福建农业学报31(10):1075 ̄1079,2016 Fujian Journal of Agricultural Sciences http://www.finyxb.cn doi:10.19303/j.issn.1008—0384.2016.10.014 林江波,王伟英,李海明,等.铁皮石斛茎段原球茎的诱导、分化与植株再生CJ7.福建农业学报,2016,31(10):1075—1079. LIN J-B。WANG W—Y,LI H—M, et a1.Protocorm Induction/Differentiati0n and Plantlet Regeneration of Stems from Dendrobium officinale Kimura et Migo EJ].Fujian Journal of Agricultural Sciences,2016,31(10):l075—1079. 铁皮石斛茎段原球茎的诱导、分化与植株再生 林江波,王伟英,李海明,吴水金,邹 晖,李跃森,戴艺民 (福建省农业科学院亚热带农业研究所,福建 漳州 363005) 摘要:为建立铁皮石斛Dendrobium officinale茎段原球茎途径的快繁技术体系,以带腋芽的无菌茎段为材料, 利用正交试验的方法,研究基本培养基、植物生长调节剂、蔗糖质量浓度和添加物对原球茎的诱导、增殖与分 化和生根的影响。结果表明,原球茎诱导的最佳培养基为1/2MS+6-BA4 mg・L 十NAA0.1 mg・L_’;原球 茎增殖与分化的最佳培养基分别为Ms+蔗糖30 g・L 和1/2Ms+蔗糖10 g・L-1+马铃薯泥10 ;生根的最 佳培养基为1/2MS+NAA1 mg・L-1+马铃薯泥1O +香蕉泥1O ,成功建立了铁皮石斛茎段从原球茎诱导到 植株再生的组培技术体系。 关键词:铁皮石斛;原球茎;正交试验;植株再生 中图分类号:S 567.239 文献标识码:A 文章编号:1O08—0384(2016)10—1075—05 Protoeorm Induction/Differentiation and Plantlet Regeneration of Stems from Dendrobium officinale Kimura et Migo LIN Jiang—bo,WANG Wei—ying,LI Hai—ming,WU Shui-jin,ZOU Hui,LI Yue-sen,DAI Yi—min (Subtropical Agriculture Research Institute,F ian Academy of Agricultural Sciences,Zhangzhou, Fujian 363005.China) Abstract:To establish an effective and rapid propagation method for Dendrobium officinale,sterile stem cuttings from the plant were used as the explants for the study.Effects of cultivation media,growth regulators,sucrose concentrations,and additives on the protocorm induction,proliferation and differentiation,as well as the rooting of the plantlets were investigated in an orthogonal experiment.The results showed that the optimal medium for the protocorm induction consisted of 1/2MS+6-BA4 mg・L~ +NAA0.1 mg・L-。;that for the proliferation,MS+30 g・L-。