摘 要:為建立紅花龍膽的組培快繁體系,對外植體的選擇、消毒方法、無菌系的建立、繼代培養(yǎng)、生根培養(yǎng)、組培苗的壯苗及移栽等進(jìn)行研究。結(jié)果顯示:紅花龍膽的組織培養(yǎng)最合適的外植體是莖尖,初代培養(yǎng)選擇75%的酒精和0.1% HgCl2消毒,污染率最低,效果最佳;誘導(dǎo)培養(yǎng)基選擇MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂0.5%;繼代培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂0.5%+活性炭0.2%~0.3%;生根培養(yǎng)基為1/2MS+NAA 0.5 mg/L
+IBA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂0.5%+活性炭0.2%~0.3%;珍珠巖∶蛭石∶腐殖土為1∶1∶1作為移栽基質(zhì),其移栽成活率達(dá)90%以上。
關(guān)鍵詞:紅花龍膽;組織培養(yǎng);外植體
中圖分類號:S435.672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)10–00-03
紅花龍膽又叫龍膽草、土白蓮、九月花、星秀花、冷風(fēng)吹和雪里梅,屬于龍膽科[1]。紅花龍膽味苦、性寒,屬于寒性中藥。全草入藥,具有清熱除濕、解毒、止咳的功效,能治濕熱黃疸、肺熱咳嗽、小便不利等癥。
當(dāng)前關(guān)于紅花龍膽的研究很多,在紅花龍膽血清藥物化學(xué)、紅花龍膽的栽培、化學(xué)成分、資源調(diào)查、顯微鑒別、生藥學(xué)鑒定等方面均有研究,在組織培養(yǎng)方面有紅花龍膽愈傷組織誘導(dǎo)研究、紅花龍膽組培快繁體系研究[2-10]。野生紅花龍膽由于受自然環(huán)境和生長條件的限制,產(chǎn)量較低,加之民間人為采挖比較嚴(yán)重,導(dǎo)致資源不斷減少[11-16]。對此,為進(jìn)行種源保護(hù),對紅花龍膽的組織培養(yǎng)進(jìn)行研究具有重要意義。
1 材料來源
紅花龍膽外植體是從貴州省興義豐都和白碗窯、興仁大山、安龍篤山等地采集。采集點(diǎn)遠(yuǎn)離公路和村寨,采集到的外植體受污染程度較小。
2 外植體的采集
2.1 外植體的采集時間
紅花龍膽的外植體在3—8月均可進(jìn)行采集,最佳采集時間為4—5月。這期間采集的紅花龍膽幼嫩,生理機(jī)能旺盛,容易消毒滅菌和培養(yǎng),分化率高。8月后采集的紅花龍膽,已進(jìn)入生長末期,對誘導(dǎo)培養(yǎng)的反應(yīng)遲鈍,誘導(dǎo)時間過長,或者不分化。值得注意的是,采集紅花龍膽的外植體盡量不要在雨天取材,這樣滅菌比較困難,污染率高,采集應(yīng)在雨后晴天的早晨進(jìn)行。
2.2 外植體的采集部位
取紅花龍膽帶側(cè)芽的幼嫩莖段、莖尖作外植體,莖尖的生長速度快,培養(yǎng)5~10 d后開始生長,幼嫩莖段的側(cè)芽容易萌發(fā),且有穩(wěn)定的遺傳性狀。
3 培養(yǎng)基的選擇和培養(yǎng)條件
誘導(dǎo)培養(yǎng)基:MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+
30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂;MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂。
繼代培養(yǎng)基:MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+
IBA 0.2 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~0.3%活性炭;
生根培養(yǎng)基:1/2MS+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L
+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~0.3%活性炭。
誘導(dǎo)、繼代、生根培養(yǎng)都選擇MS培養(yǎng)基,細(xì)胞分裂素用6-BA,濃度為1.5 mg/L,生長素選擇NAA和IBA,蔗糖提供碳源和調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓,瓊脂作為支持物,活性炭吸附有毒副作用的物質(zhì)。
配制好的培養(yǎng)基在121 ℃條件下滅菌20~30 min,
接種后置于培養(yǎng)室中,光照強(qiáng)度為1 000~2 000 Ix,培養(yǎng)溫度為(25±1)℃,空氣濕度保持在80%以上進(jìn)行培養(yǎng)。
4 培養(yǎng)方法
4.1 外植體的消毒滅菌及無菌系的建立
外植體的消毒滅菌主要采用以下兩種方法:一種是將受污染程度較小的紅花龍膽幼嫩莖段、莖尖用礦泉水浸泡30 min~2 h,用70%~75%的酒精消毒15~18 s,
再用無菌水洗滌3~4次,0.1%的氯化汞(HgCl2)消毒15~18 min,繼續(xù)用無菌水洗滌3~5次;另一種是用5%的次氯酸鈉取代0.1% HgCl2消毒滅菌15~20 min,無菌水洗滌3~4次。
將消毒滅菌后的莖切成0.5~1 cm的小段,每段至少有1個側(cè)芽,莖尖切成0.5 cm的小段接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂和MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂上進(jìn)行培養(yǎng),使用MS+6-BA 1.5 mg/L+
NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂作為誘導(dǎo)培養(yǎng)基,莖尖作為外植體,5~10 d后側(cè)芽和頂芽開始生長。待35 d后長出1~4個側(cè)芽,莖長為3~5 cm,2個月后轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)。使用MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂作為誘導(dǎo)培養(yǎng)基,莖尖作為外植體,15 d后側(cè)芽和頂芽開始生長。待45 d后長出1~2個側(cè)芽,莖長長至2~4 cm,2個半月后轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)。
4.1.1 初代培養(yǎng)的污染率
兩種方式處理不同外植體的污染率的具體情況見表1、表2。
初代培養(yǎng)的消毒滅菌處理分析:由表1和表2中的數(shù)據(jù)可以看出,采用0.1% HgCl2處理不同外植體接種的污染率明顯低于采用5% 次氯酸鈉處理不同外植體接種的污染率,因此采用0.1% HgCl2處理的效果較好。但其缺點(diǎn)是汞離子不易去除,必須多次用無菌水沖洗,并且劇毒的HgCl2在自然中和在人體內(nèi)都不會降解,使用時要小心謹(jǐn)慎,使用后的消毒劑廢液及洗滌外植體的廢水要做回收處理,避免對環(huán)境造成污染[17]。
表1" 采用0.1% HgCl2處理不同外植體接種的污染率
外植體 接種數(shù)/株 污染數(shù)/株 污染率/%
帶側(cè)芽莖段 40 18 45.00
莖尖 28 5 17.86
表2" 采用5% 次氯酸鈉處理不同外植體接種的污染率
外植體 接種數(shù)/株 污染數(shù)/株 污染率/%
帶側(cè)芽莖段 21 18 85.71
莖尖 10 3 30.00
4.1.2 初代培養(yǎng)的分化率
在采用0.1% HgCl2處理情況下,兩種培養(yǎng)基接種外植體分化率的具體情況見表3、4。
由表3和表4可以看出,采用莖尖作為外植體時,
在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+
0.5%瓊脂中的分化率為71.43%,在培養(yǎng)基MS+6-BA
2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂中的分化率為60.00%,使用MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+
30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂作為初代培養(yǎng)基效果較好。采用
帶側(cè)芽莖段作為外植體時,在培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+
NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂中的分化率為5.00%,
在培養(yǎng)基MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+
0.5%瓊脂中的分化率為14.29%,使用MS+6-BA 2.0 mg/L+
NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂作為初代培養(yǎng)基效果較好。此外,無論是采用MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA
0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂培養(yǎng)基,還是MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂培養(yǎng)基,莖尖的分化率都比帶側(cè)芽莖段的分化率高,因此在紅花龍膽的組織培養(yǎng)中,莖尖是最佳的外植體。
表3" 培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+
30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂的分化率
外植體 接種數(shù)/株 分化數(shù)/株 分化率/%
帶側(cè)芽莖段 40 2 5.00
莖尖 28 20 71.43
表4" 培養(yǎng)基MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+
30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂的分化率
外植體 接種數(shù)/株 分化數(shù)/株 分化率/%
帶側(cè)芽莖段 21 3 14.29
莖尖 10 6 60.00
4.1.3 初代培養(yǎng)消毒滅菌處理時間的控制
根據(jù)表5和表6中的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),應(yīng)嚴(yán)格控制對紅花龍膽外植體的消毒滅菌時間。消毒時間過短,初代培養(yǎng)容易造成污染,污染率高;消毒時間過長,消毒劑容易使紅花龍膽的組織造成損傷,甚至死亡,死亡率高。從表5和表6中可知,75% 酒精對紅花龍膽消毒的最佳時間為15~18 s,0.1% HgCl2對紅花龍膽消毒的最佳時間為15~18 min。
