曲莖石斛(Dendrobiumflexicaule)為多年生蘭科(Orchidaceae)石斛屬(DendrobiumSw.)植物,是我國1986年在伏牛山新發(fā)現(xiàn)的物種[,秦巴山區(qū)稱之為“金釵石斛\"2。曲莖石斛為藥食同源植物,以莖入藥,具有抗腫瘤、活血化瘀、治療糖尿病、降血壓、降血糖、抗衰老、提高免疫力等功能[3-8。野生曲莖石斛喜溫濕,多生于海拔較高的陰坡、半陰坡山溝和溪流的巖石或懸崖石壁上,數(shù)量稀少。加之多年來人為采掘嚴(yán)重,自然繁殖率低,野生資源瀕危滅絕[9-10]。2021年,國家林業(yè)和草原局頒布的《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》將曲莖石斛列為一級(jí)保護(hù)野生植物。曲莖石斛還被《中國物種紅色名錄》和《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》列為極危物種,是瀕于滅絕的中草藥植物[11-12]
目前,國內(nèi)外對(duì)于曲莖石斛的研究多為其藥用價(jià)值方面,在組織培養(yǎng)研究中對(duì)曲莖石斛涉及較少,多為鐵皮石斛及其他石斛品種。本研究以曲莖石斛具節(jié)莖段為材料,通過建立曲莖石斛組織培養(yǎng)無菌體系探究適宜的外植體消毒方法,并篩選曲莖石斛具節(jié)莖段腋芽誘導(dǎo)的最適培養(yǎng)基配方,為曲莖石斛離體組織培養(yǎng)、快速繁育以及種質(zhì)資源保護(hù)提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料采自河南省南陽市農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)溫室栽培的曲莖石斛壯苗。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1外植體材料預(yù)處理選取長(zhǎng)勢(shì)健壯的曲莖石 斛新鮮莖段,去掉莖段節(jié)處葉片,用鑷子輕輕將膜質(zhì) 葉鞘剝?nèi)ィ舫杉s 10cm 的具節(jié)莖段[13]
1.2.2外植體消毒將預(yù)處理好的曲莖石斛外植體莖段放在燒杯中,用薄紗布封口在流水下沖洗30min ,再將外植體莖段放于 200mL 小燒杯中,用洗潔精水浸泡 30min ,然后用蒸餾水沖洗干凈轉(zhuǎn)移至超凈工作臺(tái)待用。外植體莖段的消毒方法如下:
方法一:用 75% 酒精浸泡 30s ,蒸餾水沖洗3次,然后用 0.1%HgCl2 浸泡 4.7,10,13min ,蒸餾水沖洗5次。
方法二:用 75% 酒精浸泡 30s ,蒸餾水沖洗3次,然后用 1% NaClO浸泡 12,16,20min ,蒸餾水沖洗5次。
方法三:用 75% 酒精浸泡 30s ,蒸餾水沖洗3次,然后用必潔仕牌二氧化氯消毒劑(原液)浸泡4、7.10min ,蒸餾水沖洗5次。
1.2.3外植體接種用剪刀將消毒處理過的曲莖石斛莖段剪成長(zhǎng)約 2cm 的具節(jié)莖段,在酒精燈火焰附近打開培養(yǎng)基蓋子,將瓶口傾斜接近水平方向并不斷轉(zhuǎn)動(dòng)用火焰灼燒瓶口,用鑷子夾取外植體莖段,將其形態(tài)學(xué)下端接種到培養(yǎng)基上,深度約 0.5cm 培養(yǎng)基配方為 玉米素 +3% 蔗糖 +0.8% 瓊脂,每瓶接種2個(gè)外植體,每個(gè)消毒時(shí)間接種12瓶,重復(fù)2次。接種好的材料轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)室培養(yǎng)兩周。
1.2.4腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)以MS為基本培養(yǎng)基,設(shè)置4種腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基配方,一組空白對(duì)照(表1)。曲莖石斛無菌莖段培養(yǎng)兩周后,選取生長(zhǎng)良好的初始無菌培養(yǎng)物為外植體,轉(zhuǎn)接到腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基上,每個(gè)處理接種11瓶,每瓶接種1個(gè)外植體,2個(gè)重復(fù)。將材料放到無菌室培養(yǎng),溫度 25°C ,光照時(shí)間 10h/d ,光照強(qiáng)度為 1500~2000lx ,培養(yǎng)1個(gè)月。
1.2.5數(shù)據(jù)分析消毒的曲莖石斛外植體培養(yǎng)兩周后統(tǒng)計(jì)消毒效果數(shù)據(jù),包括污染率、成活率以及污染菌源類型;無菌培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接到腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)30d后,統(tǒng)計(jì)不同培養(yǎng)基培養(yǎng)的曲莖石斛莖段腋芽誘導(dǎo)情況,包括腋芽誘導(dǎo)率、污染莖段數(shù)、褐化莖段數(shù)以及腋芽生長(zhǎng)情況。所有數(shù)據(jù)用Excel軟件分析處理,采用SPSS26.0方差分析,應(yīng)用Duncan法進(jìn)行多重比較,用標(biāo)記字母法進(jìn)行差異顯著性分析。