;that for the differentiation,MS+10 g・L sucrose+10 potato slurry;and,that for the rooting,1/ 2MS+NAA1 mg・L +10 potato slurry+10 banana slurry.The method appeared to enable a successful regeneration of D.officinale plantlets through tissue culture propagation. Key words:Dendrobium officinale;protocorm;orthogonal experiment;plantlet regeneration 铁皮石斛Dendrobium officinale Kimura et 安徽等地均有分布,由于种子自然条件下萌芽率低 以及人为的过度采集,自然资源濒I临枯竭。采用组 织培养技术,可以短时间内生产出大量的种苗供人 工种植。有关铁皮石斛的组织培养已有不少的研究 报道,主要是种子播种[6]、诱导丛芽L7]及原球 茎_8 三类途径。 Migo是兰科石斛属多年生附生草本植物,中国传 统的珍贵中药材。中国药典 记载,其味甘,性微 寒,归胃、。肾经;具有益胃生津,滋阴清热的功 效,用于阴伤津亏,口干烦渴,食少干呕,病后虚 热,目暗不明等症。近代医学研究表明:铁皮石斛 多糖具有增强免疫力 引、抗肿瘤 、降血糖 及抗 氧化 等作用。 铁皮石斛在我国的福建、云南、广西、浙江、 收稿日期:2016—04—11初稿;2016—06—28修改稿 组培工厂化生产育苗要求配方稳定,繁殖系数 高,成本低和种苗质量稳定。近几年来,在铁皮石 斛产业发展的推动下,出现了很多从事铁皮石斛组 作者简介:林江波(1976一),男,硕士,副研究员,主要从事农业生物技术研究 *通讯作者:戴艺民(1969一),男,博士,研究员,主要从事农业生物技术研究(E—mail:214351704@qq.corn) 基金项目:福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项(2014R1013—3) 1076 福建农业学报 第3l卷 织培养的企业,主要是采用种子播种的方式。由于 使用的果荚没有严格把关,生产出来的种苗分化、 混杂现象严重,种植出来的产品,品质无法保证, 反而严重影响了铁皮石斛产业的发展。通过茎段原 球茎的途径,生产出的种苗都来源于同一母本,性 状整齐一致,可以解决种子播种的种苗混杂问题, 且繁殖系数高;但是,原球茎增殖与分化的控制难 度较大,生产上没有得到广泛应用。本研究以本课 题组保育的福建冠豸山野生铁皮石斛的茎段为材 料,采用正交设计法对茎段原球茎的诱导、原球茎 增殖与分化及生根的培养基配方进行筛选,以期建 立一整套铁皮石斛茎段原球茎途径的组培生产技术 流程,应用于工厂化生产。 1材料与方法 1.1试验材料 试验材料是采自福建冠豸山野生铁皮石斛,种 植于亚热带农业研究所温室大棚。选择健康,无病 虫害为害的当年生的嫩茎,去除叶片,带回实验室。 1.2试验方法 1.2.1 茎段消毒 茎段先用自来水冲洗干净,再 用流水冲洗5 min,然后用无菌滤纸吸干表面水 分。在超净工作台上,将茎段剪成3 cm长的小段, 每段带1~2个茎节。先用75 的酒精浸泡30 s, 再放入0.1 升汞溶液中浸泡6 min;之后用无菌 水冲洗3次,再用无菌滤纸吸干,在无菌碟子上切 去两端伤口,并切成带一个节的小段,接种到不同 的诱导培养基上。 1.2.2 培养基的配置 试验采用MS、1/2MS、 VW为基本培养基,根据不同的培养阶段添加不同 浓度和配比的植物生长调节剂(NAA和6-BA), 并添加马铃薯和香蕉等附加物,其中马铃薯去皮称 重后切成小块,煮烂打成浆后使用,成熟香蕉剥皮 后称重,并研磨成香蕉泥使用。所有培养基添加琼 脂7 g・L~,调节pH值为5.6,在121℃条件下 灭菌20 min,冷却凝固后使用。 1.2.3 原球茎的诱导 试验采用正交设计 L。(3。),研究基本培养基(MS、1/2MS、VW)、 NAA(O.1、0.5、1 mg・L )和6-BA(1、2、4 mg・L )对原球茎诱导率的影响,每个培养基组 合添加蔗糖30 g・L_。。