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        文山三七塊根的植物組織培養(yǎng)研究

        2016-12-20 13:20:22李小清張智慧王燕新廖圓圓李增政劉俊林
        關(guān)鍵詞:塊根文山外植體

        李 濤,李小清,張智慧,李 燕,王燕新,田 立,廖圓圓,李增政,劉俊林

        (西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州730030)

        文山三七塊根的植物組織培養(yǎng)研究

        李 濤,李小清,張智慧,李 燕,王燕新,田 立,廖圓圓,李增政,劉俊林*

        (西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州730030)

        選擇云南文山三七塊根為外植體,采用全面實(shí)驗(yàn)法或正交實(shí)驗(yàn)法,研究組織培養(yǎng)過程中外植體最佳表面消毒方案和最佳愈傷組織誘導(dǎo)、分化生芽、生根方案.試驗(yàn)結(jié)果表明,三七塊根最佳表面滅菌方案為75%乙醇消毒10s,再用2%次氯酸鈉溶液消毒15min;最佳愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+KT 1.0mg/L+2,4-D 1.0mg/L,批pH=5.8;生芽生根培養(yǎng)基可以選擇MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+2,4-D 0.5mg/L+NAA1.0mg/L NAA+6-BA 1.0mg/L,pH=5.8.

        文山三七;組織培養(yǎng);表面消毒;外源激素

        三七(Panax notoginseng(BurK.)F.H.Chen)是我國傳統(tǒng)珍貴的中藥材,全國95%左右產(chǎn)自云南文山州,該部分三七又名文山三七.中醫(yī)主要以三七塊根入藥.研究表明,三七主要成分為三七總皂甙、三七素、三七黃酮、三七多糖等,具有改善心腦血管疾病、降血糖、降血脂、降血壓、抗血栓、抗衰老、抗休克、抗炎癥、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、增強(qiáng)免疫力等作用[1,2].云南文山三七人工種植產(chǎn)業(yè)中,缺乏優(yōu)質(zhì)三七苗,病蟲害嚴(yán)重,種植困難,產(chǎn)量低,三七原材料及其產(chǎn)品供不應(yīng)求.

        采用生物技術(shù)可以獲得三七愈傷組織,進(jìn)而可以進(jìn)行三七組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等研究,對三七種質(zhì)資源的保護(hù)與利用,三七生理、生化、遺傳、病理等研究有重要作用.目前國內(nèi)外有關(guān)文山三七塊根組織培養(yǎng)的報(bào)道很少.

        本實(shí)驗(yàn)選取文山三七塊根為外植體進(jìn)行愈傷組織誘導(dǎo)和愈傷組織生芽、生根誘導(dǎo)研究,并研究外植體表面消毒方案和育苗條件,以期為文山三七組織培養(yǎng)研究提供一定理論依據(jù).

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 外植體來源

        文山三七植株材料購買自云南省文山州三七種植戶,通過快遞送至西北民族大學(xué)榆中校區(qū)生命科學(xué)與工程學(xué)院.

        1.1.2 試劑

        MS培養(yǎng)基:Solarbio.蔗糖:天津市北辰方正試劑廠.瓊脂:天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所.NAA:上海山浦化工有限公司.6-BA:上海中泰化學(xué)試劑有限公司.KT:上海源葉生物科技有限公司.2,4-D:上海中泰化學(xué)試劑有限公司.無水乙醇:煙臺市雙雙化工有限公司.次氯酸鈉:煙臺市雙雙化工有限公司.

        1.2 方法

        1.2.1 外植體消毒方案選擇

        選擇生長良好的外植體,流水沖洗干凈,然后用75%乙醇消毒,滅菌水漂洗5次,再用2%次氯酸鈉溶液消毒,滅菌水漂洗5次,乙醇、次氯酸鈉溶液消毒時(shí)間見表1.

        表1 外植體消毒試驗(yàn)

        將消毒后的外植體接種到MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L,pH值為5.8的培養(yǎng)基(不添加任何外源激素的植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基),26℃暗培養(yǎng),培養(yǎng)30d后,根據(jù)外植體誘導(dǎo)情況和污染率[8][污染率(%)=污染的外植體數(shù)/接種的總外植體數(shù)×100]選擇最佳消毒方案.實(shí)驗(yàn)中觀察統(tǒng)計(jì)時(shí),只要接種外植體的錐形瓶中有一個(gè)單獨(dú)外植體出現(xiàn)肉眼可觀察到的真菌菌落或細(xì)菌菌落即將整瓶外植體認(rèn)定為污染.

