绣球属植物组织培养研究进展.pdf

a a a a a a 秦紫艺 陈双双 王华娣 等 绣球属植物组织培养研究进展 江苏农业科学 绣 球 属 植 物 组 织 培 养 研 究 进 展 秦紫艺 陈双双 王华娣 邓衍明 南京农业大学园艺学院 江苏南京 江苏省农业科学院休闲农业研究所 江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室 江苏南京 摘 要 绣球属植物是园林和家庭园艺中重要的观赏植物 具有较高的生态和经济价值 开发应用前景广阔 开展 绣球属植物繁育技术研究对其资源开发 保护与应用具有重要意义 与传统扦插 压条 分株等育苗技术相比 组织培 养技术能够满足种苗周年 批量生产的要求 可有力地促进绣球属植物的产业化开发与利用 对国内外绣球属植物的 组织培养技术进行了综述 包括外植体材料的选择 外植体的消毒方法 植物生长调节剂的影响 培养条件等 旨在通 过总结前人经验和方法 为建立更多绣球属优良植物资源的高效再生体系和遗传转化体系提供参考 关 键 词 绣球属 组织培养 再生 研究进展 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 收稿日期 基金项目 国家自然科学基金 编号 苏州市科技计划项 目 编号 作者简介 秦紫艺 女 内蒙古鄂尔多斯人 硕士研究生 主 要从事观赏园艺学研究 通信作者 邓衍明 博士 研究员 主要从事观赏园艺学研究 绣球属 a a 又名八仙花属 为虎耳 草科落叶灌木或小乔木 中国是绣球属植物的资 源分布中心和起源中心之一 具有丰富的种质资 源 共有 种 变种 绣球属植物适应性强 具 有耐寒 耐阴 抗性强和病虫害少等优点 种植范围 和适应区域较广 绣球属植物花型多样 花期较 长 花色丰富 包含了白色系 红色系 蓝色系等 被 广泛应用于园林景观及盆花 鲜切花等产业 绣 球属植物因萼片富含常山酚 绣球酚等物质而可作 为抗疟疾 降血糖 治疗心悸烦躁的入药良材 此外 很多绣球品种的花色可随土壤酸碱度的变化 而变化 当土壤为强酸性时 花色呈蓝色 而当土壤 为碱性时 花色为红色 使其可以作为土壤酸碱度 的指示植物 总之 绣球属植物具有较高的观 赏 经济 药用及生态价值 产业化开发前景十分 广阔 绣球属植物的花多为不孕花 较难获得种子 故关于绣球有性繁殖的报道较少 目前 绣球属植 物传统繁殖方式主要是无性繁殖 包括扦插 分株 压条等 但无性繁殖方式因其繁殖系数低 速度 慢 易受季节限制无法进行周年繁殖等缺点而不能 大规模生产种苗 植物组织培养技术可以在保持 母本优良性状的前提下实现周年 快速繁殖从而获 得大量种苗 有效弥补传统无性繁殖方式的不足 此外 组培的环境条件可控 获得的组培苗在植物 江苏农业科学 年第 卷第 期 基因工程 分子育种等领域也具有重要作用 因 此 本综述综合了国内外相关研究文献 对绣球属 植物组织培养的现状进行了归纳和分析 并对下一 步研究方向进行了建议 旨在为今后更多绣球属优 良植物资源的组织培养和高效遗传转化体系的建 立提供参考 无 菌 苗 的 获 得 外植体材料的选择 外植体的选择是植物组织培养的第一步 也是 非常重要的一环 不同的外植体类型对植物组织培 养的影响差异甚大 绣球属植物组织培养中常用 的外植体材料有茎尖 