将茎段接种到不同培养 基,每个处理接种30瓶,每瓶接1个茎段,3次 重复。 1.2.4原球茎的增殖与分化 试验采用正交设计 L。(3。),研究基本培养基(MS、1/2MS、Vw)、 不同蔗糖含量(10、20、30 g・L )和马铃薯泥 质量分数(5 、10 、20%)对原球茎增殖与分 化的影响,筛选原球茎增殖与分化的适宜培养基。 选取淡绿色,顶端有叶原基,尚无真叶分化的原球 茎,切成1.0~1.5 cm直径的团块,接种到不同培 养基。每个处理接种2O瓶,每瓶接1o块,3次 重复。 1.2.5 生根培养 为筛选适宜的生根培养基,采 用正交设计L。(3。)对NAA(0.1、0.5、1.0 mg・L )、马铃薯泥质量分数(5 、1O 、 2o )和香蕉泥质量分数(5 、10 、20 )的 适宜用量进行研究,每个培养基添加蔗糖2O g・L_。。将高约1.0~1.5 cm的小苗接种到不同 的生根培养基,每个处理接种20瓶,每瓶接12 丛,每丛3~4个芽,3重复。 1.2.6 培养条件 各培养阶段的光照时间12 h・d~,培养室温度为(27±2)℃,光照强度 4 000~5 000 lx。 1.3数据统计分析 原球茎诱导率/ 一[诱导出原球茎的茎节数/ (总接种数一污染数)]×100% 原球茎增殖率/ 一[(未分化原球茎质量一接 种质量)/接种质量]×100% 原球茎分化率/ 一[(已分化原球茎质量一接 种质量)/接种质量]×100 未分化的原球茎呈淡绿色,顶端有叶原基,但 无真叶分化,已分化的原球茎呈绿色,分化出具有 一片以上小叶的丛芽。正交试验结果采用DPS软 件_1。。的正交试验方差分析,方差分析的差异显著 性用最小显著差数法(LsD)进行平均数的多重 比较。 2结果与分析 2.1不同基本培养基、植物生长调节剂配比对茎 段原球茎诱导的影响 将消毒后的茎段接种在原球茎诱导培养上,培 养2O d左右腋芽开始膨大,30 d后萌发长出不定 芽。培养2个月后将不定芽切下,转接到同样的培 养基继续培养3个月后统计原球茎诱导率,结果见 表1。通过对各处理因子不同水平的SSR检验, 基本培养基和6-BA对铁皮石斛茎段原球茎诱导率 的影响达到显著水平,NAA各水平间差异不显 著。MS和1/2MS基本培养基的诱导率均值分别 为28.5和17.3,差异不显著,与VW诱导率均值 差异达到显著水平;6-BA为4 mg・L 的诱导率 第1O期 林江波等:铁皮石斛茎段原球茎的诱导、分化与植株再生 1077 均值是25.5,与1 mg・L 的诱导率均值8.3达 到显著差异。因此,铁皮石斛茎段原球茎诱导的最 佳培养基组合为1/2MS+6-BA4 mg・L + NAAO.1 mg・L-。。 表1 不同基本培养、不同植物生长调节剂配比对茎段原球茎的诱导效果及SSR检验 Table 1 Effect of and SSR analysis on media and hormones on protocorm induction 注:同列数据后大、小写字母分别表示差异极显著(P<O.01)和显著(P<O.05)。表3、5同。 2.2不同基本培养基、蔗糖浓度和马铃薯泥对原 球茎增殖和分化的影响 异;分化以10 g・L 最好,分化率均值为4.53, 与20 g・L 和30 g・L 的分化率均值达显著差 异。马铃薯泥对增殖和分化的影响均未达到显著差 异,但添加10 的马铃薯泥分化苗粗壮。因此, 原球茎增殖的最佳培养基为MS+蔗糖30 g・L一; 原球茎分化的最佳培养基为1/2MS+蔗糖10 g・L +马铃薯泥10%。 表3不同处理因子各水平原球茎增殖率和分化率的SSR 检验 Table 3 SSR analysis on protocorm proliferation and differentiation rate at different factor levels in experimentation 不同基本培养基、蔗糖浓度和马铃薯泥对原球 茎增殖和分化的正交实验结果见表2。 