        1.2.2 愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基選擇

        外植體采用1.2.1最佳方案進(jìn)行外植體消毒.在參照文獻(xiàn)[3~7]的基礎(chǔ)上,將外植體接種到MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+不同濃度的KT、2,4-D,pH值為5.8的培養(yǎng)基.激素濃度變化如表2所示.26℃ 暗培養(yǎng)觀察誘導(dǎo)情況.實(shí)驗(yàn)中觀察統(tǒng)計(jì)時(shí),只要未污染的單個(gè)外植體出現(xiàn)肉眼可見的愈傷組織即認(rèn)定該單個(gè)外植體被誘導(dǎo)出愈傷組織.

        表2 激素濃度變化

        1.2.3 分化培養(yǎng)基選擇

        通過無菌操作將愈傷組織團(tuán)塊取下,接種在MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+不同濃度的2,4-D、NAA、6-BA,pH值為5.8的培養(yǎng)基.激素濃度設(shè)置如表3,按L9(34)正交表設(shè)置激素濃度變化,如表4所示.26℃ 暗培養(yǎng),觀察統(tǒng)計(jì)分化情況.實(shí)驗(yàn)中觀察統(tǒng)計(jì)時(shí),只要未污染愈傷組織細(xì)胞團(tuán)分化出現(xiàn)肉眼可見的單個(gè)胚狀體,即認(rèn)定該愈傷組織細(xì)胞團(tuán)被誘導(dǎo)分化成功.

        表3 激素濃度設(shè)置

        表4 激素濃度變化

        2 結(jié)果與分析

        2.1 外植體消毒結(jié)果與分析

        外植體消毒試驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著消毒時(shí)間的增加未污染率升高,但是在未污染的外植體當(dāng)中愈傷組織的誘導(dǎo)率卻降低.這可能與消毒時(shí)間過長導(dǎo)致消毒液對外植體的損害程度加深有關(guān).實(shí)驗(yàn)認(rèn)為三七塊根外植體最適消毒時(shí)間為75%乙醇消毒10s,再用2%次氯酸鈉溶液消毒15min.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示.

        表5 外植體消毒結(jié)果

        2.2 愈傷組織誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        本實(shí)驗(yàn)得到文山三七塊根最佳愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+KT 1.0 mg/L+2,4-D 1.0mg/L,pH=5.8.用該培養(yǎng)基誘導(dǎo)三七塊根愈傷組織的誘導(dǎo)率為5%,如表6所示.將外植體上長出的愈傷組織切下培養(yǎng),觀察到愈傷組織細(xì)胞團(tuán)緊密,顏色為淺土黃色,也有一些部分細(xì)胞團(tuán)呈無色或半透明狀,愈傷組織細(xì)胞團(tuán)生長良好,如圖1所示.

        表6 誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

        2.3 生芽、生根實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        本實(shí)驗(yàn)將得到的愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+2,4-D 0.5mg/L+NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0mg/L,pH=5.8(即表4中第2組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)基)進(jìn)行暗培養(yǎng).愈傷組織可以分化形成芽,分化成芽率為6%,并且用該培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)一周左右芽形成莖和葉,如圖2所示.待莖生長到7cm左右,不用誘導(dǎo)生根,可自然長出根須如圖3所示(實(shí)驗(yàn)觀察統(tǒng)計(jì)時(shí),只要生長出肉眼可見的根須即認(rèn)定為生根;實(shí)驗(yàn)不觀察統(tǒng)計(jì)根須的長度,數(shù)量等指標(biāo)).自此完整的三七苗形成.

        圖1 三七愈傷組織

        圖2 正在分化形成莖和葉的芽

        圖3 自然形成根和根的放大觀察

        3 結(jié)論與討論

        實(shí)驗(yàn)采用文山三七塊根作為外植體用以進(jìn)行植物組織培養(yǎng)研究,初步得到的最佳外植體表面滅菌方案為75%乙醇消毒10s,滅菌水漂洗5次,再用2%次氯酸鈉溶液消毒15min,滅菌水漂洗5次.最佳愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+KT 1.0mg/L+2,4-D1.0mg/L,pH=5.8.生芽生根培養(yǎng)基可以選擇MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+2,4-D 0.5mg/L+NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0mg/L,pH=5.8.