茎段 叶片等 有学者用八 仙花叶片 茎段和茎尖为外植体 探究组织培养中 的污染率和死亡率 结果发现 利用叶片污染率较 低 但是难以形成愈伤组织 而利用茎尖污染率和 死亡率都较低 分别为 王红 梅等比较了侧芽 基部侧芽 顶芽和带顶芽的侧芽 后 发现基部侧芽的萌发率最高 同时 以叶柄 为外植体的研究发现 中部叶柄愈伤组织诱导率比 上部叶柄高 此外 也有很多学者以叶片作为外 植体 通过愈伤组织诱导建立高效的再生体 系 研究发现 由于生理状态和年龄的不同 即使同一植株上的同一种器官 其诱导分化情况也 不同 通常外植体越幼嫩 分生能力越强 虽然 绣球属植物结实率低 但也有以种子和花粉为外植 体进行组织培养的研究 陈爽等以种子为外植体 虽获得了无菌苗 但仅限于 蜡莲绣球 莼兰绣球 等较易获得种子的品种 周静伟以花药 花粉发 育处于单核靠边期 为外植体 其愈伤组织诱导率 仅有 由此可见 绣球属植物组织培养 宜以叶片 茎尖和带腋芽茎段作为外植体 污染率 低 诱导率高 外植体消毒 外植体消毒常用试剂有 乙醇 氯化汞 和次氯酸钠溶液 乙醇因其穿透力强 可 以使菌体蛋白变性 还可以排除外植体表面的空气 有利于其他消毒剂的进入 被广泛用于外植体消毒 的第一步 但乙醇消毒时间长易导致外植体死 亡 时间短不能彻底消毒 因此要结合其他消毒剂 共同处理外植体 不同的消毒剂处理不同的时间 外植体的污染率及存活率也不同 对于茎尖 茎段的消毒 冯润东等 和邢合龙 等 的研究中利用 乙醇浸泡 再用 对绣球花茎段和茎尖消毒 外植 体污染率最低 也有学者在 乙醇消毒 后 用 溶液分别灭菌 同样可以达 到较好的消毒灭菌效果 因此 利用 乙 醇和 溶液结合使用时 灭菌时间 一般可控制在 消毒易引起外植 体的褐化 如王红梅等对圆锥绣球 北极熊 的茎段 用 消毒 外植体褐化率较低 但由于外 植体表面密被表皮毛 会消毒不彻底导致外植体的 污染率比较高 而用 不间断消毒 污染 率降低 但是褐化率会增加 故选择采用 的 二次灭菌法 即用 分 次进行消毒 首次消毒 后 无菌水冲洗并用滤纸吸干外植 体表面的水分再进行第 次消毒 对于绣球属 植物花药和种子 利用 溶液可以得到较好的 消毒效果 由于 溶液毒性较大 使用不当会对绣球 外植体造成损伤 因此 也有研究采用多种消毒试 剂结合的方法进行灭菌 如对 的茎段利 用 灭菌 后 再用饱和漂白粉上清 液消毒 以及对 红宝石 的茎段利用 灭菌 后 再利用 次氯酸钠 灭菌 都可以获得污染率较低的 无菌外植体 等利用 溶液和 溶液对 的茎段消 毒可以达到 灭菌率 但考虑到 废液不 环保 认为选用 溶液浸泡 进行消 毒是最佳方案 等也认为应避免使用 溶液 用活性氯浓度为 的次氯酸钠并添加 润湿剂浸泡 茎段可以取得较好的消毒效 果 是一种非离子型表面活性剂 在消 毒剂中添加 可以增强消毒效果 这些 研究表明 除 溶液外 次氯酸钠溶液是使用最 广泛的消毒剂 总之 对绣球属植物外植体的消 毒 要结合不同类型的外植体选择合适的消毒试剂 和消毒时间以达到理想的消毒效果 基 本 培 养 基 的 选 择 对于植物组织培养来说 培养基的成分对外植 体的生长发育具有直接的影响 近年来 国内大部 分研究者都采用 培养基 作为绣球属植物的基本培养基 江苏农业科学 年第 卷第 期 