CN108064697B - 一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法 - Google Patents

一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法:(1)取少刺龙牙楤木叶片或者叶柄,于2,4‑D培养基中培养,诱导胚性愈伤组织;(2)在含有2,4‑D的培养基中维持与增殖胚性愈伤组织;(3)在添加IBA的培养基中培养,得到成熟体细胞胚;(4)在添加IBA的培养基中培养萌发,得再生植株;(5)再生植株生根和壮根培养;(6)生根组培苗室外移栽。其中(3)(4)步骤方法相同,因而利用该方法只需两至三个月即可得到再生植株,可实现龙牙楤木苗木的规模化、短周期、高繁殖率、低成本的工厂化生产。本发明还可作为基因工程的桥梁,缩短育种周期大幅度缩短林木育种与繁殖周期,为该树种的基因工程改良工作奠定基础。

Description

一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法
技术领域
本发明涉及林业细胞工程育种技术领域,具体地说,是一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法。
背景技术
龙牙楤木(Aralia elata(Miq.)Seem.),又名刺嫩芽、刺老鸦、虎阳刺、刺龙牙、鹊不踏,属于五加科(Araliaceae)楤木属(Aralia Linn.),多年生落叶小乔木或灌木,是传统的食药兼用植物。龙牙楤木嫩茎叶鲜嫩清香,含有氨基酸和人体必需的微量元素钙、铁、锰、钛、镍、铜、钴、锗等,且含量比人参中的含量高,特别是锗的含量比人参高3.6倍,被认为是山野菜中的最上品。其根皮具有强壮筋骨、祛风除湿和补气安神等功效。用于治疗神经衰弱、风湿性关节炎、糖尿病、肝炎和慢性胃炎等疾病,多年来深受国内和东南亚国家消费者的青睐。
龙牙楤木主要分布在我国辽宁、吉林、黑龙江、河北东部,长白山、小兴安岭较多,朝鲜、日本、俄罗斯西伯利亚地区亦有分布采取嫩芽食用,是许多地方目前最常见的开发用途之一。刺嫩芽适应性强,喜疏松肥沃偏酸性的土壤和湿润的环境条件,但也较耐旱、耐瘠、耐寒。忌土壤粘重、排水不畅。PH适应范围5.5-8。在适宜的土壤、气候条件下,生长茂盛并适度耐荫。可作为生态林、保健食用林和药用林。龙牙楤木的食用和药用方面的价值使得其在国际上越来越受到关注。然而刺嫩芽自然资源不足,野生的食用的嫩芽产量、药用根皮的产量均不能满足市场的需要,导致市场价格相对较高。目前国内外对刺嫩芽的研究主要集中在其药用成分的提取、药理作用和经济林营建几个方面,已经取得了很多的成果。楤木属植物小枝疏生多数细刺,对采摘嫩芽造成一定困难,日本无刺楤木不耐寒在北方很难越冬生存。
《第三届中医药现代化国际科技大会》2010年公开的论文《龙牙楤木体细胞胚发生及植株再生》,公开了采用IBA作为主要的诱导剂处理无菌实生苗的叶片、叶柄、根段,诱导胚性愈伤组织,然后经过分化产生体细胞胚,继而萌发成体胚苗。《吉林农业大学学报》2003年公开的论文《龙牙楤木组织培养和快速繁殖的研究》,公开采用野生龙牙楤木当年形成越冬枝条并以休眠芽刚刚萌发茎尖为组织培养材料进行快速繁殖实验,结果表明:采用MS+NAA 1.0mg·L-1+BA 1.5mg·L-1+GA30.2mg·L-1诱导培养不定芽及继代培养;用1/2MS+BA0.1mg·L-1+IBA 0.5mg·L-1进行生根培养;用珍珠岩+落叶松腐殖土(1:1)炼苗。通过龙牙楤木体细胞胚发生的组织培养育苗技术可缩短该树种的育种周期,但不同取材、培养方法及培养条件对愈伤组织的诱导率、增值率及再生率有显著影响。现有技术中,关于本发明龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法,目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服龙牙楤木细胞工程育种技术的不足,提供一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法,包括如下步骤:
