較大地限制了顯齒蛇葡萄愈傷的形成和生長。
表1 不同基本培養(yǎng)基對愈傷組織的影響Table 1 The effect on callus induction ofdifferent basic media
將不同外植體(葉片、葉柄、莖段和莖尖)分別接種在 MS+2,4-D 2mg/L+KT 0.2mg/L+100ml/L 椰子汁+蔗糖2%+瓊脂0.7%的培養(yǎng)基上培養(yǎng),每種處理10瓶,7~12d外植體開始萌動,并隨后產(chǎn)生愈傷組織,結(jié)果見表2。
表2 不同外植體的愈傷誘導(dǎo)效果比較Table 2 The induction ofcallus from different explant
從表2可知,葉片外植體的出愈率高達(dá)93%,要明顯高于葉柄的(85.7%)和莖段的(81.2%),且愈傷生長狀況較好。
葉片外植體出愈率高的原因可能是因?yàn)橛啄廴~片的細(xì)胞分化程度較低,因而具有較大的脫分化潛力;且與培養(yǎng)基接觸面積大,對添加的植物生長調(diào)節(jié)劑更為敏感。莖尖外植體未見愈傷產(chǎn)生,可能有兩個原因:一是試驗(yàn)操作有誤,如莖尖剝離時去掉了頂端分生組織;二是因?yàn)槿〔臅r間是秋天,已近休眠時間。
將切好的葉片以正面朝上和背面朝上,分別接種于 MS+2,4-D 2mg/L+KT 0.2mg/L+100ml/L 椰子汁+蔗糖2%+瓊脂0.7%的培養(yǎng)基上,每處理5瓶,弱光培養(yǎng)15d,結(jié)果見表3。
表3 葉片正背面朝上對愈傷組織誘導(dǎo)的影響Table 3 The effect on callus induction ofleafin different side
由表3可知,正面朝上葉片的出愈率為93.3%,明顯高于背面朝上的(60%)處理,且啟動時間短。這可能與葉片的結(jié)構(gòu)有關(guān)。顯齒蛇葡萄正面朝上,葉片背面氣孔較多,且靠近疏松的海綿組織,利于吸收,因此葉片背面接觸培養(yǎng)基培養(yǎng)更為適宜。同時還發(fā)現(xiàn),葉片背面朝上接種產(chǎn)生的愈傷組織褐色較明顯。
將接種的葉片在25℃恒溫培養(yǎng)室進(jìn)行光照強(qiáng)度分組試驗(yàn),設(shè)以下三種光照強(qiáng)度:①2000~2500Lx:每層培養(yǎng)架用4支40W日光燈照明,直射光;②1000~1250Lx:每層培養(yǎng)架用2支40W日光燈照明,直射光;③250~350Lx:放在另外一層不開燈的架子上,僅靠旁邊培養(yǎng)架上的散射光。20d后統(tǒng)計結(jié)果(表4)。
表4 不同光照強(qiáng)度對愈傷組織誘導(dǎo)的影響Table 4 The effect on callus induction of different light intensity
由表4可知,光照強(qiáng)度對顯齒蛇葡萄葉片愈傷組織誘導(dǎo)效果的影響較顯著:在暗培養(yǎng)下,愈傷誘導(dǎo)率最高(94.2%),但愈傷質(zhì)地疏松;在弱光(250~350Lx)下出愈率最高達(dá)92.5%,愈傷呈淺綠色,質(zhì)地致密,質(zhì)量好;當(dāng)光強(qiáng)達(dá)2000~2500Lx時,出愈率急劇下隆至52%,且質(zhì)地疏松。因此,顯齒蛇葡萄愈傷誘導(dǎo)以弱光誘導(dǎo)為最佳。
將葉片接種在MS+2,4-D 2mg/L+KT 0.2mg/L+100ml/L椰子汁+蔗糖2%+瓊脂0.7%的培養(yǎng)基上,在培養(yǎng)溫度25℃、光照強(qiáng)度250~350Lx、培養(yǎng)瓶中葉片距光源約400mm的條件下,設(shè)置光照時間梯度 10h/d、12h/d、14h/d 和 16h/d, 每處理 13 瓶,15d后統(tǒng)計結(jié)果(表5)。
表5 不同光照時間對愈傷組織誘導(dǎo)的影響Table 5 The effect on callus induction ofdifferent illumination time