培养基最初被用于烟草的愈伤组织培养 后来 逐渐被广泛用于其他植物的组织培养 但并不是 所有植物都适用于 培养基 王海娥比较了 基本培养基在启动培养和增殖培养 阶段的培养效果 发现对于朗姆系绣球不同品种最 适宜的基本培养基并不一样 绣球 以 为 宜 柏林 和 蝴蝶戏珠 以 为宜 而 蓝 星 则以 为宜 陈爽比较了 培养基和 培养基 对 莼兰绣球 和 蜡莲绣球 增殖的影响 发现 培养基更适合这 个品种绣球的增殖 分析认为可能是由于 培养 基中丰富的无机盐和氮源对促进生长有利 李 杨丽研究发现 培养基并不适合其研究的绣球 品种 而 和 作为基础培养基 可促进增殖芽的伸长 采用 培养基时 外植体生根率较高 进一步研究 发现 与 和 相比 培养基的铵盐浓度较 低 可促进 叶片外植体的不定芽形成 但在蒋梦烟的研究中 这 种基本 培养基对绣球品种 蓝尼康 的愈伤组织诱导并无 明显差异 比较 培养基的成分 可 以发现几种培养基中的 的含量有 明显差异 培养基和 培养基中 含 量较高 而 培养基中 含量较高 因 此 基本培养基的选择不仅受外植体的基因型影 响 不同培养基中大量元素的差异也是需要考虑的 重要因素 植 物 生 长 调 节 剂 的 影 响 除了基本培养基的基础成分外 培养基中添加 的植物生长调节剂种类和配比对于外植体的生长 增殖和分化也都具有不同的影响 直接再生途径 直接再生途径又叫不定芽诱导途径 是指外植 体直接诱导分化产生器官的途径 截至目前 该途 径已广泛用于绣球属植物以获得再生植株 表 绣球属植物不定芽诱导途径多以 苄氨 基嘌呤 和 萘乙酸 或 吲哚丁 酸 为外源植物生长调节剂 在 等的研究中 当 值从 提高到 时 不 定芽再生频率相应增加 而在 和 范围内变化时 器官发生频 率呈抛物线形变化 殷丽青在改良 培养基 中添加不同比例 和 处理绣球 发现 过高的 会抑制芽的发生 而过高的 会出现芽细 弱 基部产生愈伤组织等现象 这些结果表明 细 胞分裂素 生长素的值与不定芽再生频率密切相 关 但也有学者认为生长调节剂的有无 种类 浓 度及配比对器官发生影响不显著 但对新稍伸长影 响较大 此外 培养基中添加 赤霉素 也可以提高芽的诱导率 促进芽的伸长 表 部 分 经 不 定 芽 诱 导 途 径 再 生 的 绣 球 属 植 物 品 种 绣球品种 外植体 基本培养基 生长调节剂 参考文献 带芽茎段 带芽茎段 改良 篮边绣球 带芽茎段 柏林 带芽茎段 蓝星 带芽茎段 带芽茎段 红宝石 带芽茎段 间接再生途径 间接再生途径又被称为愈伤组织诱导途径 是 先使外植体脱分化成愈伤组织 愈伤组织再分化成 器官并最终形成完整植株的过程 近年来 国内外 关于绣球属植物通过愈伤组织诱导途径进行组织 培养的报道已有不少 表 在该途径中 最主要 的影响因素是外源激素的类型和浓度 诱导愈伤 常用的外源激素有 二 氯苯氧乙酸 糠基氨基嘌呤 氯 吡啶基 苯基脲 等 在细胞分 裂素中 的使用率较高 通常以 为宜 杨宝明等认为 在相同浓度 的 条件下 配合 和 均能诱导出 愈伤组织 且 的诱导效果要比 好 但 江苏农业科学 年第 卷第 期 是 浓度过高则会造成愈伤组织结构松散而 不易分化成不定芽 是一种人工合成的细 胞分裂素 其活性高且价格低廉 被广泛应用于植 物组织培养中 孙晓波等发现 大花绣球 无尽 夏 