发明内容:本发明的目的在于提供一种云南药用石斛快速繁殖与离体保存方法,本发明选择石斛属40种物种成功进行了快速繁殖和离体保存,对挽救濒危的石斛类物种,使之成为可再生药源,为石斛类GAP种植提供数百万优良、一致种苗的技术和室内离体保存技术。这是目前保护和持续开发利用石斛类名贵中药的多、快、好、省的对策。
为了实现本发明的上述目的,本发明提供了如下技术方案:
石斛属的快繁与离体保存方法:
(1)取石斛属果实内种子或茎尖或带腋芽的幼茎,果实在纯乙醇中沾一下,然后在酒精灯火焰上燃烧然后取出种子用于接种;茎尖或幼茎在70%乙醇中浸一下,投入0.2%升汞8min,无菌水冲洗干净后接种在培养基中,待种子萌发成原球茎或茎尖和幼茎长成拟原球茎,进行继代培养大量增殖,然后将原球茎或拟原球茎放在分化芽的培养基上,待芽条高2-3cm时转入生根培养基,长成具根和4-5片叶的试管苗;
(2)将步骤(1)中所述的试管苗在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%,温度为15-20℃中进行离体保存。
具体地方法为:
(1)取野外采集或杂交授粉所结的果实,完整的果实在酒精灯燃烧灭菌后,在无菌条件下将果皮打开,将种子播种在花宝1号(N∶P∶K=7∶6∶19)3g.L-1的琼脂培养基上;开裂果,用尼龙布包裹散落种子,在0.2%HgCl2中消毒6-8min,无菌水冲洗干净后播种在花宝1号(N∶P∶K=7∶6∶19)3g.L-1的琼脂培养基上;未成熟的果内种子播种在花宝1号3g.L-1+NAA1mg.L-1的琼脂培养基上,培养室温度25±2℃,光照强度为1500-2000Lx,光照12h/d,培养基pH为5,培养8-12天种子由黄色转绿,呈球形增大,基部有丝状毛的原球茎,继代培养在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,30天后,分化出1cm小芽和0.5cm丛芽,又经过1-2个月的培养可得到高2-3cm芽条,转入1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的生根壮苗培养基培养1个月后加强光照至4000Lx以上,培养一个月,长成具根和4-5片叶试管苗;
(2)将步骤(1)中的试管苗,在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%,温度为15-20℃中进行离体保存。
另一种具体的方法为:
(1)将野外采集到的石斛属茎尖或带腋芽的幼茎切段灭菌后接种在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,培养室温度保持为25±2℃,光照强度为1500-2000Lx,光照12h/d,培养基pH为5,培养30-60天,腋芽处可抽生新枝,新枝可切割重复培养,茎尖抽生新枝短呈丛芽状,在上述培养基上继续培养,长成完整试管苗供移栽;也可接种在1/2MS或1/2MS+BA0.5mg.L-1+NAA0.2mg.L-1的琼脂培养基上,外植体基部可分化出大量拟原球茎,拟原球茎在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上培养30天后,分化出1cm小芽和0.5cm丛芽,又经过1-2个月的培养可得到高2-3cm芽条,再转入1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的生根壮苗培养基培养1个月,此时光照加强至4000Lx,长成具根和4-5片叶试管苗;
(2)将步骤(1)中的试管苗,在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%,温度为15-20℃中进行离体保存。
