白茅離體快繁體系的初步研究

張 霞，楊朝東

(長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025)

白茅離體快繁體系的初步研究

張 霞，楊朝東

(長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025)

以白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv.) 根狀莖為材料進行了離體快繁體系研究。結果表明：采用 75% 乙醇 20 s + 0.1% HgCl28 min + Tween-80 1～2 滴滅菌效果較好；芽誘導適宜的培養(yǎng)基為MS + BA 1.00 mg/L + NAA 0.05 mg/L；增殖培養(yǎng)以MS+BA 1.50 mg/L+NAA 0.05 mg/L為宜；生根以1/2MS + 0.05～0.50 mg/L IBA的培養(yǎng)基效果好。

白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv. ) ；外植體；離體培養(yǎng)

白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv. ) 又稱茅草、茅針，為禾本科白茅屬植物，適應性強[1]，因資源豐富、用途廣泛而倍受青睞。白茅葉片可制蓑衣、蓋屋頂、作飼料，還可作造紙原料和燃料，根莖含有三萜成分蘆竹素、白茅素等有效成分[2～4]可入藥；其根狀莖發(fā)達，在生長的地塊上盤根錯節(jié)，縱橫交錯，可防風固堤，還能生長于其它植物難以生長的純沙地上。目前，關于本屬植物生物學特性的研究，除一般外觀形態(tài)和部分生態(tài)學習性散見于各類植物分類學教科書與植物志[1]外，深入研究各項特征的報道少見[5]，對白茅資源利用和組織培養(yǎng)等方面的研究很少[6]。白茅主要以根狀莖進行無性繁殖，但自然種源有限，為保存其種質資源，更好地研究并利用其潛在價值，可利用組織培養(yǎng)方法建立植株再生系統(tǒng)。本研究以白茅根狀莖段為試驗材料，建立了一個白茅離體快繁的高頻率發(fā)生體系，以期為白茅的愈傷再生體系、遺傳轉化及無性系變異篩選奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

選取植株健壯、無病蟲害的白茅當年生根莖段。

1.2 方法

滅菌和初代接種材料均用肥皂水洗凈后于自來水下沖洗1～2 h，并截成2～3 cm左右的莖段。在超凈工作臺上用75%乙醇浸泡20 s，然后放入滴有1～2 滴Tween-80的0.1%的HgCl2溶液中消毒，每次消毒后都用無菌水沖洗4～5 次。消毒好的材料放在預先消毒過的濾紙上以吸去水分，切成0.2～0.5 cm長的根狀莖段，然后接入培養(yǎng)基中。滅菌采用5、8、12 min和17 min共4種不同的消毒時間。

初代培養(yǎng)和增殖培養(yǎng)均選擇附加不同激素水平BA和NAA的MS培養(yǎng)基；生根培養(yǎng)選擇附加不同濃度IBA的1/2MS培養(yǎng)基；芽的萌發(fā)、幼芽增殖和無菌苗生根的培養(yǎng)基均添加瓊脂粉7.0 g/L，蔗糖30 g/L及不同濃度的植物生長調節(jié)劑和其他營養(yǎng)附加成分。培養(yǎng)基保持121 ℃滅菌20 min，之前pH均調至5.8～6.0；培養(yǎng)條件均為(24±2) ℃、光照14 h、光照強度為1 000 lx左右。

2 結果與分析

2.1 材料消毒

采用75%乙醇20 s+0.1% HgC128 min處理的成活率最高達76.63%，0.1% HgCl217 min處理的成活率僅為52.33%；污染率隨著消毒時間的增長而逐漸降低，5 min與其它3 種之間差異顯著，17 min也與其它時間之間差異顯著，8 min和12 min無顯著差異(表1)。

表1 不同的消毒處理對白茅帶芽莖段成活率和污染率的影響Table 1 Effects of different sterilizing methods onthe percentage of survival and contaminated explants

注：實驗所用培養(yǎng)基為MS十BA 0.5 mg/L；同列不同字母表示Plt;0.05 水平下差異顯著;表3、表4同。

2.2 不同激素組合對芽萌發(fā)的影響

表2 不同濃度的BA與NAA對芽誘導的影響Table 2 Effects of different concentrationsof BA and NAA on shoot induction

