为什么多肉植物产生愈伤组织或生成不定芽 - PenJing8
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为什么多肉植物产生愈伤组织或生成不定芽

2023-06-06670
 摘 要:【目的】为确定十二卷属多肉植物在植物组织培养中相对通用的启动培养基。

【方法】以普通玉露叶片及9种十二卷属多肉植物叶片、花茎为试验材料,观察不同激素配比启动培养基条件下普通玉露叶片的愈伤组织诱导情况在同一启动培养基条件下出愈率和不定芽生成情况。

【结果】普通玉露在不同激素配比的启动培养基中及9种十二卷属多肉植物在相同诱导培养条件下愈伤组织和不定芽生成既有不同点也有相似之处。
 
 百合科(Liliaceae)十二卷属(Haworthia)植物属于多肉植物中的一类,叶表面带有白色斑点或条带,叶形多样。具有极高的观赏价值,受到众多多肉爱好者的追捧[1,2]。对于十二卷属多肉植物,早在1978年就有日本学者对其进行组培研究[3]。目前国内应用于植物组培技术中的多肉,以景天科、仙人掌科、百合科十二卷属等为主。百合科十二卷属中研究较多的又为玉露,也有关于寿类、万象组培的研究,但均数量较少[4]。现采用百合科十二卷属中9种多肉作为试验材料,利用植物组培技术研究相应植物的启动培养情况,由此确定该属多肉植物较为通用的启动培养基。

 
为什么多肉植物产生愈伤组织或生成不定芽?
 
1 启动培养基的确定
 
 
1.1 试验材料
 
预处理试验的材料选用国产普通品种玉露成株的叶片,后续进行组织培养试验所用试验材料为从日本引进的9种百合科十二卷属植物。采用外植体涉及植物的不同器官(叶片或花茎),试验材料顺序如下:1成年“克里克特寿”花茎2根;2成年“磨面寿”花茎2根;3成年“鸡尾锦”花茎3根;4成年“ベクター錦”花茎2根;5成年“紫玉露”花茎3根;6成年“ピンクフロスト苗”花茎3根;7“特大丸叶玉露”生长健壮的叶片1片;8“W2”生长健壮的叶片2片;9“2042ブマスタ”生长健壮的叶片1片。
 
1.2 试验设计与方法
 
1.2.1 试验材料处理及培养基配制
 
 1)将试验材料分别用洗涤剂擦拭清洗2次,之后将叶片、花茎包在纱布中,置于流水下冲洗30min,装入干净的烧杯并置于灭菌台上。在灭菌台内消毒采用0.1%HgCl2溶液,灭菌时需将外植体完全没入溶液,浸泡清洗5min。灭菌后迅速用无菌水涮洗外植体3~5次,每次不少于1min。将清洗后的外植体置于无菌纸上吸去多余水分。
 
2)用消毒灭菌后的解剖刀沿中脉方向将叶片分成2片,直接接种于启动培养基中培养观察,花茎经消毒处理后用解剖刀分成几段接种。
 
3)MS培养基添加3%蔗糖和0.7%琼脂,调节pH=6。添加不同种类和不同比例的激素,分别为6GBA,NAA,KT。除此之外,启动培养基中添加抗生素(青霉素)。
 
1.2.2 培养环境及条件 根据十二卷属植物生长环境与光照要求[5],放置于普通培养室培养,温度为(25±2)℃,恒温;相对湿度约为65%;光照强度为2000lx,光照培养为不少于10h。1.
 
2.2 9种十二卷属多肉植物启动培养基 
 
1)将普通品种玉露外植体消毒灭菌后,切取叶片基部组织,接种于含不同激素浓度梯度的MS培养基中进行启动培养。激素种类为6GBA和NAA,6GBA质量浓度设置为2.0,3.0和4.0mg/L,分别对应NAA质量浓度为0.2,0.4,0.6mg/L,共9个处理,并设置1个空白对照组,每组接种8瓶。观察记录每组玉露愈伤组织分化情况,计算出愈率。
 
2)选取组培室中已有污染的多肉试验苗,经2次消毒灭菌后重新接种在启动培养基中。培养基为MS+6GBA2.0mg/L+NAA0.2mg/L+KT1.0mg/L,分别添加抗生素为1mL/L和0.1mL/L,不添加抗生素为对照。每组接种不少于5瓶,观察记录各培养基污染状况和试验苗愈伤组织生成情况,计算污染率,并着重注意抗生素对愈伤组织分化是否有抑制作用。
 
3)将9种十二卷属多肉试验材料分别接种于已确定的启动培养基上,记录各类植物相应愈伤组织生成情况和不定芽增殖情况,并分类。
 
2 结果与分析
 
2.1 激素添加浓度的确定预处理试验中培养基没有添加KT激素,且多肉组织愈伤组织生长缓慢,大约40d之后才有愈伤组织生成。具体生长状况见表1。在培养基中添加6GBA和NAA激素,可以明显增加多肉植物愈伤组织生成程度,各浓度梯度均可促进愈伤组织生长,但促进程度不同。当6GBA与NAA浓度比过大时,虽然有促进愈伤组织的生成的效果,愈伤组织长势一般。当6GBA和NAA比例在10∶1时,愈伤组织生成的最多,且长势最好,但由于过高浓度激素会对叶片生长产生负影响。
 
