一种两面针再生苗的组培培养基和培养方法与流程

文档序号:12072576阅读:500来源:国知局

本发明涉及组织培养技术领域,更具体地,涉及一种两面针再生苗的组培培养基和培养方法。



背景技术:

两面针(Zanthoxylum nitidum (Roxb.) DC.)为芸香科花椒属植物,具有很高的药用价值,其干燥根入药,为我国南方地区常见中药,1977年开始被收入《中国药典》。两面针具有行气止痛、活血化瘀、祛风通络之功效。其中的氯化两面针碱可以抗肝癌和乳腺癌;两面针还是牙膏工业的原料。两面针分布于我国南方各省,生于山野坡地灌木丛中。两面针分布虽然广阔,但资源并不丰富。由于两面针用量巨大,其野生资源几近枯竭,市场上两面针药材的伪品因此也较多。恢复两面针的资源首先需要种苗。可以通过种子萌发、扦插繁殖和组织培养获得种苗。组织培养的研究集中在两面针的快速繁殖,即采用带腋芽的茎段为外植体,通过丛生芽的诱导来实现增殖,但这些方法的繁殖系数较低。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种两面针再生苗的组培培养基。

本发明的第二个目的是提供一种两面针再生苗的组培方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的:

6-糠基氨基嘌呤在两面针组织培养中的应用,所述6-糠基氨基嘌呤在培养基中的浓度为0.2~6 mg/L。

发明人研究发现在两面针中加入6-糠基氨基嘌呤(又名激动素,简称KT)可诱导出两面针愈伤组织,利用愈伤组织进行组织培养,可提高增殖系数,实现快速繁殖。

发明人研究发现,两面针组织培养较为复杂,外植体在诱导长成愈伤组织后,不同生长阶段所需的生长物质的种类和含量显著不同,因此本发明提供了一套从愈伤组织诱导到生根的培养基,即提供一种两面针再生苗的组培培养基,包括愈伤组织诱导培养基、芽分化培养基、芽增殖培养基和生根培养基;所述愈伤组织诱导培养基为MS+1.0~4.0 mg/L KT+1.0~2.0 mg/LNAA;所述芽分化培养基分为第一次芽分化培养基和第二次芽分化培养基,所述第一次芽分化培养基为MS+1.0~4.0 mg/L KT+0.1~0.2 mg/L IBA,所述第二次芽分化培养基为MS+2.0~6.0 mg/L KT+0.2 mg/L IBA或者MS+2.0~6.0 mg/L KT+0.4~0.8 mg/L NAA;所述芽增殖培养基为MS+2.0~4.0 mg/L KT+0.8 mg/L IBA或者MS+2.0~4.0 mg/L KT+0.4~0.8 mg/L NAA;所述生根培养基为1/2MS+0.2~2.0 mg/L KT+1.0 mg/L IBA。

优选地,所述愈伤组织诱导培养基为MS+4.0 mg/L KT+2.0 mg/LNAA;所述芽分化培养基为MS+6.0 mg/L KT+0.2 mg/L IBA;所述芽增殖培养基为MS+4.0 mg/L KT+0.8 mg/L NAA;所述生根培养基为1/2 MS+0.2 mg/L KT+1.0 mg/L IBA。

本发明还提供一种两面针组织培养的方法,包括以下步骤:

(1)以两面针无根苗的茎段为外植体,进行愈伤组织的诱导;所述愈伤组织诱导培养基为MS+1.0~4.0 mg/L KT+1.0~2.0 mg/LNAA;

(2)将愈伤组织在分化培养基中分两次进行分化培养,以得到带芽愈伤组织;所述第一次芽分化培养基为MS+1.0~4.0 mg/L KT+0.1~0.2 mg/L IBA,所述第二次芽分化培养基为MS+2.0~6.0 mg/L KT+0.2 mg/L IBA或者MS+2.0~6.0 mg/L KT+0.4~0.8 mg/L NAA;

(3)将带芽的愈伤组织在芽增殖培养基中培养,以获得更多的再生芽,并改善芽的质量;所述芽增殖培养基为MS+2.0~4.0 mg/L KT+0.8 mg/L IBA或者MS+2.0~4.0 mg/L KT+0.4~0.8 mg/L NAA;

(4)将所得芽从基部切下,转接到生根培养基中诱导生根;所述生根培养基为1/2 MS+0.2~2.0 mg/L KT+1.0 mg/L IBA。

优选地,步骤(1)、(2)、(3)、(4)的培养条件均为:温度23~27℃,相对湿度40%~60%,光照强度为32.5~34.5 μmol·m-2·s-1,光周期为光照与黑暗时间各半。

优选地,步骤(1)的两面针无根苗的茎段的获得方法为:取带腋芽的两面针的幼嫩茎段,消毒后,再接种于MS+1.0~2.0 mg/L KT+0.2~0.4 mg/L NAA培养长成3~4cm的无根苗,再截取无根苗的茎段即可。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