叶片在 或 激素组合培养基 上的愈伤诱导率高达 通常情况下 选择 较高浓度的细胞分裂素和较低浓度的生长素 有利 于愈伤组织的分化 表 部 分 经 愈 伤 组 织 诱 导 途 径 再 生 的 绣 球 属 植 物 品 种 绣球品种 外植体 基本培养基 生长调节剂 参考文献 都山绣球 叶片 玫红妈妈 花药 无尽夏 叶片 叶片 叶片 增殖培养 增殖培养又叫继代培养 是组织培养中实现快 速繁殖的重要步骤 细胞分裂素和生长素是增殖 培养中常用的生长调节剂组合 雷亚灵等认为 适 合芽增殖的培养基为 增殖系数为 有的研究在增 殖培养基中添加赤霉素 如王海娥发现以 为增殖培养基时 增殖系数可达 李杨丽 等以 为增殖 培养基时 增殖系数最高 但只有 除 外 细胞分裂素 也被用于增殖培养 如用 培 养 都山绣球 增殖率可达 倍 也有研究 发现 增殖培养基 中添加腺嘌呤可促进增殖 提高增 殖系数 虽然增殖培养基以细胞分裂素和生长 素组合作为外源激素的研究居多 但也有报道认为 增殖培养基中添加任意浓度的 都可以得到 较高的不定芽增殖率和鲜质量 而且不定芽长度与 细胞分裂素浓度无关 根据以上研究可见 绣 球属植物增殖培养使用的植物生长调节剂种类较 多 但常用的只有 等 生根培养 绣球属植物生根相对容易 组织培养中较常用 的方法是瓶内生根 生根培养一般选择大量元素 减半的培养基 这是因为在生根过程中 植物对大 量元素的需求已明显降低 不同类型不同浓度 的植物生长调节剂对绣球生根诱导的效果存在差 异 龚伟等在 培养基上添加 的 绣球生根率达 添加 或 时 生根率也较高 也有研究表 明 和 配合使用比单独使用效果好 如利 用 为生 根培养基时 圆锥绣球生根率可达 且生根快 根数多 赵盈盈等认为最适宜绣球品种 的生根培养基为 蛭石 珍珠岩 即 使不添加激素 生根率也可达 且根系发达 生长健壮 等在含有珍珠岩的 培养 基上添加 绣球 的生根数达 每株 条 远高于在琼脂中培养的生根数 分 析认为 不仅是因为珍珠岩基质相对于琼脂更透 气 而且琼脂中的不定芽只在培养基以外的茎段处 生细小的根 这些根不接触培养基 无法吸收营养 导致不定芽生长缓慢 也有文献报道在生根培 养基中添加 活性炭可以促进生根 生根率达 活性炭可为组培苗提供生根暗环境 吸 附植物生长调节剂等有利于生根的物质 但活性 炭的浓度不宜过高 否则将会抑制生根 除了瓶 内生根方法外 还有瓶外生根法 龚伟等将组培苗 转移到经过福尔马林消毒的基质 珍珠岩 蛭石 中 在湿度大于 的条件下培养 生根率可 达 炼 苗 移 栽 组培苗叶绿素含量少 光合自养能力弱 根毛 细软 适应能力较差 需要经过驯化炼苗逐渐改变 生长条件以提高其对外界环境的适应能力 影 响绣球属植物组培苗移栽成活率的重要因素有组 培苗的质量 空气湿度 移栽基质等 在移栽之 前 需将诱导获得的生根苗在室温散射光下培养 再打开封口膜于温室大棚预炼苗 并于移栽 时洗去根部培养基 气温低时 炼苗时间可适当 延长 气温高时因培养基易污染 需缩短炼苗时 江苏农业科学 年第 卷第 期 间 另外 绣球属植物组培苗通常在高湿 恒温 弱光条件下培养 若移出培养基后水分不足 将直 接导致幼苗失水死亡 所以除了每天向植株叶面喷 雾外 初期还应用薄膜覆盖保湿一段时间 移栽时 应选择根系发达 茎秆粗壮 