菘藍組培再生體系的建立

摘要：以菘藍（Isatis indigotica）無菌苗的葉片和葉柄為外植體，分別接種到添加不同生長調(diào)節(jié)劑濃度的MS培養(yǎng)基上，研究不同生長調(diào)節(jié)劑配比對菘藍愈傷組織誘導與分化的影響，建立菘藍組培再生體系。結果表明，葉片是菘藍愈傷組織形成的最佳外植體，菘藍愈傷組織誘導的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L，愈傷組織分化的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L。以1/2MS培養(yǎng)基添加0.1 mg/L NAA可使再生植株的生根率達到92.3%。

關鍵詞：菘藍（Isatis indigotica）；無菌苗；培養(yǎng)基；愈傷組織；再生植株

中圖分類號：S567.1+9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3716-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.044

Abstract： To study the effects of growth regulator on callus induction and differentiation，so that establish tissue culture regeneration system of Isatis indigotica，the leaves and petioles of Isatis indigotica aseptic seedings were cut and inoculated on MS medium supplemented with different growth regulator. The results showed that the leaf is the optimum explant for callus formation of Isatis indigotica and the optimum medium for callus induction and differentiation is MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L，MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L，respectively. When the shoots were cultured on 1/2MS medium supplemented with 0.1 mg/L NAA， the rooting rate could reach 92.3%.

Key words： Isatis indigotica； aseptic seedling； medium； callus； regenerated plant

菘藍（Isatis indigotica Fort，2n=14）是十字花科菘藍屬二年生草本植物，是一種用途較廣的中藥材[1]，多分布于河南、河北、北京、黑龍江、江蘇、甘肅等地[2]。其干燥根入藥，稱為板藍根，干燥葉入藥，稱為大青葉[3]。菘藍中含有靛藍、靛玉紅、蒽醌類、β-谷甾醇和多種氨基酸，具有清熱解毒、涼血利咽、抗病毒細菌的作用[4]，同時，在防治流感、乙肝、流行性腮腺炎等病毒性疾病方面有著廣泛的應用[5]。菘藍中的成分靛玉紅能有效遏制腫瘤，對治愈慢性粒細胞白血病有一定療效[6]；靛紅是單胺氧化酶的抑制劑[7]。菘藍多糖能加強人體的免疫功能[8]。此外，板藍根在預防嚴重急性呼吸綜合征（SARS）方面發(fā)揮著很大作用[9]。Yang等[10]從菘藍根中提取的抗病毒成分Clemastanin B可以抵抗人類和禽流感病毒和乙型病毒。Shan等[11]的研究表明，從菘藍根中提取的α-葡聚IIP-A-1是一種有效的輔助性和治療性疫苗的候選佐劑。Yang等[12]從菘藍根中提取出3種新的吲哚類生物堿，對一氧化氮產(chǎn)生具有抑制作用。Liu等[13]從菘藍根中提取出7種具有抗流感病毒和柯薩奇病毒活性的物質(zhì)-糖苷雙吲哚類生物堿。在菘藍的遺傳轉(zhuǎn)化方面，許鐵峰等[14]用根癌農(nóng)桿菌EHA105轉(zhuǎn)化獲得轉(zhuǎn)bar基因的四倍體菘藍植株。唐俊等[15]用根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化獲得草甘膦抗性的菘藍植株。Xiao等[16]用含有bar基因作為篩選標記基因的根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化菘藍，獲得的轉(zhuǎn)Bt Cry1Ac和半夏凝集素（Pta）基因的四倍體菘藍增強了對蛾和蚜蟲的抗性。再生體系的建立是植物遺傳轉(zhuǎn)化的前提，需進行愈傷組織的誘導。研究者利用子葉[17]、下胚軸[17]、葉片[18，19]、葉柄[18]、上胚軸[20]為外植體研究了不同生長調(diào)節(jié)劑及組合對菘藍愈傷組織誘導的影響。

本研究以菘藍無菌苗作為培養(yǎng)材料，研究不同生長調(diào)節(jié)劑組合對菘藍愈傷組織誘導和分化的影響，探討菘藍組培再生體系的建立，以期為菘藍快速繁殖和高產(chǎn)栽培，高效益、規(guī)模化生產(chǎn)提供技術支持，為菘藍細胞的大規(guī)模培養(yǎng)以及靛玉紅、靛藍等重要成分的產(chǎn)業(yè)化應用提供原材料，為菘藍遺傳轉(zhuǎn)化提供必要基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

