2023年12月12日发(作者:文学性)
中国园艺文摘201 1年第9期 红莲子草耐寒无性系选育研究 明 月 李琦王哲徐娜姜长阳 (辽宁师范大学生命科学学院,辽宁大连1 1 6029) 摘要:为满足人们观赏栽培的需求,以能越冬的红莲子草嫩茎为材料,进行愈伤组织诱导、低温处理、冷冻处 理、复冻处理,愈伤组织分化、试管苗生根与继代增殖培养,以及试管苗移栽和定植的研究,建立起红莲子草耐 寒无性系。结果证明:MS+BA 0.4 mg/L+2,4-D 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖30 g/L为嫩茎愈伤组织诱导和耐 冻愈伤组织继代增殖培养的理想培养基;1/2 MS+蔗糖50 g/L是复冻后增殖培养的愈伤组织分化的理想培养基; N。+NAA O.1 mg/L+IAA 0.4 mg/L+蔗糖I 5 g/L是生根培养和生根继代增殖培养的理想培养基;移植到水库岸边的 试管苗保持了红莲子草的所有生物学性状,且连续5年正常越冬。 关键词:红莲子草;组织培养;耐寒选育;无性系 红莲子草(Altemanthera paronychioides)又叫紫叶草、 1.2培养条件 满天星、莲子草等,属于苋科莲子草属多年生草本植物【1]。 参见黄葳等小花鬼子针的研究 。 主要生长于高温高湿地区河岸、水边或沼泽等环境中。原 1.3试验方法 产于巴西,在华东以南地区的浅水处也有成片生长,现在 1.3.1愈伤组织的诱导与分化把无菌嫩茎切成长约0.3 cm 我国多有盆栽[21。红莲子草可作饲料,且具有一定的药用价 的茎段后,搠榧IIMS+BA 0.4 mg/L+2,4-D 1.0 mg/L+NAA 值。但由于红莲子草茎叶为红紫色,所以,无论是南方的 0.5 mg/L+蔗糖30 g/L培养基上,进行愈伤组织的诱导培 地栽,还是我国各地的盆栽,几乎都是以观赏目的进行栽 养。愈伤组织的诱导培养进行3次重复试验,每种处理接种 培的。由于大连地区冬季较为寒冷,因此多年来只能对其 培养200个材料。 进行盆栽。为了美化环境,有人于春末将其成片的栽培到 1.3.2愈伤组织的低温处理当上述继代培养的愈伤组织 水库边缘的浅水处,几乎都是春天成片栽培红莲子草,到 生长非常旺盛时,转移到光照2 000 lx、温度为2"C的培养 冬天就冻死。但在2003年栽培的红莲子草中,发现了1株红 箱中进行愈伤组织的低温处理10 d,而后再放到正常的条 莲子草能够越冬,未被冻死。观察证明,这种莲子草虽然 件下恢复培养10 d。低温处理试验重复3次,处理的愈伤组 可在寒冷地区越冬,但却不能结出种子。用扦插的方法对 织分别为58块、64块和62块。 其进行繁殖,约15%的扦插苗仍能越冬。为满足人们对耐 1.3.3愈伤组织的冷冻处理把经过低温处理恢复培养后 寒红莲子草栽培的需求,我们对红莲子草愈伤组织进行了 成活的愈伤组织,接种到相同的培养基上进行增殖培养2代 进一步的耐寒选择。虽然目前已有栽培植物耐寒选择的报 后,再放到温度为一8℃的培养箱中进行冷冻处理10 d,而 道【3一,并有愈伤组织选择效应的报道 ,但迄今未见苋科 后放到温度为2℃的培养箱中进行愈伤组织的低温处理 植物通过愈伤组织进行耐寒选择的报道。 10 d,接着再放到正常的条件下恢复培养10 d。冷冻处理 l材料与方法 试验重复2次,处理的愈伤组织分别为126块和114块。 1.1材料及灭菌 1.3.4冷冻后成活愈伤组织的继代增殖培养把成活的细 6月上旬,将大连大西山水库边上人工扦插已经越冬的 胞团剥离出来,接种到MS+BA 0.4 mg/L+2,4-D 1.0 nag/ 红莲子草嫩茎采回实验室后,用清水冲洗1 h左右,切成长 L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖30 g/L的培养基上,置于常温环 约4 cm的茎段后,放到250 ml的磨口广口瓶中,先用 境中进行愈伤组织的增殖培养。冷冻后的愈伤组织连续进 0.05%的安利液洗涤3次(每次约10 min),再用蒸馏水振荡 行6代增殖培养。 洗涤2次,然后将材料移到超净工作台上。