叶片深绿 和木质化程度较高的组培苗 有研究表明 绣球 蓝尼康 已生根的健壮苗移栽成活率可达到 且根系生长快 根数量多 而无根苗的移栽成活率 仅为 很难成活 绣球属植物组培苗移栽 的基质通常用泥炭土 珍珠岩 蛭石 腐殖土等 移栽 所用基质应先高温灭菌再使用 等为了使栎 叶绣球离体生根的植物适应温室条件 将栎叶绣球组 培苗移栽到泥炭土 蛭石 珍珠岩 的基质 中 然后覆盖塑料薄膜 放回培养室 周后 再转移 到温室中 也有研究表明 将绣球组培苗移栽到 珍珠岩 蛭石 的基质中 成活率为 移栽到蛭石 腐殖土 的基质中 成活率达 栽入珍珠岩 腐殖土 的 培养钵中 成活率达 以上 但 等认 为组培苗的移栽成活率与移栽基质比例无关 只要 移栽到泥炭 蛭石 珍珠岩的培养基质中 其适应 能力都很好且生长旺盛 此外 炉灰渣也是一种 优良的移栽基质 有学者比较用于移栽绣球的炉灰 渣和珍珠岩 蛭石 的基质 发现炉灰渣的移 栽成活率达 且组培苗长势良好 炉灰 渣取材方便 透气性好 不仅是组培苗移栽的优良 基质 也是其他育苗方式的优良基质 培 养 条 件 除了上述因素外 组织培养所处的温度 湿度 光照等培养条件也是保证整个培养过程顺利进行 的重要因素 组培瓶内的湿度一般能达饱和状 态 通常不予考虑 在已有的绣球组织培养研究 中 培养温度基本保持在 光 照条件对于绣球属植物的不定芽诱导 愈伤组织的 诱导和分化都有着显著的影响 等将 外 植体经暗培养之后 再置于光 暗周期 下孵育 冷白光照射 光照度为 芽诱导率高 达 周静伟等将 玫红妈妈 的花药接种 到培养基后 先在弱光条件下培养 待诱导出愈 伤组织后转入光照 下培养 每天光 照培养 愈伤诱导率为 还有学者将 叶片置于红光和蓝光下 发现不定芽被提前 诱导产生 且不定芽较白光下生长更健壮 由此 可见 绣球属植物组织培养中光照度 光 暗周期 及光质等都发挥着重要作用 因此 在绣球组织培 养过程中 应研究并优化培养所需的温度 光照等 培养条件 展 望 绣球属植物的组织培养技术对于优质种苗生 产 新品种选育 遗传转化和种质资源保护利用等 都具有重要意义 目前 国内外研究人员围绕大花 绣球 无尽夏 圆锥绣球 北极熊 等开展了大量的 组织培养相关研究 取得了较大的进展 但是 在 此过程中还有一些问题需要进一步深入研究 部分基因型建立无菌体系困难 污染率高 增殖 培养过程中玻璃化和褐化严重 影响增殖芽生长和 分化 甚至导致死亡 外植体类型较单一 以茎 段为主 其他器官高效再生体系尚不成熟 不定 芽分化率仍较低等 此外 目前的绣球组织培养研 究主要集中在无菌体系 再生体系的建立 而关于 绣球属植物遗传转化体系 原生质体培养与再生等 方面的研究报道较少 因此 未来针对绣球属植物 组织培养方面的研究应重点聚焦于高效再生体系 和遗传转化体系的建立 为培育优良新品种 开展 基础研究等奠定理论和技术基础 参 考 文 献 乔 谦 王江勇 陶吉寒 绣球属植物研究进展 农学学报 中国科学院中国植物志编辑委员会 中国植物志 第三十五卷第 一分册 北京 科学出版社 任倩倩 郑建鹏 张京伟 等 绣球属抗逆性研究进展 安徽 农业科学 闵祥凤 姜卫兵 魏家星 绣球 类观赏植物资源探究及应用开 发 中国城市林业 冯卫生 张艳丽 郑晓珂 等 绣球花的化学成分研究 中国 药学杂志 邓衍明 