表5" 采用75% 酒精和0.1% HgCl2處理莖尖,不同消毒滅菌時間的死亡率
75%酒精消毒時間/s 0.1% HgCl2消毒時/min 接種數(shù)/株 死亡數(shù)/株 死亡率/%
10~12 12 37 0 0.00
15~18 15 28 3 10.71
15~18 18 32 4 12.50
20 20 60 20 33.33
表6" 采用75% 酒精和0.1% HgCl2處理莖尖,不同消毒滅菌時間的污染率
75%酒精消毒時間/s 0.1% HgCl2消毒時間/min 接種數(shù)/株 污染數(shù)/株 污染率/%
10~12 12 37 23 63.16
15~18 15 28 5 17.86
15~18 18 32 3 9.38
20 20 60 2 3.33
4.2 繼代培養(yǎng)
待初代培養(yǎng)中側(cè)芽和頂芽長至3~5 cm時,轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~0.3%活性炭上,進(jìn)行繼代培養(yǎng),45 d為一個周期轉(zhuǎn)接一次。
在紅花龍膽的繼代培養(yǎng)過程中,會出現(xiàn)褐變現(xiàn)象。而莖尖和幼嫩莖段褐變程度較低,因此在繼代培養(yǎng)中應(yīng)選擇莖尖和幼嫩莖段繼續(xù)培養(yǎng)。此外,在培養(yǎng)基中添加0.2%~0.3%的活性炭可以有效避免酚類物質(zhì)被氧化產(chǎn)生醌類物質(zhì)的毒害作用,防止褐化。
在紅花龍膽的繼代培養(yǎng)中,仍然會出現(xiàn)乳白色的細(xì)菌污染,菌斑呈黏液狀,接種2~3 d開始出現(xiàn),因此要進(jìn)行防治。對培養(yǎng)基要進(jìn)行徹底滅菌,先排凈高壓鍋里面的冷空氣,然后升溫至121 ℃,滅菌20~30 min;接種操作器械也要進(jìn)行徹底滅菌,鑷子、接種環(huán)等接種工具每使用一次都要在酒精燈上進(jìn)行灼燒滅菌;操作人員在接種過程中禁止講話、打噴嚏,要注意呼吸,操作要規(guī)范熟練;培養(yǎng)瓶和蓋要定期檢查,瓶和蓋有損壞要立即更換;被細(xì)菌污染的培養(yǎng)基,對培養(yǎng)基進(jìn)行高壓滅菌后再進(jìn)行清洗,防止交叉污染。
4.3 生根培養(yǎng)
待繼代培養(yǎng)中苗長到5~8 cm時,將生長健壯的苗從繼代培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)接生根培養(yǎng)基1/2MS+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~0.3%活性炭中進(jìn)行生根,生長不健壯的苗繼續(xù)轉(zhuǎn)接到繼代培養(yǎng)基中進(jìn)行繼代培養(yǎng),生根培養(yǎng)的溫度為25~27 ℃,
光照強(qiáng)度為1 000 lx,光照時間8~10 h/d,培養(yǎng)15 d后,
待根長為1~2 cm時,取出莖苗,洗凈基部的培養(yǎng)基,進(jìn)行移栽。
5 煉苗移栽和田間管理
生根培養(yǎng)15~30 d后,組培苗根長到1~2 cm時,打開瓶蓋,在培養(yǎng)基上加薄層水,移至大棚中培養(yǎng)5~7 d,取出組培苗移栽到珍珠巖∶蛭石∶腐殖土為1∶1∶1的基質(zhì)中,在基質(zhì)中可以適當(dāng)加入一些農(nóng)家肥。取苗時要用鑷子小心操作,切勿將根系損壞,清洗黏附在根系上的瓊脂,動作要輕,減少或避免傷根傷苗。移栽時用小鏟或粗的竹簽在基質(zhì)中開穴,然后再種植紅花龍膽組培苗,使根舒展開。移栽后3~5 d澆1次水,移栽初期保持空氣濕度為90%以上,溫度保持20~25 ℃。移栽后要注意防治紅花龍膽的根腐病,在移栽前使用甲霜惡霉靈稀釋成1 500~2 000倍液浸泡或者移栽后使用甲霜惡霉靈稀釋成1 500~2 000倍液噴施葉面可以進(jìn)行有效防治。
6 結(jié)論
在紅花龍膽的組織培養(yǎng)中,初代培養(yǎng)的培養(yǎng)基選擇MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+30 g/L蔗糖+
0.5%瓊脂效果較好,外植體采用莖尖,外植體的消毒滅菌采用的方法是用礦泉水浸泡30 min~2 h,70%~75%的酒
精消毒15~18 s,再用無菌水洗滌3~4次,0.1% HgCl2消毒15~18 min,繼續(xù)用無菌水洗滌3~5次,污染率最低。
繼代培養(yǎng)選擇培養(yǎng)基MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L+30 g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~
0.3%活性炭,繼代效果較好。
生根培養(yǎng)選擇培養(yǎng)基為1/2MS+NAA 0.5mg/L+
IBA 0.2 mg/L+30g/L蔗糖+0.5%瓊脂+0.2%~0.3%活性炭,生根效果較好。
移栽后的田間管理要防止紅花龍膽的根腐病,移栽前可使用甲霜惡霉靈稀釋成1 500~2 000倍液浸泡根部,以防治根腐病。
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收稿日期:2024-08-15
基金項目:黔西南州科技計劃項目“民族藥倒提壺總生物堿提取工藝優(yōu)化及安全性評價”(2023-1-18)。
作者簡介:曾鎮(zhèn)廣(1971—),男,貴州興義人,副教授,研究方向為分析化學(xué)、藥物分析、藥用植物組織培養(yǎng)。