表2基本培养基、蔗糖和马铃薯泥对原球茎增殖和分化的 效果 Table 2 Effect of media,sucrose,and potato slurry contents oil protocorm proliferation and differentiation 通过对各处理因子不同水平的SSR检验(表 3),基本培养基对增殖率和分化率的影响达到极显 著水平:增殖以MS最好,增殖率均值为11.9, 与1/2MS、Vw的增殖率均值达极显著差异;分 化以1/2MS最好,分化率均值为5.87,与MS的 分化率均值达极显著差异,与Vw的分化率达显 著差异。蔗糖对增殖率和分化率的影响均达到显著 2.3马铃薯泥、香蕉泥和NAA对生根效果比较 将分化的原球茎接入1/2Ms+蔗糖10 g・L +马铃薯泥10%,培养2个月,小苗高1.0~1.5 cm以上转接到生根培养基,培养4个月后统计根 水平:增殖以30 g・L 最好,增殖率均值为 7.63,与10 g・L 的增殖率均值4.43达显著差 1078 福建农业学报 第31卷 数、根长和株高。马铃薯泥、香蕉泥和NAA对生 根效果的正交试验结果见表4。通过对各处理因子 不同水平的SSR检验(表5),NAA对根数和根 长的影响达显著水平,对株高的影响不显著;其中 NAA含量为1 mg・L 时:根数均值为3.43,与 含量为0.1 mg・L 和0.5 mg・L 的均值差异显 著;根长均值为4.17,与含量为0.1 mg・L 的 均值差异显著。马铃薯泥对株高的影响达显著水 平,对根数和根长的影响不显著。当加入1O 马 铃薯泥时,株高的均值为5.67,与添加5 马铃薯 泥的均值4.63差异显著。香蕉泥对根长的影响达 到极显著水平,对根数和株高的影响不显著;加入 1o 9/6和2O 的香蕉泥时,根长的均值分别为4.27 和4.07,与添加5 的香蕉泥的根长均值2.7O达 到极显著差异。综合各因素,铁皮石斛生根的最佳 培养基组合为1/ZMS+NAA1 mg・L +马铃薯 泥1O +香蕉泥10 。 表5生根效果的SSR检验 Table 5 SSR analysis of rooting effect 3讨论与结论 原球茎分化是铁皮石斛原球茎途径组织培养的 一个关键环节,分化率的高低直接影响组培工厂化 生产的成本。已有研究表明一定浓度的细胞分裂素 (6一BA、KT)和生长素(NAA、IBA)配合使用 能有效促进铁皮石斛原球茎的分化,但浓度过高 或过低均不利于原球茎的分化[1卜”]。组织培养过 程中激素的使用会在培养材料形成累积的效应,过 高的累积量会引起生产种苗的变异,产生畸形苗。 本研究在不添加激素的条件下,利用正交试验的方 法研究不同基本培养基、蔗糖和马铃薯泥对原球茎 增殖及分化的影响,结果发现:在不添加生长调节 ~ 一账 一 " ¨ 剂的情况下,通过改变基本培养和蔗糖含量,可以 调节铁皮石斛原球茎的增殖率和分化率。在较高大 量元素的基本培养和高蔗糖,原球茎以增殖为主, 最理想的组合是MS+蔗糖30 g・L一;在较低大 量元素含量的基本培养和低含量蔗糖条件下,原球 茎以分化为主,最理想的组合是1/2MS 3-蔗糖 10 g・L_。。 在组织培养过程中,香蕉和马铃薯常作为附加 物添加到培养基中,其中可能含有某些尚未知道的 物质,对植物的生长起到一定促进作用。在培养基 中添加马铃薯能提高铁皮石斛原球茎的分化率,而 香蕉汁明显抑制原球茎的分化[】 。李海燕等口 研 究发现,马铃薯泥能明显促进苗生长,但根系较细 小,植株偏瘦弱,且分蘖少。罗焕明等 6]研究发 现香蕉乳有利于铁皮石斛生根,以1/ZMS+ NAA0.5 mg・L +蔗糖30 g・L +香蕉100 g・L 的效果最好。本试验研究结果表明,添加 马铃薯泥虽然对原球茎分化的影响不显著,但是, 能明显提高分化苗的质量,分化苗整齐、叶色浓 绿,长速较快;在生根阶段,马铃薯泥对株高的影 响达显著水平,以10 效果最好,而对根数和根 长的影响不显著。香蕉泥对铁皮石斛根长的影响达 到极显著水平,对根数和株高的影响不显著,以 1O 9/5效果最好。因此,铁皮石斛的生根培养基,同 时加人10%的马铃薯泥和10 的香蕉泥2种附加 物,生根效果最好。 参考文献: Eli中华人民共和国国家药典委员会.中华人民共和国药典Eu]. 北京:中国医药科技出版社,2010:265—266. 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