本发明以两面针无根苗的茎段为外植体,在含有适宜激素配比的MS培养基上诱导愈伤组织形成;采用先诱导分化,再提高分化率和改善芽的质量的策略,诱导芽的分化,经生根诱导后获得两面针再生苗。本发明建立了经过愈伤组织阶段获得再生苗的组织培养体系,本发明采用了先提高芽分化率,再改善芽的质量的方案,从而获得了高繁殖系数且质量好的种苗,现有通过丛生芽的诱导来实现增殖的方法的增殖系数为2.4~3.6,本发明的方法两面针的繁殖系数达到5.0,高于快速繁殖方法的繁殖系数,如果继代培养愈伤组织1次,则繁殖系数加倍到10.0,如果继代培养愈伤组织2次,则繁殖系数为20.0,这是快速繁殖方法没有的优势,本发明所述培养基和培养方法为大量种植两面针奠定基础。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的简单修改或替换,均属于本发明的范围;若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

植物材料:两面针无根苗茎段。带腋芽的两面针幼嫩茎段采自广州中医药大学药用植物园,用70%乙醇浸泡30秒,再用0.1%HgCl2浸泡8分钟,用0.5%NaClO浸泡10分钟,最后用无菌水冲洗3次,接种于MS+2.0 mg·L-1 KT+0.4 mg·L-1 NAA中培养,12天后开始生长,约12周后可长成3~4 cm的无根苗。

以MS培养基为基础培养基,添加蔗糖30 g·L-1,卡拉胶8.0 g·L-1,pH5.8~6.0作为基础培养基。植物生长物质包括α-萘乙酸(α-naphthalene acetic acid,NAA)、吲哚丁酸(indole-3-butyric acid,IBA)、6-糠基氨基嘌呤(kinetin,KT)。

愈伤组织诱导率:分别在茎段愈伤诱导培养第10、20、30天,观察愈伤组织生长情况,统计诱导率(诱导率=(出愈外植体数/接种外植体总数)×100%)。

愈伤组织分化率:愈伤组织分化培养4周或8周,统计愈伤组织分化率(分化率=(分化出芽的愈伤组织块数/接种的愈伤组织总块数)×100%)。

芽增殖系数:芽分化培养8周后,转接至增殖培养基中培养。培养4周或8周统计芽增殖系数(芽增殖系数=全部增殖芽数/接种芽数)。

生根率:生根培养8周,统计生根率(生根率=(生根的芽数/接种的芽数)×100%)。

实施例1

一、愈伤组织的诱导

在无菌条件下将无根苗的茎切成约6 mm的小段,水平放置在愈伤组织诱导培养基的表面(愈伤组织诱导培养基的组成具体见表1);每瓶接种3段;每种培养基各接种25瓶。培养条件:温度(25±2)℃,相对湿度40%~60%,光照强度为(33.6±0.7)μmol·m-2·s-1,光周期为光照与黑暗时间各半,一个月继代1次。

两面针茎段在三种不同植物生长物质组合构成的诱导培养基(A1、A2、A3培养基由基础培养基和表1中的植物生长物质组成,其中基础培养基的含量相同)中都能产生愈伤组织,说明适当浓度的KT和NAA能够诱导产生愈伤组织。比较三种培养基产生愈伤组织的效果,在A3培养基中的诱导率最高,达到74.84%;其次是A1培养基,诱导率为66.84%;最差的是A2培养基,诱导率只有58.76%。产生的愈伤组织的质量也有不同,在A3和A1上产生的愈伤组织的颜色是淡黄色、颗粒状、质地疏松而且湿润的;而在A2上产生的愈伤组织的颜色是淡黄色、块状、质地干硬的;因此A3和A1培养基上产生的愈伤组织比较适宜作为愈伤组织分化的材料,由于A3培养基上的诱导率最高,所以选取A3培养基诱导的愈伤组织进行分化实验。

二、愈伤组织的分化

将继代1次,在A3培养基中诱导的愈伤组织块切成5 mm×5 mm大小,接种于分化培养基中(表2,培养基B1、B2、B3由基础培养基和表2的植物生长物质组成,其中基础培养基的含量相同),每瓶接种4块,每种培养基各接种50瓶。培养1个月后,将在培养基B3上产生的愈伤组织再转移到另4种分化培养基中培养(表3),每个培养皿接种8块,每种培养基各接种12个培养皿。培养条件:温度(25±2)℃,相对湿度40%~60%,光照强度为(33.6±0.7)μmol·m-2·s-1,光周期为光照与黑暗时间各半。

结果见表2。在培养基B1中没有芽的分化。而在培养基B2和B3上可以分化出芽,但分化率低,只有4.50%和12.50%,每块愈伤组织的芽平均数为1.00和1.30。在培养基B1上没有分化出芽的原因可能是KT的浓度太低。从表2的结果可以看出,三种培养基中,含4 mg/L KT+0.2 mg/L IBA的B3培养基对愈伤组织分化有一定的效果,但效果还不够理想。为了进一步提高芽的分化率,将在B3进行过分化培养的不含芽的愈伤组织,转移到其他四种分化培养基中继续进行芽的分化培养(表3,B3、B4、B5、B6由基础培养基和表3的植物生长物质组成,其中基础培养基的含量相同)。