上述方法中石斛属种类优选长苏石斛Dendrobium brymerianum或球花石斛D.chysiflorum或鼓槌石斛D.chrysotoxume或铁皮石斛D.candidum或金钗石斛杂种选系D.phalaenosis ×D.nobile或短棒石斛D.capillipes或兜唇石斛D.aphyllum或束花石斛D.chrysanthum或玫瑰石斛D.crepidatum或叠鞘石斛D.aurantiacum var.deuneanum或密花石斛D.densiflorum流苏石斛D.fimbriatum或棒节石斛D.findlayanum美花石斛D.loddigesii或金钗石斛D.aobile或长距石斛D.longicorum或报春石斛D.primulinum或大苞鞘石斛D.wardianum或霍山石斛D.huoshanense或齿瓣石斛D.devonianum或矮石斛D.bellatulum或串珠石斛D.falooneri或疏花石斛D.henryi或细茎石斛D.moniliforme或黑毛石斛D.williamsonii或喉红石斛D.christyanum或晶帽石斛D.crystallimun或杯鞘石斛D.gratiotissimum或小黄花石斛D.jenkinsii或苏唇石斛D.harveyanum或梳唇石斛D.strongylanthum或尖刀唇石斛D.heterocarpum或喇叭唇石斛D.lieniflorum或翅梗石斛D.trigonopus或草石斛D.compactum或秋石斛D.phalaenosis或石斛属一种Dendrobium.sp.或叉唇石斛D.stuposum或勐海石斛D.minutiflorum或肿节石斛D.pendulum。
具体实施方式:
下面用本发明的实施例来进一步说明本发明的实质性内容,但并不以此限定本发明。
实施例1:
一、石斛经快速繁殖得石斛培养物:
1材料与方法
1.1供试材料
[1]长苏石斛Dendrobium brymerianum西双版纳
[2]球花石斛D.chysiflorum(2个居群)景洪、昆明
[3]鼓槌石斛D.chrysotoxume(4个居群)勐海、保山、思茅、景洪
[4]铁皮石斛D.candidum(9个居群)广南、思茅、文山(3个居群)浙江、盈江、安宁、小哨
[5]金钗石斛杂种选系D.phalaenosis ×D.nobile
[6]短棒石斛D.capillipes(2个居群)西双版纳、鲁甸
[7]兜唇石斛D.aphyllum(2个居群)腾冲、景洪
[8]束花石斛D.chrysanthum(3个居群)丽江、思茅、景洪
[9]玫瑰石斛D.crepidatum文山
[10]叠鞘石斛D.aurantiacum var.deuneanum(2个居群)昆明、勐海
[11]密花石斛D.densiflorum
[12]流苏石斛D.fimbriatum(9个居群)缅甸、越南、高黎贡山、西双版纳等
[13]棒节石斛D.findlayanum(2个居群)景洪、思茅
[14]美花石斛D.loddigesii
[15]金钗石斛D.aobile(8个居群)石屏、景洪(2个居群)、勐腊、保山、兰坪、勐海、昆明
[16]长距石斛D.longicorum
[17]报春石斛D.primulinum
[18]大苞鞘石斛D.wardianum(2个居群)昆明、景洪
[19]霍山石斛D.huoshanense
[20]齿瓣石斛D.devonianum(2个居群)屏边、景洪
[21]矮石斛D.bellatulum(2个居群)文山、景洪
[22]串珠石斛D.falooneri
[23]疏花石斛D.henryi
[24]细茎石斛D.moniliforme(2个居群)高黎贡山、丽江
[25]黑毛石斛D.williamsonii
[26]喉红石斛D.christyanum昆明
[27]晶帽石斛D.crystallimun(2个居群)腾冲、景洪
[28]杯鞘石斛D.gratiotissimum(3个居群)鲁甸、景洪、思茅
[29]小黄花石斛D.jenkinsii(2个居群)文山、景洪
[30]苏唇石斛D.harveyanum景洪
[31]梳唇石斛D.strongylanthum
[32]尖刀唇石斛D.heterocarpum(3个居群)昆明、景洪、思茅
[33]喇叭唇石斛D.lieniflorum(2个居群)腾冲、镇康
[34]翅梗石斛D.trigonopus
[35]草石斛D.compactum(2个居群)思茅、腾冲
[36]秋石斛D.phalaenosis(2个居群)泰国、安宁
[37]石斛属一种Dendrobium.sp.麻栗坡
[38]叉唇石斛D.stuposum
[39]勐海石斛D.minutiflorum
[40]肿节石斛D.pendulum
1.2方法
培养室温度25±2℃,保存室温度15-20℃,光照强度为1500-2000Lx,光照12h/d。培养基随培养目的和不同发育阶段有所不同。培养基pH为5。
外植体来源于石斛属各种的果实内种子或茎尖,果在纯乙醇中沾一下,然后在酒精灯火焰上烧后用于接种。茎尖或幼茎在70%乙醇中浸一下,投入0.2%升汞8min左右,无菌水冲洗干净后接种。