韩 勇 齐香玉 等 绣球属植物种质资源分析及其花色 可调性和叶斑病抗性比较 植物资源与环境学报 曾 奕 杨伟权 郁书君 绣球花的育种研究进展 广东农业 科学 冯润东 孙宏刚 八仙花组织培养繁殖技术 北华大学学报 自然科学版 邢合龙 原会营 马 开 等 八仙花组织培养技术的研究 防护林科技 王红梅 刘春风 孟紫莲 等 圆锥绣球 北极熊 组培快繁体系 江苏农业科学 年第 卷第 期 的建立 分子植物育种 杨宝明 苏 艳 黄玉玲 等 八仙花叶柄离体培养和植株再生 技术研究 山西农业科学 a a a a 赵盈盈 彭尽晖 陈小超 等 八仙花叶片诱导再生技术 湖 南农业科学 池景存 黄守印 杨福林 都山绣球的愈伤组织培养与植株再生 植物生理学通讯 朱大保 国外杨树组培微繁技术的进展 北京林业大学学 报 陈 爽 李叶华 赵 冰 种野生绣球花组培及快繁技术研究 种子 周静伟 吴晓梦 陈海霞 八仙花花药培养诱导愈伤组织 分子植物育种 黄作喜 邱 超 曾桢迦 等 植物组织培养中消毒剂的应用研 究进展 内江师范学院学报 王忠武 建德锋 八仙花茎尖离体培养技术研究 北方园 艺 孙晓波 苏家乐 陈双双 等 大花绣球 无尽夏 组培苗叶片再 生植株的研究 中国农学通报 殷丽青 胡永红 汤桂钧 等 优良八仙花品种 a a a a 的离体培养与快速繁殖 上海农业学报 雷亚灵 八仙花组织培养技术研究 杨凌 西北农林科技 大学 a a a a a a a a a a 王海娥 朗姆系绣球的组织培养及植株再生体系研究 雅 安 四川农业大学 李杨丽 八仙花离体快繁及盆栽生产相关技术研究 武 汉 华中农业大学 a a a a 蒋梦烟 绣球品种 蓝尼康 快繁技术研究 长沙 中南林 业科技大学 刘会超 贾文庆 基本培养基及植物生长调节剂对牡丹组培苗 生根的影响 河南科技学院学报 自然科学版 张瑞姿 植物生长调节剂在观赏植物组织培养中的应用 山西林业 金桂芳 苏荣存 优良绣球 a a 的组培快繁 技术研究 江苏农业科学 郭 超 种绣球花新引进品种的快繁技术研究 长沙 中 南林业科技大学 聂绍虎 刘江淼 张鑫静 等 栎叶绣球 雪花 再生体系的建立 分子植物育种 高金山 边庆华 张永忠 等 细胞分裂素 的研究进展 农药 赵飞燕 王景燕 龚 伟 等 花椒属植物组织培养研究进展 世界林业研究 龚 伟 王米力 石大兴 八仙花离体培养和植株再生 植 物生理学通讯 孙占育 孙志强 曹 斌 活性炭在促进组培苗植物生根中的作 用 湖南农业科学 金香花 郎贤波 李美兰 等 活性炭 浓度及生长素对树莓 试管苗生根及生长的影响 延边大学农学学报 孟维娜 岳东杰 程艳荣 等 观赏植物无糖组培苗炼苗技术的 可行性分析 上海农业科技 a a a a a a 姜 巍 张巍巍 潭 幸 等 变异绣球无性系建立的研究 内蒙古农业科技 田春英 张建文 卢 阳 等 日光温室草莓基质栽培新技术 特种经济动植物 曲继松 张丽娟 朱倩楠 等 水分胁迫对柠条基质栽培黄瓜幼 苗生长及光合特性的影响 江苏农业学报 张 倩 王华芳 牡丹试管苗生根与移栽技术研究进展 园 艺学报 陆乙卜 龚记熠 肖 松 等 圆锥绣球种子离体萌发的培养条 件 贵州农业科学 赵盈盈 八仙花叶片高效再生体系的建立及暗培养下生理变化 的研究 长沙 湖南农业大学 江苏农业科学 年第 卷第 期