2.2 抗生素添加浓度的确定结合表2数据并观察植株污染状况可知,1组试验苗污染较轻。培养基表面没有污染,霉菌大多长在试验苗叶片表面。推测可能是由于试验苗已经被污染过一次,即使再次消毒也无法达到无菌状态所致。2组试验苗较1组污染更多,且霉菌不仅生长在试验苗叶片表面,在培养基表面也有少许。对照组培养基中没有添加抗生素,污染最为严重,培养基上霉菌也较多。三组培养基中污染菌类多为白色絮状物。在相应组别培养基中添加抗生素,经过长期观察,没有发现因添加抗生素而抑制试验苗生长的现象。
 
 由此可知,在本试验中抗生素可以有效抑制污染菌类生长。抗生素添加质量浓度为1mL/L时效果最好,0.1mL/L时其次。添加抗生素1mL/L虽仍有污染但已大大减少污染率,故在启动培养基中应以1mL/L为宜。
 
2.3 在同一启动培养基条件下培养结果从表3可知试用启动培养基均可有效诱导多肉植物产生愈伤组织或生成不定芽。其中,愈伤组织生成速度最快的为“ピンクフロスト苗”花茎;而消耗时间最长的是“ベクター錦”花茎。除去“紫玉露”、“2042ブマスタ”没有愈伤组织生成外,剩余5种多肉均需28~35d时间产生愈伤组织。在不定芽生成方面,生成不定芽所需时间最短的是“ベクター錦”花茎和“ピンクフロスト苗”花茎;需要时间最长的是“磨面寿。
 
 此外,从表3还可知,在不定芽和愈伤组织都有生成的试验材料中,“ピンクフロスト苗”种类两者长势均为最佳,“磨面寿”,“ベクター錦”两种多肉的不定芽长势远优于愈伤组织长势,故推测利用不定芽增殖效果应大于利用愈伤组织分化效果。另外,只有愈伤组织生成的是“克里克特寿”、“锦鸡尾”、“特大丸叶玉露”、“W2”,而只有不定芽生成的是“紫玉露”和“2042ブマスタ”。
 
3 讨论与结论本启动诱导培养试验中,当6GBA浓度和NAA浓度为10∶1时,诱导效果最佳。在此配方中,各多肉植物诱导愈伤组织生成和不定芽增殖既有差异,也有相同。相同点在于试验中使用的各品种多肉植物在同一培养条件下,能产生相应的愈伤组织或有不定芽生成。产生的愈伤组织大多质量较好,可进一步应用于芽或根的分化诱导;产生的不定芽也都生长旺盛,可直接取下接种诱导生根。然而,在试验过程中,并不是所有品种的多肉均能在这一培养基条件下产生愈伤组织,也不是所有的品种都能产生不定芽。

 
为什么多肉植物产生愈伤组织或生成不定芽?
 
且愈伤组织之间、不定芽之间在生长数量、生长状况等方面均有差异。不同品种间愈伤组织的诱导率差异较大,可推测是由植物自身遗传特点造成,还有可能是由各多肉品种愈伤诱导的最适激素类型及相应浓度比例不同造成。在一般条件下,6GBA和NAA分别作为细胞分裂素和生长素的一类在多肉植物组培被广泛应用。
 
在万象组培过程中,添加6GBA、NAA和KT的组合有最高愈伤组织生成率,达90%[6]。同样是十二卷属的帝王寿组培过程中,诱导愈伤数与6GBA和NAA的浓度有关,两者质量浓度均为0.2mg/L时诱导率(60%)明显高于均为0.3mg/L时的诱导率(43.3%)[7],且激素浓度过高,会对植物生长本身产生负作用。
 
[8]。故可推测愈伤诱导时激素浓度不宜过高。在不定芽增殖方面,各组培苗相似处更多。在草玉露的启动诱导中,当6GBA浓度固定不变时,不定芽增殖率随NAA浓度的增加而增加;当NAA浓度不变时,不定芽增殖率虽然随6GBA浓度增加而增加,但只是在一定范围内的增加[9]。本试验中预处理试验和9种多肉植物启动诱导培养所得结果与上述理论大体一致。在确定启动培养基时,由于组培苗污染严重,必须在培养基中添加抗生素。但有蓝莓开放组培体系研究表明,抗生素在发挥抑菌作用的同时,对组培苗的苗高、鲜重以及增殖等有影响,三者均随抗生素浓度的上升而下降
 
[10]。预处理试验2结果表明,抗生素添加量控制为1mL/L时,可以有效抑制组培苗污染,且对组培苗的生长没有抑制作用。故在本试验中采用6GBA和NAA的组合,并配合KT和抗生素,9种多肉中有7种产生愈伤组织,分别是:“克里克特寿”、“磨面寿”、“鸡尾锦”、“ベクター錦”、“ピンクフロスト苗”、“特大丸叶玉露”和“W2”;5种有不定芽生成,分别是:“磨面寿”、“ベクター錦”、“紫玉露”、“ピンクフロスト苗”花茎和“2042ブマスタ”。本试验只是对十二卷属多肉植物进行启动诱导的探究,这只是组培体系建立的第一步。若要完全建立组培体系,还需进行愈伤组织的分化诱导,分化根芽的复壮,以及将组培获得的成株植入土中等多个步骤