2结果
2.1组织培养和快速繁殖技术
在我们收集保存的石斛属40个种中,据查资料表明仅有8种发表过文章,它们是铁皮石斛、美花石斛、密花石斛和流苏石斛,兜唇石斛,金钗石斛,霍山石斛和鼓槌石斛。而32种是我们首次报导。我们为了保持遗传性稳定和规模化生产目的采用了种子无菌培养和茎尖、茎节分生组织培养两种方式。
2.1.1种子无菌培养
种子来源于野外采集和自己杂交授粉所结的果实。野外采集的开裂果,收集种子用尼龙布包裹,在0.2%HgCl2中消毒7min,无菌水冲洗干净后播种在花宝1号(N∶P∶K=7∶6∶19)3g.L-1的琼脂培养基上。完整的果实在酒精灯燃烧灭菌后即可将果皮打开将种子播种在上述培养基上。未成熟的果内种子可播种在花宝1号3g.L-1+NAA1mg.L-1(单位下同)的琼脂培养基上。石斛属种子大多呈黄色,培养约10天左右即可转绿,增大,继而长成顶端有叶尖或冒出的芽,基部有丝状毛的原球茎,显示种子萌发且萌发率较高(达95%以上)。
2.1.2分生组织培养
将野外采集到的石斛属茎尖或带腋芽的幼茎切段灭菌后接种在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,培养30天左右,胚芽处可抽生新枝,新枝可切割重复培养,茎尖抽生新枝短呈丛芽状。在此培养基上,它们可长成完整试管苗,供移栽。
如果把茎尖和幼茎接种在1/2MS或1/2MS+BA0.5mg.L-1+NAA0.2mg.L-1的琼脂培养基上,外植体基部可分化出大量拟原球茎。拟原球茎在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,也可以长成大苗供移栽。
2.1.3继代繁殖
石斛属原球茎增殖速度30天至60天(依种量)平均可达1∶6-10倍,由5个人组成的生产车间,年产石斛试管苗可达120万。
上一步骤原球茎和拟原球茎培养基30天左右,可得到10%1cm小芽和10%0.5cm丛芽,又经过1-2个月的培养可得到高约2-3cm芽条(占50%左右),转入生根壮苗培养基(1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%),培养1个月后加强光照(4000Lx及以上),培养一个月左右,试管苗可达到移苗标准。整个生产周期4.5个月到6个月。
2.1.4试管苗移栽
当试管苗至少4-5片伸展叶根系正常,健康,高度达6cm左右时,即可出瓶供移栽,出瓶时要小心不能折伤叶片和根尖,清除根系上的琼脂,3-5株一丛种植,种植基质有锯末、树皮、苔藓和陶粒等,基质要用20∶1的水∶甲醛密封消毒24h或用热蒸汽消毒。栽后放在大棚内荫蔽度约70%,棚内温度控制在20℃-28℃,注意保湿和排水。待试管苗长出新根或新叶后,7-15天用1/10MS液,喷施一次,促进幼苗生长,和提前收护。依石斛属种类不同一般1-3年均可收护。
二、取上述所得石斛培养物进行离体保存:
选择石斛属种子萌发后产生胚性组织即原球茎或茎尖和茎基部形成的胚性组织,拟原球茎,丛芽和具根和4-5片叶试管苗3个发育阶段的材料,在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%.,温度为15-20℃中进行离体保存。
1、离体低温保存试验:
石斛属植物大多分布在热带和亚热带,本发明采用15-20℃保存培养物,延缓了生长速度,延长了继代周期。
1.1温度对培养物保存的影响
本发明设计保存温度为15-20℃,对照为25±2℃的培养物成活率下降到80%时进行恢复培养来统计继代周期结果(见表1)表明:培养物成活率下降速度存在物种特异性,在15-20℃下铁皮石斛继代周期长达21个月。而鼓槌石斛等才12个月。低温(15-20℃)下,培养物继代周期比25±2℃下培养物明显延长1倍以上或1倍。25土2℃下培养物半年左右需继代1次。而低温下培养物1年至一年半以上才需要更新一次。
表1温度对培养物保存的影响
附:培养基为花宝3g+NAA0.5mg.L-1+AC0.05%
1.2石斛不同发育阶段保存效果比较
选择石斛属种子萌发后产生胚性组织(原球茎)或茎尖和茎基部形成的胚性组织,拟原球茎,丛芽和具根和4-5片叶试管苗3个发育阶段的材料做试验,培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%.结果见表2。
表2不同发育阶段材料保存效果比较
