植物生長調節物質對成熟紅松合子胚愈傷組織誘導的影響

曹焱，孟慶峰，刁秋實，張文達，劉剛

(1.黑龍江省林業科學研究所，哈爾濱150081；2.黑龍江省林業科學院；3.黑龍江省林副特產研究所)

植物生長調節物質對成熟紅松合子胚愈傷組織誘導的影響

曹焱1，孟慶峰2，刁秋實1，張文達1，劉剛3*

(1.黑龍江省林業科學研究所，哈爾濱150081；2.黑龍江省林業科學院；3.黑龍江省林副特產研究所)

誘導成熟紅松合子胚愈傷組織的關鍵，是選擇正確的誘導培養基以及適宜濃度及配比的生長調節物質。結合松柏類針葉樹種體胚發生文獻，從7種基本培養基中篩選出LM培養基為最佳誘導培養基；在植物生長調節物質的篩選中，2,4-D優于NAA；LM+2 mg/L 2.4-D+(0～0.5)mg/L 6-BA可以誘導出更多的Ⅱ型有效愈傷組織；LM+2mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA的誘導培養基中加入0.5mg/L KT或0.5mg/L TDZ，可顯著提高有效愈傷組織的誘導率(75.7%)。

紅松合子胚；生長調節物質；有效愈傷組織

紅松是溫帶地帶性頂級群落——闊葉紅松林的建群樹種，同時是我國乃至東亞地區極其重要的優質珍貴用材樹種和堅果經濟林樹種，其生態學上、經濟學上和社會學上的重要地位無可替代。紅松愈傷組織培養到現在為止，國內外相關研究實例報道較少，但少數實例證明此種培養方式可行。本實驗探討了基本培養基的篩選，植物生長調節劑的應用，以及組合對成熟紅松合子胚有效愈傷組織的誘導的影響，以便對后續發生提供技術支持基礎。

1 實驗材料和測定內容

本實驗均以完整成熟合子胚為外植體，培養基中均附加酸水解酪蛋白(CH)500mg/L，谷氨酰胺450 mg/L，蔗糖3%，瓊脂0.6%，pH值5.8。暗培養。

1.1 基本培養基的選擇

經研究者前期試驗觀察并結合文獻總結，選出7種初始誘導培養基LM、1/2 LM、LP、DCR、MSG、S、BM作為基本培養基，不加激素的基本培養基分別作為對照。表1為誘導培養基及激素組合。

表1 紅松合子胚誘導培養基及激素組合 mg·L-1

1.2 植物生長調節物質對紅松愈傷組織誘導的影響

1.2.1 分別添加0.5、1、1.5、2 mg/L NAA和2,4-D于同一種基本培養基中，比較兩種生長素對愈傷組織誘導的影響。

1.2.2 培養基中加入0、0.5、1、1.5、2 mg/L 2,4-D與0、0.5、1、2 mg/L 6-BA的不同組合，觀察不同組合的生長素和細胞分裂素對紅松愈傷組織誘導的影響。

1.2.3 在固定基本培養基和激素中分別加入0.1、0.5、1 mg/L KT、0.01、0.1、0.3、0.5 mg/L TDZ、0.1、0.3、0.5 mg/L ZT。比較其對紅松愈傷組織誘導的影響。

2 結果與分析

2.1 基本培養基的篩選

成熟胚置于LM、1/2 LM、LP、DCR、MSG、S、BM培養基中，每種培養基設兩種2,4-D濃度，誘導出愈傷組織率結果如圖1。7種不同基本培養基相同激素濃度愈傷誘導率差異不顯著(P<0.05)，但產生的愈傷組織形態及愈傷組織發育狀況各異。

圖1 7種培養基在不同2,4-D濃度下紅松合子胚愈傷組織誘導率

根據Arm strong標準，30 d左右定期觀察，LM培養基產生的愈傷組織多類似于Ⅱ型有效愈傷組織，具有透明鮮活絲狀和小顆粒狀的形態，因此將LM培養基作為初始誘導基本培養基。

2.2 NAA與2,4-D 組合對愈傷組織誘導效果

以LM為基本培養基，均添加0.5mg/L 6-BA，其他條件不變，分別加入不同濃度的NAA和2,4-D。圖2表明，使用NAA的誘導率明顯低于使用2,4-D的。較為適宜的誘導生長素為2,4-D，適宜濃度2 mg/L。

圖2 LM培養基中分別加入NAA和2,4-D對誘導紅松合子胚愈傷組織的差異

2.3 2,4-D與6-BA不同組合對愈傷組織誘導的影響

接種21 d后觀察，生長素2,4-D含量越高，愈傷組織量越大。但隨著2,4-D濃度的升高，褐化率也逐漸升高。2,4-D和6-BA的濃度配比影響著愈傷組織的形態，生長素2,4-D濃度大于細胞分裂素6-BA的濃度，且濃度差較大，誘導出多為透明、疏松、鮮活的有效愈傷組織；生長素濃度等于或小于細胞分裂素濃度時，促進胚的器官發生，多產生不定芽，不適宜愈傷組織的誘導；另外，生長素的初始濃度過低則不能誘導出有效愈傷組織。