顆粒飽滿、大小基本一致、無病斑的菘藍種子無菌條件下培養(yǎng)所得的實生苗。

1.2 試驗方法

將挑選出的菘藍種子先用自來水清洗，再用無菌水浸泡4 h，轉(zhuǎn)移到超凈工作臺中進行消毒處理。用無菌水沖洗種子5次，再用75%的乙醇溶液表面消毒30 s，無菌水沖洗2次，然后用10%的NaClO溶液浸泡20 min，無菌水沖洗5次；最后，用無菌濾紙吸干種子表面的水分后，接種于MS基本培養(yǎng)基進行培養(yǎng)以獲得無菌苗。

挑選長勢較好的無菌苗葉片與葉柄作為外植體，將幼嫩葉片切成面積為1～2 cm2的小塊并使葉片正面朝上，將葉柄切成長度為1～2 cm的小段，分別接種于添加不同生長調(diào)節(jié)劑濃度組合的MS培養(yǎng)基上（表1），每個處理5瓶，每瓶接種3個。MS基本培養(yǎng)基均添加蔗糖30 g/L，瓊脂7.0 g/L，pH 5.8，高壓蒸汽滅菌。25 ℃下進行暗培養(yǎng)5 d，然后光照培養(yǎng)，光照強度1 800 lx，光照12 h/d。

2 結果與分析

2.1 愈傷組織的誘導

2.1.1 不同外植體對愈傷組織誘導的影響 將葉片、葉柄兩種外植體分別接種到培養(yǎng)基中，在適宜的條件下連續(xù)培養(yǎng)。7 d后，葉片向上卷曲，外緣增厚鼓起，并形成綠色顆粒狀的愈傷組織；10 d后，葉柄兩端向上翹起、腫脹，形成淺黃色的愈傷組織；14 d后，統(tǒng)計愈傷組織誘導率，結果見表2。由表2可知，在相同的誘導條件下，葉片、葉柄愈傷組織的誘導情況有較大差異，葉片愈傷組織的平均誘導率較高，為72.6%；葉柄的相對低些，為57.8%，這可能是不同外植體內(nèi)源生長調(diào)節(jié)劑含量不同以及對外源生長調(diào)節(jié)劑和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收差異造成的。另外，兩種外植體上形成的愈傷組織質(zhì)量優(yōu)劣不同，葉片較優(yōu)。從多種因素考慮，菘藍誘導愈傷組織的最佳外植體是葉片。

2.1.2 不同生長調(diào)節(jié)劑濃度組合對愈傷組織誘導的影響 將葉片與葉柄兩種外植體分別接種于添加了不同濃度的6-BA和NAA的培養(yǎng)基上，葉片與葉柄在不同的培養(yǎng)基上愈傷組織的誘導率有所差異，其結果見圖1。由圖1可知，6-BA和NAA的交互作用，均可誘導葉片、葉柄形成愈傷組織，但誘導情況有明顯差異。將NAA的濃度從0.2 mg/L提高到0.5 mg/L時，兩種外植體愈傷組織的平均誘導率都得到提高，但繼續(xù)提高NAA濃度至1.0 mg/L，誘導率反而下降了。將6-BA的濃度從1.0 mg/L提高至2.0 mg/L的過程中，愈傷組織的平均誘導率呈現(xiàn)出下降趨勢，說明高濃度的6-BA不利于菘藍誘導形成愈傷組織。生長調(diào)節(jié)劑濃度組合為6-BA 1.0 mg/L、NAA 0.5 mg/L時，愈傷組織誘導率最高。

2.2 愈傷組織的分化

2.2.1 不同外植體形成愈傷組織的分化情況 在適宜條件下，連續(xù)培養(yǎng)愈傷組織，可以分化出不定芽。對于葉片、葉柄兩種外植體而言，愈傷組織的分化情況有較大差異，其結果見表3。從愈傷組織分化率、不定芽出現(xiàn)的時間、分化情況3個方面因素綜合考慮，菘藍葉片誘導形成的愈傷組織的分化情況較葉柄好。