在无菌条件下用 1.3.5愈伤组织的复冻处理及继代增殖培养把上述经过 75%的乙醇灭菌15 s左右后,用0.05%的HgClz溶液振荡灭 冷冻处理进行第6代增殖培养的愈伤组织培养 ̄1142 d、当增 菌13~14 rain,最后用无菌水振荡洗涤5次,将嫩茎表面残 殖培养的愈伤组织外观上生长很旺盛时,再将其放到温度 留的灭菌剂洗去后,即获得无菌材料[61。 为一l0℃的培养箱中复冻处理12 d,接着再在正常的条件下恢 复培养10 d后,统计成活率。接着将成活的愈伤组织接种到 MS+BA 0.4 mg/L+2.4-D 1.0 mg/L+NAA 0.5 rag/ 第一作者简介:明月(1988_),女,本科;就读于辽宁师范大 L+蔗糖30 g/L的培养基上,进行5代增殖培养。 1.3.6复冻后愈伤组织的分化培养把经过复冻后增殖培 学生命科学学院。 养的愈伤组织分散为由6-lO ̄-颗粒组成、直径为0.2-0.3 cm 通讯作者:姜长阳,教授。E-mai1:changyangjiang@126.com 的块状后,分别接种到附加蔗糖30 g/L的MS、1/2 MS、1/4 项目来源:辽宁省高等教育教学改革资助项目(20090304);辽宁 MS、B5、White、N6,NMS+IBA 0.3 mg/L、1/2 MS+IBA 师范大学教学改革资助项目(LSJG:20090108)。 0。3 mg/L、1/4 MS+IBA 0.3 mg/L、B5+IBA 0.3 mg/L、 一1 9— CH I NESE HORT l CULTURE ABSTRACTS White+IBA 0.3 mg/L、N6+IBA 0.3 mg/L 12种培养基 上,进行愈伤组织的分化培养。愈伤组织的分化培养试验进 养和继代培养的结果说明:MS+BA 0.4 mg/[ 十2,4一D 1.0 mg/L+NAA 0.5 rag/L+蔗糖30 g/L这一培养基为红 行2次重复,每种培养基接种培养1 00块愈伤组织。 莲子草嫩茎愈伤组织诱导和继代培养的理想培养基。 1.3.7不定芽的生根培养及试管苗的生根继代培养把在 2.2低温处理对愈伤组织的影响 低温处理恢复培养10 d后统计证明:3次重复试验的平 均成活率为27%。观察表明,经过低温处理的愈伤组织, 在恢复培养中,大部分变成褐色,并逐渐死亡,即使成活 1/2 MS+蔗糖30 g/L这种培养基上分化培养的高2 am左右 的不定芽从基部剪下后,分别接种到附21IAA 0.4 mg/L+ 蔗糖15 g/L的1/2 MS+NAA 0.1 mg/L、1/4 MS+NAA 0.1 mg/L、White+NAA 0.1 mg/L、N6+NAA 0.1 mg/L 的愈伤组织块在恢复培养中也会有约半数的细胞死亡。 4fP培养基上,进行不定芽的生根培养。每种培养基接种培 养120个不定芽。 2.3冷冻处理对愈伤组织的影响 冷冻处理恢复培养10 d后观察统计证明:2次重复试验 经过冷冻处理的240块愈伤组织。在其中3块愈伤组织中, 把生长旺盛的试管苗剪成至少具有2个叶片、长1.5 cm 的茎段后,接种到相同的培养基上,进行生根继代培养。 连续进行6代生根继代培养。 1.3.8试管苗的移栽和定植4B中旬,把上述生根继代 各自发现1个未被冻死的愈伤组织细胞团。细胞团的直径分 别为0.1 cm、0.11 cm和0.08 cm。成活的细胞团经过恢复 培养仍呈浅绿色、颗粒状。 培养的试管苗在温室中炼苗3 d后,移栽到上层为干净河 沙、下层为肥沃园土的营养钵中。移栽后10 d内保持无直 射光、温度20~30℃、湿度90%左右的环境条件,而后进行 正常管理。移栽试验进行2次,移栽株数为400株、600株。 2.4冷冻后成活愈伤组织的继代增殖培养 统计证明:冷冻后第1代增殖培养仅有1个细胞团成活 生长,成活率为33%。成活后的愈伤组织生长较缓慢,经 过45 d的培养,所培养的绿色颗粒状、半球形的愈伤组织 块平均直径为0.5 cm左右。第2~6代生长速度加快,不仅 愈伤组织的生长率近100%,而且经过42 d的培养,就会培 养出一代表面由绿色颗粒状组成、平均直径为1.4 cIn的半 5月下旬,把在温室中移栽成活并开始正常生长的试管苗 定植到水库边上。定植试验进行20:,分别定植30 口500昧。 2结果与分析 2.1 嫩茎愈伤组织的诱导效果与不同培养基对愈伤 组织颗粒分化培养的效应 接种培养到第8天时,在有的培养嫩茎切口处形成可见 愈伤组织。随后不仅形成愈伤组织的茎段数不断增加,而且 已形成的愈伤组织也不断生长。