由表2可以看出:15-20℃下保存石斛属物种比对照延长继代周期,原球茎和拟原球茎发育阶段最有利于保存,其次为完整试管苗。丛生芽阶段保存效果最差。
1.3不同培养基组合对离体保存的影响
试验材料为原球茎,保存在15-20℃条件下,由表3可以看出不同激素组合对石斛属保存的培养物继代周期有影响。效果最好的培养基配方为1/2MS+NAA1mg.L-1。另外石斛属不同基因型也影响保存效果,在试验条件下保存后继代周期超过1年半甚至2年的种有铁皮石斛、矮石斛、球花石斛、美花石斛、喇叭唇石斛、疏花石斛、晶帽石斛、大苞鞘石斛、霍山石斛、兜唇石斛,秋石斛等。
表3不同培养基组合对离体保存的影响
本发明具体的方法步骤可概括为:
第一种:(1)取野外采集或杂交授粉所结的石斛属果实,完整的果实在酒精灯燃烧灭菌后,在无菌条件下将果皮打开,将种子播种在花宝1号(N∶P∶K=7∶6∶19)3g.L-1的琼脂培养基上;开裂果,用尼龙布包裹散落种子,在0.2%HgCl2中消毒6-8min,无菌水冲洗干净后播种在花宝1号(N∶P∶K=7∶6∶19)3g.L-1的琼脂培养基上;未成熟的果内种子播种在花宝1号3g.L-1+NAA1mg.L-1的琼脂培养基上,培养室温度25土2℃,光照强度为1500-2000Lx,光照12h/d,培养基pH为5,培养8-12天种子由黄色转绿,呈球形增大,基部有丝状毛的原球茎,继代培养在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,30天后,分化出1cm小芽和0.5cm丛芽,又经过1-2个月的培养可得到高约2-3cm芽条,转入1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的生根壮苗培养基培养1个月后加强光照至4000Lx以上,培养一个月,长成具根和4-5片叶试管苗;
(2)选择石斛属培养物即3个不同发育阶段的培养材料也就是由石斛属种子萌发后产生的胚性组织即原球茎或茎尖和茎基部形成的拟原球茎,由原球茎或拟原球茎分化产生的丛芽,由丛芽分化产生的具根和4-5片叶的试管苗,在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%,温度为15-20℃中进行离体保存。
第二种:将野外采集到的石斛属茎尖或带腋芽的幼茎切段灭菌后接种在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上,培养室温度保持为25±2℃,光照强度为1500-2000Lx,光照12h/d,培养基pH为5,培养30-60天,腋芽处可抽生新枝,新枝可切割重复培养,茎尖抽生新枝短呈丛芽状,在上述培养基上继续培养,长成完整试管苗供移栽;也可接种在1/2MS或1/2MS+BA0.5mg.L-1+NAA0.2mg.L-1的琼脂培养基上,外植体基部可分化出大量拟原球茎,拟原球茎在1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的琼脂培养基上培养30天后,分化出1cm小芽和0.5cm丛芽,又经过1-2个月的培养可得到高2-3cm芽条,再转入1/2MS+NAA1mg.L-1+土豆泥3%+香蕉泥15%的生根壮苗培养基培养1个月,此时光照加强至4000Lx,长成具根和4-5片叶试管苗;
(2)选择石斛属培养物即3个不同发育阶段的培养材料也就是由石斛属种子萌发后产生的胚性组织即原球茎或茎尖和茎基部形成的拟原球茎,由原球茎或拟原球茎分化产生的丛芽,由丛芽分化产生的具根和4-5片叶的试管苗,在培养基为1/2MS+NAA1mg.L-1+S2%,温度为15-20℃中进行离体保存。
离体保存石斛属种质,使之不易丢失,便于交换和利用。本发明提供石斛属离体库,保存方法最有效和最安全,保存材料恢复生长情况良好,增值率可达1∶6-10以上,保存成活率80%以上。然后根据种的特性和实验结果及时进行恢复性培养,恢复培养物要在25±2℃下过渡15d后,又放回低温保存室。每隔半年或8个月检查一次污染(5%以上)及变异状况(0.04%以下)。另外注意原球茎保存复壮,方法是采用1/2MS或1/2MS+土豆3%较理想。种的遗传稳定性评价是一项重要工作,一般一年检测一次或是在出库利用前1个月进行。检测方法有①形态解剖结构比较,②细胞学检查,③分子技术,④化学成分分析等。如果形态上有肉眼看得见的变异必须进行分子技术的检测。保存不是目的,更重要是发挥它们的经济和利用价值,使石斛属种质资源保存和可持续利用相结合,相促进,共同发展。