由表5可見,光照時間為14h/d時外植體出愈率最高,同時愈傷生長狀況最好;隨著光照時間縮短,出愈率下降較明顯;但光照時間高達(dá)16h/d時,則容易出現(xiàn)愈傷褐化現(xiàn)象。綜合表4和表5發(fā)現(xiàn),較長時間弱光條件利于顯齒蛇葡萄葉片愈傷的誘導(dǎo),可能是因?yàn)榭烧T導(dǎo)愈傷形成的植物激素的產(chǎn)生依賴于光的存在[4]。
培養(yǎng)基中加入椰子汁,常能有效提高愈傷組織誘導(dǎo)率。將切好的葉片接種在MS+2,4-D 2mg/L+KT 0.2mg/L+蔗糖2%+瓊脂0.7%的培養(yǎng)基上,依次調(diào)節(jié)椰子汁的用量,每處理3瓶,15 d后統(tǒng)計愈傷組織誘導(dǎo)結(jié)果(表6)。
表6 不同椰子汁用量對愈傷組織誘導(dǎo)的影響Table 6 The effectoncallus inductionofcoconutmilk concentration
從表6可看出,椰子汁用量為100ml/L時為最合適用量,該處理的出愈率最高,用量過多或過少時,出愈率均有所下降。
在獲得最佳培養(yǎng)基上,以嫩葉為外植體,設(shè)置4 個因素分別為 6-BA、2,4-D、NAA、KT 根據(jù) 5 因素 4 水平設(shè)計 L16(54)(表7),15d 后統(tǒng)計愈傷組織誘導(dǎo)結(jié)果,正交試驗(yàn)[5~7],結(jié)果見表8。
表7 正交因素表Table 7 The table of orthogonal experiment
表8 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 8 The results of orthogonal experiment
從表8中可看出,通過正交實(shí)驗(yàn)得出植物生長調(diào)節(jié)劑影響因子排序?yàn)椋?-BA〉KT〉NAA〉2,4-D;最佳組合為 6-BA (1.5mg/L)+KT(0.15mg/L)+NAA(0.2mg/L)+2,4-D(2mg/L)。將最佳實(shí)驗(yàn)組合重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次,與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。同時發(fā)現(xiàn)高濃度的6-BA容易導(dǎo)致愈傷出現(xiàn)褐化現(xiàn)象。
在獲得初代培養(yǎng)最佳基本培養(yǎng)基上,生長良好的初代愈傷作為繼代培養(yǎng)的材料,以MS為基本培養(yǎng)基,分別設(shè)置不同的植物生長調(diào)節(jié)劑NAA和2,4-D的組合,添加100ml/L椰子汁+蔗糖2%+瓊脂0.7%,試驗(yàn)重復(fù)三次。繼代培養(yǎng)15d天后,統(tǒng)計試驗(yàn)結(jié)果(表9)。
愈傷組織繼代培養(yǎng)所用的植物生長調(diào)節(jié)劑最佳組合為:1.5mg/LNAA+0.5mg/L2,4-D。繼代培養(yǎng)出的愈傷組織呈團(tuán)塊狀,黃綠色,結(jié)構(gòu)較致密,增殖率較高。
據(jù)報道[8],培養(yǎng)物褐變是由于培養(yǎng)物含有的豐富多酚化合物在多酚氧化酶的作用下氧化所致,在培養(yǎng)基中加入抗氧化劑,對防止某些植物培養(yǎng)物的褐變具有一定的效果。
表9 不同植物生長調(diào)節(jié)劑組合對繼代培養(yǎng)的影響Table 9 The effect on genetated culture of different hormone combination
顯齒蛇葡萄以葉片為外植體誘導(dǎo)愈傷組織明顯優(yōu)于其它外植體,且以葉片正面向上為佳。經(jīng)過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出最佳的培養(yǎng)條件是:在培養(yǎng)基MS+1.5mg/L 6-BA+0.15mg/L KT+0.2mg/L NAA+2mg/L 2,4-D+100ml/L椰子汁上,光照強(qiáng)度為250~350Lx,每日光照時間為14h,出愈率最高,且愈傷組織生長狀況最好。
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