2.2.2 不同生長調(diào)節(jié)劑濃度組合對愈傷組織分化的影響 6-BA與NAA的不同濃度組合，對菘藍愈傷組織的分化有著不同的作用效果，結果見表4。由表4可知，生長調(diào)節(jié)劑對愈傷組織分化成苗起著至關重要的作用，不同的生長調(diào)節(jié)劑配比對兩種外植體愈傷組織的分化情況有顯著差異。當固定6-BA濃度時，將NAA的濃度由0.2 mg/L提高到1.0 mg/L，兩種外植體愈傷組織的分化率都得到了提高，最適合愈傷組織分化的NAA濃度為1.0 mg/L。將6-BA濃度由1.0 mg/L提高到1.5 mg/L時，愈傷組織的分化率得到提高，但如果繼續(xù)提高6-BA濃度至2.0 mg/L時，愈傷組織的分化率降低了，可能是因為生長調(diào)節(jié)劑含量太高，抑制了芽的分化。由此可見，6-BA為1.5 mg/L與NAA為1.0 mg/L的激素濃度組合是誘導愈傷組織分化的最佳濃度組合。

2.3 不同生長調(diào)節(jié)劑濃度組合對葉片直接分化的影響

6-BA與NAA的不同生長調(diào)節(jié)劑配比，可使葉片先誘導出愈傷組織，并在愈傷組織上分化出不定芽。有些葉片并沒有形成愈傷組織，而是在葉片的切口處直接分化出不定芽。6-BA與NAA的不同生長調(diào)節(jié)劑配比對菘藍葉片分化的影響見表5。由表5可知，6-BA 2.0 mg/L與NAA 0.2 mg/L的生長調(diào)節(jié)劑濃度組合，可使葉片的出芽率最高。

2.4 生根誘導

待不定芽長到一定高度（2～3 cm）后，選擇長勢好、健壯的芽，轉(zhuǎn)移到生根培養(yǎng)基中使其分化生根，連續(xù)培養(yǎng)20 d后，統(tǒng)計生根率，結果見表6。1/2MS培養(yǎng)基添加0.1 mg/L的NAA對菘藍的生根有顯著作用，不定根的誘導率高達92.3%，說明低濃度的NAA有利于植株生根。

2.5 組培再生

將菘藍葉片和葉柄分別接種在愈傷組織誘導培養(yǎng)基MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L，可形成愈傷組織，將愈傷組織接種在MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1 mg/L的分化培養(yǎng)基上，逐漸形成不定芽并發(fā)育成具有莖葉的小植株。移入1/2MS+NAA 0.1 mg/L的生根培養(yǎng)基中，20 d開始生根，逐漸發(fā)育為再生植株（圖2、圖3）。

2.6 馴化移栽

當根的長度達到2～3 cm時，揭開組培瓶上的封口膜，煉苗3 d后，小心取出菘藍苗，用清水輕輕沖洗根部，洗掉根部攜帶的瓊脂塊，再用吸水紙吸掉根部的水，最后移栽到花盆中培養(yǎng)，成活率可達到85%以上。

3 小結與討論

植株再生體系的建立是植物組織培養(yǎng)的一個重要應用，影響菘藍組培再生體系建立的因素有多種，主要包括生長調(diào)節(jié)劑的種類與濃度、外植體的生理狀態(tài)、接種方式、光照條件和培養(yǎng)溫度等。菘藍再生體系具有獨特之處，當6-BA與NAA配合使用時，可先由外植體誘導形成愈傷組織，再分化出不定芽；同時，還能不經(jīng)過愈傷組織誘導階段，直接于葉片切口部位分化出芽，這種直接器官發(fā)生途徑為菘藍快速繁殖提供了一條新的途徑。

以菘藍無菌苗作為培養(yǎng)材料，以菘藍葉片和葉柄為外植體，初步建立了菘藍組培再生體系。菘藍愈傷組織誘導的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.0 mg/L+ NAA 0.5 mg/L，愈傷組織分化的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L。最佳生根培養(yǎng)基為1/2MS培養(yǎng)基添加0.1 mg/L NAA。

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