注：芽生長狀態(tài)為：1、芽基部無愈傷，莖節(jié)間長，芽葉生長旺盛，色綠；2、芽基部無愈傷，莖節(jié)間稍短，芽葉生長旺盛，色綠；3、芽基部有愈傷或愈傷團大，莖節(jié)間長或短，芽葉生長旺盛，色綠；4、芽基部愈傷團大，莖節(jié)間長或短，生長較弱；5、芽基部愈傷團很大，莖節(jié)間短，植株矮小，水浸狀，失綠，玻璃化。表3同。

表3 不同濃度的BA與NAA對芽增殖的影響Table 3 Effects of different concentrations ofBA and NAA on shoot multiplication

將滅菌后的根狀莖段接種到芽誘導培養(yǎng)基中，結果見表2。在NAA濃度相同時，BA濃度1.0 mg/L時芽誘導率顯著高于0.5 mg/L與2.0 mg/L，而苗生長狀態(tài)及芽高度最理想。隨著BA濃度的增加誘導率升高，苗生長快有徒長趨勢，同時褐化現(xiàn)象加劇，對芽后期的生長存在明顯的抑制作用，且白化苗和玻璃化現(xiàn)象有加重的趨勢，故BA濃度在1.00 mg/L左右是最適合的萌發(fā)濃度。當BA濃度相同時，隨著NAA濃度的增加苗的愈傷情況加重，節(jié)間變短。從表2可以看出NAA 0.05 mg/L時最適合芽生長。結合芽萌發(fā)率和生長狀況來看，4號培養(yǎng)基最好，即BA 1.00 mg/L、NAA 0.05 mg/L時適合芽的誘導。

2.3 不同激素組合對試管苗增殖的影響

將芽萌發(fā)而來的高1 cm左右的試管無菌苗接種到不同的增殖培養(yǎng)基中。由表3結果可以看出，BA 1.50 mg/L和1.00 mg/L的增殖系數(shù)顯著高于BA 0.50 mg/L，且BA 1.00 mg/L與1.50 mg/L間的增殖系數(shù)無顯著差異。在一定范圍內，隨著BA濃度的增加，增殖系數(shù)增加，苗的高度也有所增加，但莖芽節(jié)間短，葉濃密面積小，嫩莖伸長生長緩慢，難于分切，生長1個月左右容易出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，這對于后續(xù)的繼代和生根都不利。不同濃度的NAA也顯著地影響芽的增殖系數(shù)，隨著NAA濃度的增加，節(jié)間變短，有少量生根現(xiàn)象，并出現(xiàn)黃化苗，說明NAA濃度的加大對芽的增殖有一定的抑制作用。根據(jù)LSD分析，NAA 0.05 mg/L的增殖系數(shù)顯著高于NAA 0.50 mg/L和1.00 mg/L，而NAA 0.50 mg/L與1.00 mg/L間差異也不顯著。

2.4 生根培養(yǎng)

將繼代培養(yǎng)3代以上的1 cm以上嫩莖接種在生根培養(yǎng)基中，一般10 d后嫩莖基部膨大，可觀察到乳白色根芽，30 d后統(tǒng)計生根系數(shù)、生根根數(shù)和生根長度(表4)。

在不加任何激素的1/2MS培養(yǎng)基中，白茅無性試管苗的生根能力較好，生根誘導率為50%左右，誘導的不定根數(shù)較少。當培養(yǎng)基中附加0.05～0.50 mg/L IBA時，試管苗的生根能力得到明顯改善，不僅生根率大幅提高，苗誘導的不定根數(shù)也明顯增加。當IBA的濃度為0.50 mg/L時，不僅可以提高試管苗的生根能力，還可促進其快速生長。不同生長素IBA的濃度對不定根的伸長生長并無顯著的影響，這可能是由于在含有生長素的培養(yǎng)基中，誘導的不定根數(shù)較多，平均后顯示不出長度優(yōu)勢，或是培養(yǎng)時間較短，差異尚未完全顯現(xiàn)。