(1)取少刺龙牙楤木叶片或者叶柄接种在添加2,4-D 0.5~3.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的MS培养基上培养,诱导出胚性愈伤组织;
(2)在添加2,4-D 0.5~2.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的1/2MS培养基维持与增殖胚性愈伤组织;
(3)胚性愈伤组织在添加IBA浓度为0.5~3.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的1/2MS培养基培养,得到成熟体细胞胚;
(4)将成熟体细胞胚移至添加IBA0.5~3.0mg·L-1的1/2MS培养基上,得到再生植株;
(5)再生植株转到1/2MS基本培养基中生根培养,得到壮根的再生植株;
(6)将生根后的龙牙楤木再生植株转移到培养瓶中,自然光下旋开培养瓶盖闭瓶炼苗3天,半开瓶盖5天;
(7)将腐殖土与蛭石按照体积比为2:3混匀,铺在多穴插秧盘中,用稀释10倍的MS培养液浇透;
(8)将组培苗取出,自来水冲洗干净,避免伤根,栽植于穴中;
(9)将植入组培苗的插秧盘放入湿度为70~90﹪,遮阳网覆盖的大棚里,大棚遮阳率为40%-60%,两侧自然通风,两周后,移栽到苗圃中。
所述MS培养基主要包含以下成分:NH4NO31650.0mg·L-1、KNO31900.0mg·L-1、KH2PO4170.0mg·L-1、CaCl2·2H2O 440.0mg·L-1、MgSO4·7H2O 370.0mg·L-1、KI 0.83mg·L-1、H3BO 36.2mg·L-1、MnSO4·4H2O 22.3mg·L-1、ZnSO7H2O 8.6mg·L-1、Na2MoO4·2H2O0.25mg·L-1、CuSO4·5H2O 0.025mg·L-1、CoCl·6H2O 0.025mg·L-1、FeSO4·7H2O 27.8mg·L-1、Na2EDTA 37.3mg·L-1、Inositol 100mg·L-1、Vitamin B10.1mg·L-1、VitaminB60.5mg·L-1、Nicotinic acid 0.5mg·L-1、Glycine 2.0mg·L-1
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤1~2在温度为24±1℃的培养室中暗培养。
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤3~6在温度为24±1℃,光周期是明12h/暗12h的培养室中培养。
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤1中2,4-D的浓度为1.0mg·L-1
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤2中2,4-D的浓度为1.0mg·L-1
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤3中IBA浓度为3.0mg·L-1
作为本发明的一个优选实施方案,所述步骤4中IBA浓度为3.0mg·L-1
本发明龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法有利解决以下问题(1)龙牙楤木主要分布在我国东北地区,有很强的地域性,不利于龙牙楤木的推广应用。(2)少刺。有日本无刺楤木组培的研究,优良无刺无性系,然而日本楤木不耐寒,越冬后多数死亡,在实际生产中还没有得到大量应用,此实验材料是作者多年筛选的少刺龙牙楤木。(3)植株再生效率高,且次生胚发达,继代培养可继续获得再生植株。(4)简单易操作。龙牙楤木体细胞胚的成熟、植株的再生甚至生根均可在同样的培养条件下进行,可谓一步成苗。(5)随着现代生物技术的飞速发展,体细胞胚胎发生及器官形成已经成为细胞工程中植株再生的重要途径,可以研究无性系细胞起源、调控和发育,利于阐明植物有性胚与无性胚发生机理,是植物细胞全能性、分化及其形态建成研究的理想实验体系,也是进行基因转导、种质保存、微体快繁、人工种子研制的重要手段。
