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山茱萸疏松愈伤组织诱导及培养条件优化的研究

2012-10-10付广俊王敏丽

湖南农业科学 2012年3期
关键词:茎段山茱萸外植体

付广俊,王敏丽,刘 梅,龙 艳

(安徽农业大学,安徽 合肥 230036)

山茱萸为茱萸科茱萸属多年生木本植物,主要以果实入药,俗称山茱萸,又名山芋肉、药枣、实枣儿、枣皮、肉枣等,系名贵大宗药材[1]。山茱萸其性味酸,涩,微温,入肝肾两经,有补益肝肾,涩精固脱之功效,是中医临床中常用的一味药。山茱萸作为我国传统的名贵中药,具有多种化学成分和药理作用,故具有广阔的开发前景。据化学分析,山茱萸含有生理活性较强的山茱萸甙、酒石酸、没食子酸、苹果酸、树酯、鞣质和多种维生素等有效成分,具有抗菌消炎,降血脂,降血糖,抗癌,抗衰老,提高免疫力等作用[2-4]。

为了充分有效地利用山茱萸资源,笔者以山茱萸叶片、茎段、种子胚等作为外植体进行了诱导试验,筛选出生长迅速且质地疏松的诱导愈伤组织,并进行了继代培养过程中优化试验条件,旨在获得最佳的继代培养方法,为山茱萸的细胞悬浮培养,提供理论基础和实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为山茱萸的幼嫩叶片、茎段、种子、成熟叶片等,采自于安徽省池州市石台县山茱萸生产基地。

1.2 方法

1.2.1 外植体的消毒处理 选取无病虫害山茱萸的嫩叶、茎段和茎尖作为外植体进行组织培养,先用洗涤剂洗去表面灰尘,再用流水冲洗2 h。清洗后的材料在无菌的条件下,用0.1%HgCl2结合使用75%酒精进行不同时间的消毒处理[5]。放入75%酒精中消毒10~20 s,无菌水冲洗2~3遍,再放入0.1%HgCl2中消毒7~9 min,用无菌水冲洗5~6次。灭菌纸吸干水后接种在各种培养基上。种子先用75%酒精浸泡1 min,用0.1%HgCl2消毒5~6 min,再用无菌水冲洗3遍,切取种子中的胚接入无菌培养基上[6],观察并记录培养状况。

1.2.2 培养条件 以MS为基本培养基,附加蔗糖30 g/L、琼脂 7 g/L,pH 值为 5.6~6.0,以及不同浓度的激素 2,4-D,KT。培养温度为(25±2)℃,光照强度为2 000~3 000 lx,光照时间12 h/d 。

1.2.3 愈伤组织的诱导 将消毒处理后的无菌幼嫩叶片、老叶片、茎段作为外植体,其中叶片切成0.4 cm×0.4 cm的小块、茎段切成1 cm左右的小段,然后将不同的外植体接种于MS+2,4-D(1 mg/L)+KT(3 mg/L)培养基中进行愈伤组织诱导研究。每个处理20块左右,重复3次,25 d后进行继代培养。1.2.4 愈伤组织继代培养 选择质地均匀疏松度好的愈伤组织进行继代培养,把愈伤组织接种于不同条件的培养基中进行培养。继代培养一般5次以上,即可得到均匀、疏松、状态稳定的愈伤组织。每瓶愈伤组织接种量1 g左右,每组处理15瓶,重复3次。观察愈伤组织的生长状态、颜色以及疏松度等状况,计算其生长率。

1.2.5 诱导、继代培养考核指标 生长率(%)=(收获细胞量-接种细胞量)/接种细胞量×100%;死亡率(%)=(死亡外植体数/接种外植体数)×100% ;污染率(%)=(污染外植体数/接种外植体数)×100%;愈伤组织诱导率(%)=(形成愈伤组织外植体数/接种外植体数)×100%

2 结果与分析

2.1 山茱萸愈伤组织的诱导

2.1.1 不同激素浓度对山茱萸外植体的诱导效应将山茱萸嫩叶、老叶、茎段、无菌苗等接种到添加了不同组合浓度的KT+2,4-D的MS培养基上进行愈伤组织的诱导,接种外植体个数均为60,结果如表1所示。