因此初始誘導階段，應將生長素2,4-D的濃度置于2 mg/L，并附加0～0.5 mg/L 的6-BA。

2.4 添加其他激素對愈傷組織誘導效果

LM+2 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA為對照，分別加入不同濃度的KT、TDZ、ZT，接種60 d后記錄其有效愈傷組織分化狀況(期間接種30 d后按原有激素水平繼代一次)。從表2中可見，加入0.5 mg/L KT的誘導培養基有效愈傷組織誘導率高達75.7%，與其他培養基的差異顯著(P<0.05)。誘導出的愈傷組織多具備Ⅱ型有效愈傷組織的特征，在后面的繼代中，該種愈傷組織也表現出很強的分化增生能力，且不容易褐化死亡。ZT所產生的有效愈傷組織易干燥變硬，表明選用的ZT含量不適合有效愈傷的誘導；TDZ在0.5mg/L時誘導率很高，其誘導出的有效愈傷組織具有特殊的薄脆質感，在解剖鏡下觀察表面有胚柄伸出，以及小細胞團突起，疑似早期原胚團。這表明，TDZ對誘導胚性愈傷組織有一定促進作用，在添加適量TDZ的情況下有可能產生胚性愈傷組織并有希望獲得體細胞胚。試驗中產生的淡黃色疏松有效愈傷組織，分化旺盛，很可能是胚性愈傷組織，但處于分化過盛的徒長狀態，進一步培養不容易向體胚方向轉化。

綜上，誘導紅松的有效愈傷組織，應在加入適量生長素和細胞分裂素的同時，再加入一定濃度的KT或TDZ，這將會促進胚性愈傷組織的形成。

表2 2,4-D與6-BA不同濃度配比對紅松合子胚愈傷組織誘導情況

注：愈傷組織狀態為產生量較大記為+++,產生量一般記為++,只胚根處不明顯愈傷記為+；部分褐化記為+++,貼近培養基部分褐化記為++,胚根處褐化記為+。

表3 KT、TDZ、ZT對紅松合子胚愈傷組織的誘導情況

注：有效愈傷組織旺盛分化記為+++,分化量一般記為++,少量分化并褐化記為+。

3 結論

3.1 不同的培養基對有效愈傷組織的誘導效果不同，初始誘導應選用鹽濃度較高的LM培養基使外植體完全脫分化，反復繼代后可以產生有效愈傷組織；供試的其他培養基繼代后極少產生有效愈傷組織。

3.2 不同的激素組合和濃度配比對有效愈傷組織的誘導率影響不同，在紅松愈傷組織的誘導中，2,4-D是愈傷組織啟動的不可或缺的植物生長調節劑，其作用遠遠大于NAA；另外在LM + 2 mg/L 2,4-D + 0.5 mg/L 6-BA的誘導培養基中加入0.5 mg/L KT或0.5 mg/L TDZ，可顯著提高有效愈傷組織的誘導率(75.7%)。

[1]XY Li FH Huang EE Gbur,Jr. Effect of Basal Medium, Growth Regulators and Phytagel Concentration on Initiation of Embryo Genic Cultures from Immature Zygotic Embryos of Loblolly Pine (P. taeda) [J]. Plant Cell Reports. 1998, 17: 298-301.

[2]冷肖荀. 培養基類型對針葉樹離體培養的影響[J]. 河北林業科技, 2005 (6): 7-8.

[3]Von Aderkas and Peterson BV.Chirosiabetuleti(Ringdahl) (DipteraAnthomyiidae) A Gall-Former on the Ostrich FernMatteucciastruthiopteris, With Notes on Other Insect Fern Associates [J]. Proceedings of the Washington Entomological Society, 1987, 89: 532-547.

[4]趙曉敏. 興安落葉松胚性愈傷組織的誘導研究 [D].哈爾濱：東北林業大學, 2006: 19-26.

[5]韓碧文, 李穎章. 植物組織培養中器官建成的生理生化基礎[J]. 植物學通報, 1993, 10(2): 1-6.

[6]Bates S, Preece JE, Navarrete NE. TDZ Stimulates Shoot Organogenesis and Somatic Embryogenesis in White Ash (FraxinusamericanaL.) [J]. Plant CellTissue Organ Culture, 1992, 31: 21-29.

[7]王有菊，孫永存，初艷.紅松結實性狀優良無性系的選擇[J].林業科技，2014(1)：1-3.

Plant Growth Regulators Effect on Callus Induction from Mature Zygotic Embryos ofPinuskoraiensis

Cao Yan1,Meng Qingfeng2,Diao Qiushi1,Zhang Wenda1,Liu Gang3*

(1.Forestry Research Institute of Heilongjiang Province,150081;2.Heilongjiang Academy of Forestry;3.Forest By-product and Speciality Institute in Heilongjiang Province)

The induction key of callus from mature zygotic embryos ofPinuskoraiensisis to choose the right medium and the concentration ratio of growth regulators. Under the literature on conifers of conifer somatic embryos.Screened LM medium from 7 basic medium arguing that it was the best;in screening of plant growth-regulator substances, the author argues that 2,4-D is better than NAA. And the substances of LM+2mg/L 2,4-D+(0-0.5)mg/L 6-BA can induce more effective callus of type II. Add 0.5mg/L KT or 0.5mg/L TDZ to LM+2mg/L 2,4-D+0.5mg/L 6-BA induction medium, can significantly increase the effective induction frequency of callus.

Zygotic embryos ofPinuskoraiensis; Growth regulators; Effective callus

2015-03-16

省屬科研院所基本科研業務費專項

曹焱(1982-)，女，森林培育學碩士，助理研究員，主要從事森林培育相關技術及林木育種方面的研究工作；*

S791.247

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.03.004