从表3结果可以看出,四种含植物生长物质组合的培养基都可以促进芽的分化,在培养基B4中的愈伤组织的分化效果较好,芽分化率为36.46%,显著高于在其它三个培养基中的分化率,且每块愈伤组织的平均芽数达到3.30。在培养基B3、B5和B6的中的愈伤组织芽分化率分别为20.83%、16.67%和23.96%,它们之间没有显著性差异。四种培养基中,B4的KT含量最高,分化出的芽较小、颜色偏黄、叶片细小,说明芽的质量较差。因此表3的结果表明,高浓度的KT对芽的分化有利,但KT的浓度太高,会使芽的质量变差。

综合表2和表3的结果分析,在芽分化培养中,除了KT的浓度不能过低外,生长素的浓度对芽的分化率也有影响,在KT浓度相同的处理中,生长素浓度高,则有芽分化率高的趋势。另外,表3的B3培养基的芽分化率高于表2中的B3培养基的芽分化率,原因可能是表3的愈伤组织的培养时间较长。

三、芽的增殖

将来自分化培养基B4的带芽愈伤组织转接到芽增殖培养基中(表4),每个培养皿接种6块愈伤组织,每块愈伤组织带1~2个芽,每种培养基各接种8个培养皿。4周后继代1次,接种到培养瓶中,每瓶接种3块带1~2个芽的愈伤组织,每种培养基各接种16瓶。培养条件:温度(25±2)℃,相对湿度40%~60%,光照强度为(33.6±0.7)μmol·m-2·s-1,光周期为光照与黑暗时间各半。

B4培养基中芽的分化率明显高于其它培养基,但芽的质量较差,可能的原因是B4培养基的KT浓度过高。为了获得高的芽分化率而又得到好质量的芽,将B4培养基上的芽重新转接到低KT浓度的B3、B5和B6培养基中进行增殖培养。结果见表4。从表4可以看出,培养4周和8周后,芽增殖效果最好的是B6培养基,其芽增殖系数分别是3.33(培养4周)和5.00(培养8周)。其次是B3培养基,培养4周和8周后,芽增殖系数分别是2.66和3.50。增殖系数较高的这两个培养基的KT浓度都是4.0 mg·L-1,它们的芽生长速度较慢,芽稍短,但芽的颜色较绿,说明芽的质量是好的。B5培养基上的增殖效果最差,它的KT浓度为2.0 mg·L-1。所以,在增殖培养中,KT的浓度过低不利于芽的增殖。

比较B5和B6培养基中的植物生长物质组成,它们的KT与NAA的浓度比值都是5,但两者芽的增殖效果却不同,这说明当细胞分裂素和生长素比值相同,而它们的绝对浓度不同时,芽的分化能力也有差异,也就是说,芽的分化能力不但受细胞分裂素与生长素的比值的影响,还受两种激素的绝对浓度影响。4.0 mg·L-1 KT和0.8 mg·L-1 NAA的生长物质的组合更有利于芽的增殖。

四、生根培养

增殖培养后,将来自培养基B6的高于2 cm的芽块(带少量愈伤组织)转接到1/2 MS培养基中进行生根诱导(表5),每瓶接种4块愈伤组织,每块带1~3个芽,每种培养基接种20瓶。培养条件:温度(25±2)℃,相对湿度40%~60%,光照强度为(33.6±0.7)μmol·m-2·s-1,光周期为光照与黑暗时间各半。

取生长在B6培养基中高于2 cm的芽进行生根培养。培养4周后发现芽下部开始分化形成根。培养8周后的生根情况见表5。三种生根诱导培养基(C1、C2、C3培养基由基础培养基和表5的植物生长物质组成,其中基础培养基的含量相同)中,生根效果较好的是C1和C2,它们的生根率分别是66.75%和46.85%,根多且长;而C3培养基的生根率较低,为25.30%,根也较短。表5的结果表明,随着KT浓度的升高,生根率下降。生根诱导最好的培养基是C1。

五、炼苗与移栽

将在C1培养基中获得的再生苗进行锻炼。把培养瓶放置在室内靠窗处接受散射的自然光照射3天,然后打开培养瓶盖,在相同位置又放置3天。之后取出再生苗,用清水洗净植株基部的培养基,移栽到含1/3砂、2/3土的培养基质中。除了注意在苗期时遮荫外,不需要特别护理。移栽后的两面针幼苗生长良好,移栽成活率为91%。

对比例1

实验方法同实施例1,唯一不同的是:实施例1的步骤一中愈伤组织诱导培养基中不含有KT,其诱导率为1.34%~5.31%。

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