表1 不同KT+2,4-D浓度对山茱萸叶片、茎段、无菌苗愈伤组织诱导率的影响

KT+2,4-D的组合均可以不同程度地诱导愈伤组织形成,KT(3 mg/L)+2,4-D(1 mg/L)组合对山茱萸的诱导效果最好,最高诱导率达80%以上。如图1所示,嫩叶片产生的愈伤组织较疏松,颜色浅,不易分化,这种愈伤组织在培养过程中,要及时进行继代培养,否则容易转变成灰褐色,产生褐变,直至死亡;茎段产生的愈伤组织一般比较坚实致密,继代培养过程中,颜色逐渐变为白色,结构坚实紧密,不易褐变;老叶片愈伤组织颜色呈浅黄色,结构坚实紧密,易褐变;无菌苗叶片愈伤组织颜色呈淡黄色,愈伤组织疏松易碎,继代培养中易褐变。无菌苗与老叶片不适合做继代培养,嫩叶片和茎段的愈伤组织都适合继代培养。

图1 山茱萸愈伤组织

2.1.2 消毒处理对外植体的污染控制比较 污染是指在组织培养过程中由于微生物的存在,使培养物生长受到影响或死亡的现象,所以控制污染是组培中的首要技术[7]。植物本身带菌是造成组织污染的关键因素,山茱萸外植体所带菌不易清涂,对山茱萸初代培养的影响巨大。采用0.1%的HgCl2和75%的酒精联合消毒,比较了不同消毒时间对污染控制的影响,接种数均为30,结果如表2所示。

表2 消毒处理对山茱萸不同外植体消毒效果的影响

由表2可知:接种1周后观察发现,以0.1%HgCl2消毒5 min的材料污染情况很严重,以75%乙醇消毒10 s和0.1%HgCl2消毒7 min时,材料污染较小。 将75%乙醇、0.1%HgCl2的消毒时间延长时,污染率显著下降,当以75%乙醇消毒20 s和0.1%HgCl2消毒11 min时,污染率变为0。但随着杀毒时间的延长,材料的死亡率大幅提高。综合考虑以上因素,认为0.1%HgCl2消毒9 min和75%乙醇消毒15 s为较理想的消毒处理时间,经过消毒处理,培养过程中褐化程度、污染率以及死亡率都较低,生长状态良好。

2.1.3 光照条件对山茱萸叶片形成愈伤组织的影响 在相同的培养基中,不同光照条件下的愈伤组织诱导率、愈伤组织的性状都有明显的差异。以山茱萸叶片为外植体,接种于诱导培养基中,将其中的一部分置于光照下(光照时间为12 h/d),而将另一部分放在黑暗中培养,接种外植体数均为30,接种第25天后其愈伤组织的生长情况如表3所示。

表3 光照条件对山茱萸叶片形成愈伤组织的影响

愈伤组织好的标准是生长快,颜色浅,愈伤疏松易生长,不易褐变。从表3可以看出,光照条件对山茱萸叶片愈伤组织形成的迟早、性状和出愈率等方面有很大的影响。据试验观察,暗培养下外植体黄化严重,叶片易褐变,愈伤组织生长速度慢,性状一般。在光照培养下的愈伤组织颜色为浅白色,生长快,高度分散,性状好。因此,光照培养更有利于山茱萸疏松愈伤组织的诱导。

2.2 山茱萸愈伤组织的继代培养

2.2.1 接种量对愈伤组织生长的影响 在其他条件不变的情况下,选择不同接种量的愈伤组织进行培养,根据培养后愈伤组织的生长率来确定最佳的接种量。当平均接种量分别为 0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g/瓶时,接种20 d后的平均重量分别为0.95、1.29、1.65、1.96、2.19 g/瓶,平均生长率分别为 58.3%、61.3%、65.0%、63.3%、56.4%。由此可见,接种量过大或过小都不利于愈伤组织的生长。当接种量为1.0 g/瓶时,愈伤组织平均生长率最高。接种量过大时,重量增加但生长率反而减少,这是由于部分细胞吸收不到营养,培养后期愈伤组织易老化褐变所致。因此,愈伤组织的适宜接种量在1.0 g/瓶左右。