        在本實(shí)驗(yàn)中未污染的外植體愈傷組織誘導(dǎo)率較低,最大值僅為5%,分析原因有:①實(shí)驗(yàn)材料三七植株是以網(wǎng)購形式從云南省文山州三七種植戶購買的,待三七植株由云南省文山州快遞到甘肅省蘭州市西北民族大學(xué)距離采集植株已經(jīng)有3d左右的時(shí)間,且運(yùn)輸過程中苗未進(jìn)行嚴(yán)格的低溫保藏,在運(yùn)輸過程中植株有一定程度損傷,導(dǎo)致外植體活力降低.②三七塊根細(xì)胞本身的脫分化、分裂能力低,在鄭光植[3]、黃勇[7]等人的研究中都提到用三七塊根誘導(dǎo)愈傷組織的成功率低(其文章中未見詳細(xì)數(shù)據(jù)).本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與鄭光植、黃勇等人研究結(jié)果有一定的相似性,所以可能是三七塊根脫分化形成愈傷組織能力低造成的.

        實(shí)驗(yàn)使用75%乙醇和2%次氯酸鈉溶液消毒,然后將外植體接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基進(jìn)行誘導(dǎo),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:外植體在MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+KT 1.0mg/L+2,4-D 1.0mg/L,pH=5.8的培養(yǎng)基上愈傷組織誘導(dǎo)率最佳.隨著消毒時(shí)間的增加,消毒效果明顯增加,但是,愈傷組織誘導(dǎo)效果卻明顯下降.筆者在綜合考慮誘導(dǎo)率和污染控制的情況下認(rèn)為三七塊根外植體的最適消毒時(shí)間為75%乙醇消毒10s,再用2%次氯酸鈉溶液消毒15min.

        實(shí)驗(yàn)通過無菌操作將愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基,來研究愈傷組織的分化和生根.實(shí)驗(yàn)中分化培養(yǎng)基含有的三種外源激素,即2,4-D、NAA、6-BA,是參考張智慧[4]、鄭光植[5]、黃勇[7]的研究而制定的實(shí)驗(yàn)方案.針對實(shí)驗(yàn)中的3個(gè)實(shí)驗(yàn)研究因素,每個(gè)實(shí)驗(yàn)因素又有3個(gè)水平的情況,為節(jié)約資源和使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有科學(xué)性,實(shí)驗(yàn)采用正交法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),利用L9(34)正交表設(shè)置激素濃度變化.分析本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果:①用培養(yǎng)基MS+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L瓊脂+2,4-D 0.5mg/L+NAA 1.0mg/L+6-BA 1.0 mg/L,pH=5.8.對愈傷組織進(jìn)行暗培養(yǎng),愈傷組織可以分化形成芽,再繼續(xù)培養(yǎng)一周左右芽形成莖和葉,待莖生長到7cm左右,不用誘導(dǎo)生根,可自然生長出根須.②實(shí)驗(yàn)通過正交找到一個(gè)較好的培養(yǎng)基誘導(dǎo)愈傷組織分化,分化率為6%,且能實(shí)現(xiàn)生根.雖然未污染愈傷組織的分化率只有6%,且生根情況不佳,但是該培養(yǎng)基可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)生芽與生根,能大幅度減少工作量,是比較理想的生芽生根培養(yǎng)基.由于本實(shí)驗(yàn)未采用全面實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行誘導(dǎo),更未將實(shí)驗(yàn)因素的水平細(xì)化研究,所以可能有更適合三七塊根愈傷組織誘導(dǎo)與分化生芽、生根的培養(yǎng)基配方.

        [1]何晶.三七的藥理作用及研究進(jìn)展[J].天津藥學(xué),2004,16(5):58-59.

        [2]楊志剛,陳阿琴,俞頌東.三七藥理研究新進(jìn)展[J].上海中醫(yī)藥雜質(zhì),2005,39(4):59-62.

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        [4]張智慧,文國松,蕭鳳回,等.三七組織與細(xì)胞培養(yǎng)研究進(jìn)展[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,19(4):369-372.

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        [6]黃天衛(wèi),楊莉,韋美麗,等.不同激素配比對誘導(dǎo)三七花蕾愈傷組織影響[J].文山學(xué)院學(xué)報(bào),2014,27(3):5-7.

        [7]黃勇,張鐵,張文生等.三七組織培養(yǎng)研究綜述[J].文山學(xué)院學(xué)報(bào),2012,25(6):13-15.

        S567.236

        A

        1009-2102(2016)04-0062-05

        2016-08-02

        2015年西北民族大學(xué)中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)本科生科研項(xiàng)目.

        李濤(1992—),男(彝族),云南文山人.

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