利用该方法只需两至三个月即可得到龙牙楤木再生植株,可实现龙牙楤木苗木的规模化、短周期、高繁殖率、低成本的工厂化生产。而且本发明还可作为基因工程的桥梁,缩短育种周期大幅度缩短林木育种与繁殖周期,为该树种的基因工程改良工作奠定基础。
附图说明
附图1为叶片胚性愈伤组织的诱导。
附图2为叶柄胚性愈伤组织的诱导。
附图3为龙牙楤木胚性愈伤组织的维持和增殖。
附图4为龙牙楤木体细胞胚的成熟。
附图5为成熟体细胞胚诱导出不定芽的生长情况。
附图6为由成熟体胚到不定芽最后形成完整植株,图中幼苗基部是胚性愈伤组织。
附图7为再生植株生根和壮根。
附图8为龙牙楤木组培苗移栽入基质。
附图9为苗圃中一年生龙牙楤木组培苗。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明记载的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽
1材料前处理
龙牙楤木萌动枝条采自黑龙江省林副特产研究所,共采集了10株树,对其中6株少刺优树进行标定,采集时间为2015年的4月中旬10(日)至5月下旬26(日)。每株树采3-5个茎尖,切下叶片、叶柄分类放入两瓶灭菌水中浸泡两小时,而未萌发枝条水培后,采集叶片叶柄,同上方法处理。
2外植体
取龙牙楤木幼嫩的叶片、叶柄用75%酒精消毒30s,冲洗一次后放入1%次氯酸钠溶液消毒10min,无菌水冲洗3次,在超净台内的无菌培养皿中;叶片切去边缘胚,叶片表面轻划3刀,水平接种于愈伤组织诱导培养基上;叶柄切去两端,在叶柄表面轻划几刀,水平接种于愈伤组织诱导培养基上。每瓶中接种5个外植体,一种外植体一个激素浓度是一个处理,每种处理接种5瓶,重复3次,24±1℃下暗培养。在胚性愈伤组织诱导阶段的激素浓度筛选按株系等比混合随机选取的。
3培养和培养条件
3.1培养方法
(1)取上述处理好的少刺龙牙楤木叶片或者叶柄,放置于含有2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)的培养基培养中,诱导胚性愈伤组织(图1、图2);
(2)在含有2,4-D的培养基中维持与增殖胚性愈伤组织(图3);
(3)胚性愈伤组织在添加吲哚丁酸(IBA)的培养基中培养,得到成熟体细胞胚(图4);
(4)成熟体细胞胚继续在添加IBA的培养基中培养萌发,获得再生植株(图5、图6);
(5)再生植株生根培养(图7)。
3.2胚性愈伤组织诱导培养基
胚性愈伤组织诱导试验的基础培养基为MS培养基,激素类采用的是生长素类似物2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D),浓度为0~3.0mg·L-1五个浓度梯度,生长素浓度与材料种类之间采用的是采用的是二次回归正交组合设计。整个培养基要加入蔗糖20g·L-1,凝胶强度为1200g·m-3的琼脂5.5g·L-1,pH值用NaOH或HCL调至5.8。
3.3胚性愈伤组织保持与增殖培养基
胚性愈伤组织保持与增殖培养基为1/2MS培养基,2,4-D浓度为1.0mg·L-1。整个培养基要加入蔗糖20g·L-1,凝胶强度为1200g·m-3的琼脂5.5g·L-1,pH值用NaOH或HCL调至5.8。继代转接时,挑取最新分化的胚性愈伤组织(0.15~0.20g),平铺开(直径为0.7-1.0cm),每瓶放入5份。15d左右继代一次,24±1℃下暗培养。
3.4成熟体细胞胚的培养
将胚性愈伤组织在添加IBA浓度为3.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的1/2MS培养基培养,得到成熟体细胞胚。在胚性愈伤组织诱导至体细胞胚成熟等各个阶段,分别记载胚性愈伤组织与体细胞胚发生数量,在显微镜和解剖镜下镜检,观察胚性愈伤组织、体细胞胚的形态。在超净台中用电子天平称接种的胚性愈伤组织质量。
表1愈伤组织诱导率
Figure GDA0002938942570000051
Figure GDA0002938942570000061