2.2.2 不同pH值对愈伤组织继代生长的影响在其他培养条件相同的情况下,选择不同pH值的培养基进行继代培养,根据接种20 d后的重量来选择最适pH值。当pH值分别为5.4、5.6、5.8、6.0、6.2,接种量为1.0 g/瓶,接种20 d后的重量分别为1.18、1.45、1.76、1.48、1.31 g/瓶。研究结果表明:初始pH值偏高或偏低都不利于愈伤组织的生长。当pH值小于5.6时,培养基无法很好的凝固,水分含量大,接入的愈伤组织生长缓慢,容易褐变死亡。当pH值大于6.0时,培养基较硬,接入的愈伤组织很难固定,容易松动,难以从培养基中吸收营养,这样也会造成愈伤组织生长缓慢,愈伤组织缺乏营养,颜色逐渐变黄,甚至褐变死亡。当pH值为5.6~6.0时,以pH 5.8为最佳,培养基软硬适中、质地良好,接种愈伤组织生长状态好,易得到疏松而生长旺盛的愈伤组织。

2.2.3 光照条件对愈伤组织生长状况的影响 以山茱萸叶片诱导产生的结构状态较为一致的疏松愈伤组织为材料,一组在12 h/d的光照条件下进行培养;另一组于25℃条件下进行暗培养。当接种天数分别为 1、5、10、15、20、25、30、35 d 时,光照条件下山茱萸愈伤组织的重量分别为0.60、0.64、0.73、0.85、0.95、1.02、1.06、1.03 g/瓶,暗培养条件下山茱萸愈伤组织的重量分别为 0.60、0.62、0.68、0.77、0.86、0.92、0.89、0.82 g/瓶。山茱萸愈伤组织在光照条件下,35 d后进入衰亡期,而在黑暗中30 d后就进入了衰亡期。观察细胞的状态后发现,光照下产生的愈伤组织随着培养时间的增加,细胞的颜色变化不大,生长状态也较好,而暗培养下的愈伤组织太疏松,时间稍长,褐变情况越来越严重。在光照条件下不同时间的生长量都要大于在黑暗条件下的生长量。由此可见,光照条件有利于愈伤组织的生长。

3 结论

研究分别选择了嫩叶、老叶、茎段、无菌苗作为外植体进行愈伤组织诱导,通过比较发现嫩叶、茎段、无菌苗都是较适宜的培养材料,其中以嫩叶、茎段为外植体诱导愈伤组织的形成,诱导率可达80%以上,愈伤形成的时间也相对较短;而以老叶为外植体,诱导率最差,只有40%左右,形成愈伤组织时择在光照强度1 500~2 000 lx,3%蔗糖,pH值为5.8左右时对嫩叶进行愈伤组织诱导,诱导效果最好。继代培养以pH值为5.8,接种量1g/瓶,在12 h/d的光照条件下进行培养,获得的愈伤组织最适宜做悬浮培养。

[1]国家中医药管理局《中华本草》编委会.中华本草[M].上海:上海科学技术出版社,1998.

[2]赵世萍,付桂香.山茱萸化学成分和药理作用的研究进展[J].中草药,1997,28(3):187.

[3]楚 晋,李 林.山茱萸化学成分及其药理活性的研究[J].中国自然医学杂志,1999,1(1):46-48.

[4]王裕铭,杨 云,刘翠萍.山茱萸临床应用与药理作用[J].河南中医学刊,1999,14(1):61-62.

[5]覃 艳,陈 宇.木薯组织培养快速繁殖的研究[J].广西农业科学,2007,38(1):35-37.

[6]李 群,陈丽萍,石轶松.马蹄莲组培过程中真菌和细菌污染的消除方法研究 [J].四川师范大学学报(自然科学版),2001,24(6):607-609.

[7]吕校石,杨建民.椴树组织培养中污染控制技术初步研究[J].河北林果研究,2004,(19):1-5.

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