培养flJ45 d时统计证明:在 MS+BA 0.4 mg/L+2。4-D 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+ 球状愈伤组织块,并且增殖培养的愈伤组织块外观上生长 旺盛,平均每l代的增殖率5倍左右。 2.5愈伤组织的复冻处理及继代增殖培养 统计证明:经过复冻处理,并进行恢复培养10 d的愈 伤组织成活率为71%。第1代增殖培养增殖2.1倍,第2~6代 的平均增殖5.1倍。增殖培养的愈伤组织呈淡绿色、表面为 颗粒状半球形,外观上生长旺盛。这样的愈伤组织为具有 分化能力的愈伤组织。 蔗糖30 g/L培养基上,培养茎段愈伤组织的诱导率为99%, 并且都生长为表面由绿色颗粒状组成、大小为1.1~1.8cm的 愈伤组织块。把上述诱导培养的愈伤组织切割为直径约为 0.4 cm的愈伤组织块后,接种到相同的培养基上,进行愈伤 组织的继代培养。30 ̄重复诱导培养试验,每次继代培养4代。 继代培养的统计结果证明:经过42 d的培养,就会培养出1代 与诱导培养45 d基本一致的愈伤组织。上述愈伤组织的诱导培 附表2.6不同培养基对复冻后愈伤组织分化培养的影响 培养10 dE右在有的培养基上可见在愈伤组织上部分化出 绿色的芽点,接着,伴随分化芽点数量的增加,先分化的芽点 逐渐生长成为不定芽。培养NS0 d统计,2次重复试验的平均 结果见附表。由附表可见:在MS+蔗糖30 g/L、1/2 MS+蔗 不同培养基愈伤组织对分化培养的影响 一20— 中国园艺文摘201 1年第9期 糖30 g/L、1/4 MS+蔗糖30 g/L、White+蔗糖30 g/L 4种 培养基上复冻后的愈伤组织能分化。其中在1/2 MS+蔗糖 30 g/L这种培养基上,分化率为93.5%,并且分化的不定芽 数多,株高2.1 cm,平均具有4.3个叶片,外观上长势好。2次 重复试验的结果基本一致。这说明:1/2 MS+蔗糖30 g/L这 该研究的分化培养中,在没有任何植物生长调节剂的 培养基上的愈伤组织分化的效果最理想。王琳等 在银粉背 蕨的研究中也观察到同样的现象。产生这种现象并不意味 这种愈伤组织的分化不需要植物生长调节剂,而是由于在 复冻后继代增殖培养愈伤组织的培养基中加入了较高浓度 种培养基是复冻后增殖培养的愈伤组织分化的理想培养基。 的植物生长调节剂,分化培养时,愈伤组织中仍然残留着 一2.7不定芽的生根培养及试管苗的生根继代培养 观察表明,在4种培养基上,培养的不定芽均可生根。培 养至【J28 dH捌寸证明: ̄AN6+NAA 0.1 mg/L+IAA 0.4 nag/ 定浓度的生长调节剂;同时,在培养过程中,增殖培养 生长旺盛的愈伤组织自身也能合成一些植物生长调节剂。 这2种来源的生长调节剂的浓度已经达到了能使愈伤组织分 化的水平。所以,在分化培养的培养基中就不需要再加入 植物生长调节剂。 在该研究进行冷冻筛选的240块愈伤组织中,出现3个 未被冻死的细胞团。虽然这3个细胞团的直径仅为0.1 cm 左右,但都是由数千个细胞组成的。实际上,这3个细胞团 是由3个耐冻细胞分裂形成的,其细胞团是在愈伤组织增殖 生长培养过程中分裂形成的。这3个耐冻细胞是在进行冷冻 处理前就已经发生了耐冻变异,在进行一8℃冷冻处理时, L+蔗糖15 g/L这种培养基上生根效果最好,不仅生根率为 94. 、平均每株生根数为6.3条、试管苗平均高度为3.9 cm, 而且培养5 d就会生长出可见根,外观上试管苗生长旺盛。 6代的生根继代培养结果证明:每次生根继代培养的周 期为25 d,生根率为98.6%,所培养的试管苗长势与不定 芽生根培养基本一致。每个周期的繁殖系数为2.8。按照这 个速度,采用生根继代的方法进行繁殖,每年的繁殖速度 为2.814-6(几千万)株试管苗,这种繁殖速度完全可满足人们 栽培和研究的需求。 其他不耐冻细胞被冻死,而这3个耐冻细胞被筛选出来。这 3个耐冻细胞的耐冻适应性属于先期适应[翻。 参考文献: [1]包满珠.花卉学[M].北京:中国农业出版社,2003. [2]吴玲.湿地植物与景观[M].北京:中国农业出版社,2010. [3]王琦,王豁然.桉树耐寒选育及测定[J].桉树科技,1997,(1): 1-4. 2.8试管苗的移栽和定植 移栽后观察表明,移栽后8 d可见成活并生长。