表2愈伤组织增值率(添加2,4-D 1.0mg·L-1)
Figure GDA0002938942570000062
3.5再生植株的诱导
当体细胞胚,整个胚由浅白色变为浅黄色时,转入体细胞萌发培养基,诱导植株再生。体细胞胚萌发培养基为1/2MS培养基,IBA浓度为0.5-3.0mg·L-1,附加蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1,pH调至5.8。不定芽诱导率见表3。
表3再生植株的诱导培养基和不定芽诱导率(诱导30天)
Figure GDA0002938942570000063
Figure GDA0002938942570000071
注:不定芽诱导率=不定芽个数/愈伤组织重量
3.6再生植株生根和壮根
将再生植株转入1/2MS培养基中培养生根,培养基中附加蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1,pH调至5.8。继代培养。
3.7组培苗移栽
(1)将生根后的龙牙楤木再生植株转移到培养瓶中,在自然光下旋开瓶盖闭瓶炼苗3天左右,半开瓶盖5天。具体方法如下:将培养容器的盖子或塞打开,在自然光下进行开瓶练苗,正午光照较强地区要注意采取措施如用阴蓬或温室避免灼伤小苗。开瓶炼苗可以分阶段进行,即首先松盖(或塞)一两天,然后部分开盖一两天,最后完全揭去盖。
(2)取等量的腐植土、草炭土或蛭石铺在多穴插秧盘中,用稀释10倍的MS培养液浇透。将组培苗用镊子夹出,自来水冲洗干净,避免伤根,栽植于穴盘中(图8),1株/穴。将植入组培苗的插秧盘放入湿度为70~90%,遮阳网覆盖的大棚里,遮阳率在40%-60%,两侧自然通弱风,两周后,随机选择100株左右,统计成活率和平均苗高,移栽到苗圃中(图9)。
表4不同基质对成活率及苗高的影响
Figure GDA0002938942570000072
Figure GDA0002938942570000081
利用本发明的方法只需两至三个月即可得到再生植株,可实现龙牙楤木苗木的规模化、短周期、高繁殖率、低成本的工厂化生产。而且本发明还可作为基因工程的桥梁,缩短育种周期大幅度缩短林木育种与繁殖周期,为该树种的基因工程改良工作奠定基础。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)取少刺龙牙楤木叶片或者叶柄接种在添加2,4-D 1.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的MS培养基上培养,诱导出胚性愈伤组织;
(2)在添加2,4-D 1.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的1/2MS培养基维持与增殖胚性愈伤组织;
(3)胚性愈伤组织在添加IBA浓度为3.0mg·L-1,蔗糖20g·L-1,琼脂5.5g·L-1的1/2MS培养基培养,得到成熟体细胞胚;
(4)将成熟体细胞胚移至添加IBA3.0mg·L-1的1/2MS培养基上,得到再生植株;
(5)再生植株转到1/2MS基本培养基中生根培养,得到完整的再生植株;
(6)将生根后的龙牙楤木再生植株转移到培养瓶中,自然光下旋开培养瓶盖闭瓶炼苗3天,半开瓶盖5天;
(7)将腐殖土与蛭石按照体积比为2:3混匀,铺于多穴插秧盘中,用稀释10倍的MS培养液浇透;
(8)将组培苗取出,自来水冲洗干净,避免伤根,栽植于穴中;
(9)将植入组培苗的插秧盘放入湿度为70~90﹪,遮阳网覆盖的大棚里,大棚遮阳率为40%-60%,两侧自然通风,两周后,移栽到苗圃中。
2.根据权利要求1所述龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法,其特征在于,所述步骤1-2在温度为24±1℃的培养室中暗培养。
3.根据权利要求1所述龙牙楤木组培苗的高效诱导及移栽方法,其特征在于,所述步骤3-6在温度为24±1℃,光周期是明12h/暗12h的培养室中培养。
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