表4 IBA對嫩莖生根的影響Table 4 The effect of IBA on tender tip rooting

注：苗生長狀態(tài)為：1、地上部分生長健壯，主根明顯；2、生長健壯，主根明顯，較細；3、地上部分生長較弱，主根較明顯，苗基部愈傷組織較多；4、地上部分生長弱，無效根多、粗，苗基部愈傷組織多。

3 討論

本研究表明，白茅根狀莖的誘導、增殖和生根等受實驗材料、消毒時間和培養(yǎng)基成分等諸多因素的制約和影響。

取自室內盆栽的外植體帶菌量少、污染率降低[7]。采用生長季節(jié)中的地上與地下部分相接處的根狀莖，通常細胞分裂旺盛、生長勢旺，易成活。材料消毒時間過長，污染率雖低，但褐死嚴重；而消毒過短，盡管褐死降低，但污染率偏高。3月份采集的根狀莖段，以75%乙醇20 s和0.1%升汞8 min消毒效果最理想。

生長素與細胞分裂素的比值對離體器官的調控起著關鍵性的作用[8 ]，同時激素之間也有一定的協(xié)同作用。在含有BA的培養(yǎng)基中添加IBA，芽的分化率明顯提高。一般來說，比值低有利于芽的分化，比值高有利于根的分化。芽的誘導和增殖培養(yǎng)中，在一定范圍內，隨著BA濃度的增加，誘導芽的節(jié)間變短，芽的數(shù)目增多；當BA的濃度增加到1.50 mg/L時，芽黃化現(xiàn)象增多，玻璃化現(xiàn)象加重。而NAA在一定濃度范圍內，芽的數(shù)目增多，但當濃度增加到1.00 mg/L后，隨著濃度的增加，黃化和玻璃化現(xiàn)象嚴重，芽苗不能生長。增殖培養(yǎng)中，NAA濃度增加到1.00 mg/L后，繼續(xù)增加濃度，產(chǎn)生一定數(shù)量的不定根。

添加一定濃度的激素對生根有促進作用，本研究的結果也表明添加IBA的培養(yǎng)基生根比不添加激素的效果要好，同時IBA不宜過高也不宜過低。過高會出現(xiàn)莖段基部產(chǎn)生大量愈傷組織，抑制發(fā)根抽莖,過低會出現(xiàn)莖段基部不發(fā)根或生根條數(shù)少的現(xiàn)象。而適當濃度的IBA不僅發(fā)根長根速度快,而且生長粗壯，側根多，呈白色。經(jīng)試驗白茅1/2MS+IBA 0.50 mg/L為佳。

[1]中國科學院中國植物志編委會．中國植物志[第十卷第二分冊]．北京：科學出版社，1997.31～33.

[2]于慶海，楊麗君，孫啟時，等.白茅根藥理研究[J].中藥材，1995，18(2)：88～90.

[3]呂世靜，黃瑰蓮，何 德，等．白茅根對小鼠IL-2和T細胞亞群變化的調節(jié)作用[J]．中國中藥雜志，1996，21(8)：488～489.

[4]薛永鋒，田 楨.白茅根治療癌癥晚期發(fā)熱109例分析[J].張家口醫(yī)學院學報，2001，18(2)：20.

[5]冷 琴，楊雅玲．國產(chǎn)白茅屬Imperatacyrillo(禾本科)部分生物學特性的研究[J]．南京大學學報(自然科學版)，2002，38(5)：704～705.

[6]姜長陽，寧淑香.白茅的組織培養(yǎng)及植株再生[J].植物生理學通訊，2001，37(2)：132～133.

[7]王利民，周 毅，陳龍友，等.植物組織培養(yǎng)中消毒劑的運用[J].貴州師范大學學報(自然科學版)，2002，20(1)：15～17.

[8]吳月燕，陶偉芳．葡萄離體培養(yǎng)及快速繁殖[J]．浙江林學院學報，2001，18(2)：188～192.

2009-05-20

張 霞(1980-)，女，湖北天門人，農(nóng)學碩士，助教，研究方向為茶學、恢復生態(tài)學.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.03.015

Q813.1;Q949.71+4.2

A

1673-1409(2009)03-S047-03