蟹爪兰茎段消毒及其丛生芽增殖和生根初步研究
来源: 亚热带植物科学   发布时间: 2020-02-06 17:08   1580 次浏览   大小:  16px  14px  12px
以蟹爪兰茎段为材料,采用组织培养和单因子实验方法,研究蟹爪兰无菌体系的建立及植物生长调节剂对茎段丛生芽增殖和生根的影响。结果表明:蟹爪兰茎段最佳消毒方式是75%酒精30S+0.1%HgCI2 10min;茎段丛生芽增殖最佳培养基是MS+KT4mg/L+NAA0.1mg/L;生根最佳培养基是I/2MS+NAA0.5mg/L。


蟹爪兰(Zygocactustruncactus)又称圣诞仙人掌、蟹爪莲或仙指花,为仙人掌科蟹爪兰属多年生常绿小灌木肉质植物,常生长在半阴、湿润的环境中,具有扁平的变态茎,分枝极多,节间短、状如蟹爪。蟹爪兰花色艳丽,花期正值圣诞节至春节期间,深受人们喜爱。蟹爪兰全株具有清热解毒、消肿之功效,外用于疮疡肿毒、疔疖、痄腮等。目前关于蟹爪兰的研究主要集中于栽培种植、生理指标测定、红色素提取等方面,而关于其组织培养的研究,国内少见报道。本研究以蟹爪兰茎段为外植体,研究其无菌体系的最佳消毒方式及植物生长调节剂对茎段丛生芽增殖和生根的影响,探索蟹爪兰茎段植株再生的条件,旨在为蟹爪兰种苗的快速繁殖及其工厂化生产提供技术支持和理论基础。


1材料与方法


1.1材料蟹爪兰盆栽花卉(购于上饶市铁路圆盘附近的露天花卉市场)。实验仪器试剂耗材可有北京中科起源科技有限公司提供。


1.2方法


1.2.1无菌体系的建立


从蟹爪兰植株上切取扁平茎段(23cm),用饱和洗衣粉水洗去表面灰尘,自来水冲洗20 min,然后进行表面灭菌。分别采用酒精和升汞(HgC122种灭菌剂进行不同灭菌时间的效果实验(75%酒精30S75%酒精30S+0.1HgC12 5 min75%酒精30S+0.1HgC12 10 min75%酒精30S+0.1HgC12 15 min)。然后将经表面灭菌处理的实验材料,分别用无菌水冲洗4次。茎段切取后接种在MS+KT 2mg/L+NAA 0.5 mg/L启动培养基上。培养基均为固体培养基,蔗糖含量均为30 g/L,琼脂含量均为7.5g/LpH调为5.86.0。培养条件:每天光照16h,光照强度10002000lx,培养温度(25+1)℃。每2d记录各组茎段的污染和出芽等情况,60d后统计污染率(污染的茎段数占总接种茎段数的百分比)和芽再生率(再生出芽的茎段数占总接种茎段数的百分比)。


1.2.2增殖培养


将蟹爪兰茎段再生芽从上述启动培养基上切离下来,接种于添加了不同浓度的KTNAAMS增殖培养基上。增殖培养基序号和成分设计为:①Ms(对照);②Ms+KTn2mg/L(单位下同)+NAA 0.1MS+KT2+NAA0.5MS+KT4+NAA0.1;⑤Ms+KT4+NAA0.5。培养基均为固体培养基,蔗糖含量均为30g/L,琼脂含量均为7.5g/LpH调为5.86.0。培养条件同上。每天观察并记录蟹爪兰茎段的芽增殖情况,60d时统计蟹爪兰茎段的新生芽数。


1.2.3生根培养


将蟹爪兰再生芽从增殖培养基上切离下来,接种于添加了不同浓度NAA1/2MS生根培养基上,生根培养基序号和成分设计为:①1/2MS(对照);②1/2MS+NAA0.1;③1/2MS+NAA0.5;④1/2MSINAA1.0;⑤1/2MS 4-NAA 2。培养基均为固体培养基,蔗糖含量30g/L,琼脂含量7.5g/LpH调为5.86.0。培养条件同上。记录生根启动时问。培养60d后统计试管苗的根数和根长等指标。