污染率 ?= (污染外植體莖段數(shù)/接種外植體莖段總數(shù) 1×100%
成活率 ?= (成活外植體莖段數(shù)/接種外植體莖段總數(shù) 1×100%
腋芽誘導(dǎo)率 ?= (誘導(dǎo)出芽的外植體莖段數(shù)/接種外植體莖段總數(shù) 1×100%
2結(jié)果與分析
2.1曲莖石斛無菌體系建立由表2可知,3種消毒處理方法差異顯著, 0.1%HgCl2 處理組整體表現(xiàn)佳。在 0.1%HgCl2 處理中, 7.13min 處理污染外植體數(shù)只有8個(gè),污染率為 16.67% ,最低,但處理13min 有兩個(gè)莖段死亡,表明 0.1%HgCl2 消毒時(shí)間過長(zhǎng)可能會(huì)對(duì)外植體莖段產(chǎn)生毒害作用;處理10min 污染莖段數(shù)10個(gè),污染率為 20.83% ,理論上, 0.1%HgCl2 消毒 10min 污染率應(yīng)低于 7min 的,但實(shí)際結(jié)果與之相反,可能是操作誤差導(dǎo)致。其次是1% NaClO組, 12,16,20min 消毒處理污染率都在90% 以上,消毒效果較差。二氧化氯消毒劑外植體莖段污染率隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,但消毒效果明顯低于 HgCl2 處理組。
如圖1所示,不同消毒試劑處理曲莖石斛外植體莖段污染效果有所不同, 0.1%HgCl2 處理的外植體污染程度較輕,多為真菌性污染(圖1A),同樣消毒時(shí)間處理下二氧化氯消毒劑處理污染程度較重(圖1B)。使用 0.1%HgCl2 消毒處理 7min ,材料污染率最低,為最適外植體消毒方案。
2.2曲莖石斛腋芽誘導(dǎo)研究不同激素濃度及配比對(duì)曲莖石斛腋芽誘導(dǎo)影響結(jié)果如表3所示,與CK相比,不同處理均有利于曲莖石斛腋芽誘導(dǎo)。由圖2可以看出,培養(yǎng)基配方A和C組中健壯腋芽數(shù)比配方B和D高,說明NAA濃度 0.3mg/L 比 0.6mg/L 處理效果好,當(dāng)6-BA濃度一定時(shí),較高濃度的NAA會(huì)抑制腋芽誘導(dǎo)效果;A比C腋芽長(zhǎng)勢(shì)好且健壯腋芽數(shù)多,B比D腋芽長(zhǎng)勢(shì)好,說明當(dāng)NAA濃度一定時(shí),較高濃度的6-BA會(huì)抑制腋芽誘導(dǎo)效果。 C,D )CK組分別有1個(gè)外植體污染,轉(zhuǎn)移的外植體為無菌莖段,少數(shù)的污染可能是由于操作失誤。對(duì)照組誘導(dǎo)出33個(gè)腋芽,長(zhǎng)勢(shì)較弱小,近半數(shù)外植體僅誘導(dǎo)出約 0.5cm 的芽尖,且外植體長(zhǎng)出大量不定根(圖3)。綜合結(jié)果表明,A配方即 1mg/L 6-BA 和 0.3mg/L NAA激素濃度配比效果最佳,腋芽誘導(dǎo)率達(dá)到了100% ,且腋芽生長(zhǎng)健壯。
3討論
探究了曲莖石斛的外植體消毒方法和芽誘導(dǎo)的培養(yǎng)基配方。外植體消毒選擇使用 0.1%HgCl2 ,1% NaClO、二氧化氯3種消毒劑[14-16,通過設(shè)置不同的時(shí)間梯度,增加消毒劑類型,便于對(duì)比分析以篩選最適外植體消毒方案。研究發(fā)現(xiàn),使用 消毒劑處理曲莖石斛外植體莖段的消毒效果不好,可在后續(xù)研究中提高消毒劑含量和消毒時(shí)間以優(yōu)化消毒方案。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度及配比對(duì)腋芽誘導(dǎo)起重要作用,高濃度的細(xì)胞分裂素和低濃度的生長(zhǎng)素配合有利于腋芽誘導(dǎo)[7。本研究通過添加6-BA、玉來素和NAA以探究不同植物激素組合與含量水平對(duì)曲莖石斛外植體莖段的腋芽誘導(dǎo)效果,發(fā)現(xiàn) 1mg/L 6-BA+0.3mg/LNAA+0.2mg/L 玉米素的誘導(dǎo)效果最佳,表明低濃度的6-BA和NAA有利于曲莖石斛腋芽發(fā)生,誘導(dǎo)效果較好,可以作為曲莖石斛莖段腋芽誘導(dǎo)的適宜培養(yǎng)基配方。本研究結(jié)果可為曲莖石斛的離體組織培養(yǎng)和快繁提供參考依據(jù)。
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【基金項(xiàng)目】:河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(232102310336);南陽師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目(SYKF2023063)。
郭國業(yè),何瀟宇,王夢(mèng),劉怡辰,景小藝,蘇曼玉,賀秀芬,吳佳瑩,丁宇煊,南陽師范學(xué)院,郵編473061(河南);尹英英,國有南陽市黃石庵林場(chǎng)。