移栽后 30 d统计证明:2次移栽的成活率分别为92.3% ̄N94.7%。 定植30 d统计结果证明:2次定植的平均成活率为 99.3%。观察表明,定植成活的试管苗前40 d生长缓慢, 后期生长速度加快,并保持了红莲子草的所有生物学性状。 对定植大连大西山水库边上越冬的试管苗连续进行3年 的观察,第1年越冬率为95.6%,第2年越冬率为94.9%;第3 [4]李红艳,李建国,张耀芳等.辐射诱变愈伤组织选育耐寒型蕨菜 [J].辽宁大学学报.2010,37(3):274—277. [5]王洪庆,王关林,姜长阳等.辐射聚合草花药愈伤组织的效应 [J].中国草地,1988,9(6):35—37. 年越冬率96.1%。3年的越冬结果说明,通过红莲子草耐寒植 株愈伤组织冷冻处理所获得的试管苗,是获得了耐寒性状的 红莲子草无性系,这种耐寒试管苗在大连地区能正常越冬。 3讨论 该研究是通过对愈伤组织冷冻处理而获得了抗冻无性 系。这种对愈伤组织进行筛选的方法具有筛选的数量巨大、 容易操作等其他筛选无法替代的特点,这为抗性植物的选 育探索出一条新途径。 [6]黄葳,施玉婷,杨微等.小花鬼子针组织培养及无性系建立的研 究[J].中国园艺文摘,2010,(5):9-12. [7]王琳,王晓麟,蔺博超等.银粉背蕨的组织培养及无性系建立的 研究[J].黑龙江农业科学,2008,(3):4-6. [8]李难.进化论教程[M].北京:高等教育出版社,2004. Study on Cold Resistance Clonal Selection of A lternanthera paronychioides MING Yue LI Qi WANG Zhe XU Na JIANG Chang-yang Abstract:In order to meet the people’S need of appreciately watch and realize artiifcial cultivation,tender stems of A lternanthera paronychioides were used as material to research callus induction,low temperature treatment,freezing treatment,refreeze treatment, callus differentiation,rooting and subculture,transplanting and field planting of test-tube seedlings,finally the clone of cold resis— tance of A Iternanthera paronychioldes was established.The results showed that MS+BA 0.4 mg/L+2,4-D 1.0 mg/L+NAA 0.5 ms/L+ sucrose30 s/L was the optimum medium for callus induction and freezing resistance callus subculture;112 MS+sucrose 30 s/L was the optimum medium for refreezing callus differentiation;the optimum medium for rooting and subculture was N6+NAA O.1 mg/L+IAA 0.4 mg/L+sucrosel5 g/L.The test—tube seedlings which transplanted to reservoir shore could keep all biological traits and winter no卜 mally for three consecutive years. Key words:Altermmthera paronychioides;tissue culture;cold resistance selection;clone 一21—
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