1.3统计方法以上实验重复3次。数据均表示为Mean±SD,用SPSS10.0软件进行One-Way ANOVA分析,再进行LSD法检验,P<0.05为有统计学差异显著性。


2 结果与分析


2.1消毒剂及灭菌方法比较


本实验比较了不同消毒剂及消毒时间的灭菌效果。从表I可知,几种消毒剂组合使用,效果优于单一消毒剂;且0.1HgC12 消毒时间越长,其中HgC12消毒15min的污染率最小污染率越低,且与其它消毒时间差异显著。但单一消毒剂及HgC12消毒5 min10min的芽再生率均无显著性差异,且HgC12消毒15min的芽再生率显著下降。故蟹爪兰外植体的消毒方式最好为:先用75%酒精消毒30S,再用0.1HgC12消毒10min

2.2植物生长调节剂对蟹爪兰茎段丛生芽增殖的影响


在丛生芽增殖实验中,设计5KTNAA不同浓度配比的MS固体培养基,将蟹爪兰茎段再生芽转接到各培养基上,结果见表2。由表2可知,植生调节表2生长调节剂对蟹爪兰茎段的丛生芽增殖具有显著影响。在低浓度NAA条丛生芽增殖的影响件下,KT浓度越大,丛生芽数量越多;而在高浓度NAA条件下,KT浓度对丛生芽的增殖没有显著影响。在低浓度的KT条件下,NAA浓度对丛生芽的增殖也没有显著影响,但在高浓度的KT条件下,高浓度NAA对丛生芽的增殖不利,其新生芽数较低浓度NAA显著降低。由此可见,蟹爪兰茎段再生芽增增殖最佳培养基是MS +KT 4 +NAA 0.1。本试验还发现,蟹爪兰茎段再生出新芽之前,往往会在其形态学的下端长出毛状的气生根(图1),23d后在其形态学上端开始长出嫩绿色的丛生芽(图2),无气生根的茎段会慢慢枯萎变黄死亡(图1),而长出气生根的茎段对丛生芽的增殖具有促进作用(图2)。

2.3 NAA浓度对蟹爪兰茎段再生芽生根的影响


将蟹爪兰茎段再生芽接种到添加不同浓度NAA1/2MS固体培养基上。由表3可看出,没有添加NAA1/2MS培养基中,蟹爪兰茎段再生芽无生根现象。添加不同浓度的NAA均能促进生根(图3),而且随着NAA浓度的增加(0.I~0.5),根数和根长也增加,但浓度过大(12),则正常根的生长受抑制,相反长出许多气生根(图4)。NAA浓度越大,气生根越多,发生速度也快。在植物组织培养中,向下生长的正常根是影响试管苗移栽成活的主要因素,而气生根对移栽成活影响不大。因此,蟹爪兰茎段再生芽理想的生根培养基为1/2MSI-NAA 0.5


3讨论


在植物组织培养中,植物的器官分化决定于植物体内细胞分裂素和生长素的比例,其中细胞分裂素对芽的增殖起主要作用。KT可有效地诱导芽的萌发与不定芽的增殖,而低浓度NAA可以促进茎伸长,因此,本试验选择KTNAA浓度组合作为主要的研究因素,结果表明,在低浓度NAA条件下,KT浓度越大,丛生芽数量越多,这可能是KT为细胞分裂素类,其主要生理功能是促进细胞分裂和器官分化,抑制顶端优势,促进侧芽发生,这与江金兰等对大花蕙兰丛生芽增殖的研究结果一致。本试验还表明,在1/2MS培养基上添加NAA对蟹爪兰丛生芽生根具有促进作用,且较低浓度时有促进嫩根数量和长度生长的作用。本试验还发现,生长素的浓度会影响蟹爪兰茎段再生芽的根向性,高浓度的NAA对气生根的诱导效应最强,表现为气生根多,发生速度快。这与师桂英等对火鹤不定芽生根的研究结果一致。根系发生的向性现象可能与内源激素在外植体内的分布与积累有关。