综述凤梨科植物的离体培养.docx

凤 梨 科 植 物 的 离 体 培 养 (综述)洪燕萍 林顺权林庆良福建农林大学 亚热带果树研究所 福建福州 350002摘 要 本文主要从快速繁殖育种探索和种质保存三个方面介绍凤梨离体培养研究的进展并简要介绍其他凤梨科植物离体培养的研究概况在此基础上对一些问题进行探讨并提出展望关键词 凤梨凤梨科离体培养快速繁殖育种种质保存中图分类号 S688.3; Q943.1 文献标识码A 文章编号1009-7791(2001)02-0070-05germplasm preservation凤梨科植物有 60 个属2 000 多个种其中凤梨属主要作为水果种植剑凤梨属铁兰属等近十个属作为观赏花卉种植凤梨属有个种具经济栽培价值的只有凤梨一种(AnanasComosus)1 凤梨是世界第三大热带水果除食用外其蛋白水解酶已被应用于皮革制造食品工业医药卫生等领域2 生物技术的应用也集中于此本文主要从快速繁殖育种探索和种质保存三个方面介绍凤梨离体培养研究的进展1 快速繁殖Aghion 和Beauchesue3首次报道以凤梨冠芽为材料进行快速繁殖此后国内外陆续报道了一些不同外植体的快速繁殖如冠芽裔芽腋芽果实叶片幼胚等1.1 芽的离体培养凤梨的快速繁殖主要以冠芽为外植体各种芽灭菌后置于添加不同生长调节剂的培养基中经愈伤组织或芽形成小植株Wakasa 等4以休眠腋芽小冠芽小裔芽进行培养在MS + 肌醇100mg/L 以下培养基添加物单位均为mg/L + 3%蔗糖基础上添加NAA 2.0 和2001,30(2):70-74.Subtropical Plant Science第2 期洪燕萍 等凤梨科植物的离体培养综述 71BA 2.0 得到球状体(一类特殊愈伤组织) 转至仅含BA 2.0 的培养基上长成苗再移至不含激素的培养基上生根Mathews 等5将腋芽置于MS + NAA 1.8 + IBA 2.0 + KT 2.1 中进行固体培养8 10 周后获得增殖芽将芽转至液体培养基MS + NAA 5.4 + IAA 5.1 + KT 2.1 中震荡培养促进增殖,再转到MS + NAA 0.18 固体培养基上生根Zepeda 等6将腋芽置于MS +25%CW(椰乳)液体中转动培养(1r/5min) 并隔2 周将外植体转移到1/2 MS + 25%CW 中进行中间培养2 个月后获得带5 8 片叶单独生长的新芽在1/2 MS + BA 0.5 或1.0 培养基中继代可长出3 个以上腋生新芽同样培养基上继代4 次增殖再转移到1/2 MS 固体培养基上12 个月后至少可从1 个冠芽繁殖出5 000 株小苗1.2 叶的离体培养叶的离体培养通常是经愈伤组织分化成苗林惠端等7将冠芽基部叶切段培养于含2,4-D 2.0KT 1.0 或2,4-D 4.0KT 2.0 的MS 培养基中可诱导愈伤组织充分成熟叶肉较厚的叶片基部可获较高的诱导率愈伤组织转移到1/2 MS(铁盐为2 倍) + NAA 1.0 + 活性炭0.5% + 蔗糖2% 可分化出根系发达的绿苗将大苗移植而带少量愈伤组织的小苗用于继代增殖每40 45d 继代一次以25 30 倍的几何级数增殖Mathews 等5从无菌小植株上切取完整叶子置于MS + NAA 1.8 + IBA 2.0 + KT 2.1(或BA 2.2)培养基中培养则在外植体切端增生愈伤组织并于其上分化成芽BA 比KT 诱导出更多的芽1.3 果实的离体培养以果实进行离体培养也是经由愈伤组织再分化出芽苗 吴昭平等8以幼果果肉培养于MS + BA 2.0 + NAA 2.0 的培养基中7 15d 内诱导出团状愈伤组织生长15d 的愈伤组织转移至1/2 MS + BA 0.5 + IBA 1.0 + NAA 0.5 + 蔗糖 2%的培养基上半个月后即见绿芽分化移至1/2 MS + NAA 0.5 + BA 0.1 + 蔗糖 1%培养基中生根壮苗Wakasa 等4将果肉置于MS +肌醇100 + 蔗糖 3% + NAA 0.2 2.0 + BA 1.0 培养基上培养时薄片边缘出现五种类型团状组织其中节状体生长最旺盛在NAA 2.0 + BA 1.0 的培养基上长大后转移至NAA2.0 + BA 2.0 或高于2.0 的培养基上开始分化形成茎在NAA 1.0 的培养基上只形成根除节状体形成茎叶外其他几类团状组织均未能分化出苗1.4 种子的离体培养种子离体培养通常用于杂交苗的快速繁殖 种子在无生长调节剂的培养基上可长成小植株在添加一定生长调节剂的培养基上则经愈伤组织分化成苗Srini Vasa Rao 等9以Kew和皇后的杂交种子培养于MS + BA 0.1 或MS + IBA 0.1 的培养基上种子发根后从根梢形成愈伤组织而后整个胚转变为愈伤组织其上可观察到初始的茎芽分化移至MS +NAA 2.0 + IBA 2.0 + BA 2.5 培养基上获得带根的茎芽丛再生植株也移栽成功吴昭平等10以沙劳越种和菲律宾种的正反交种子进行离体培养种子的愈伤组织有切口的比无切口的诱导率高愈伤组织的诱导需细胞分裂素和生长素共同作用以6-BA 2.0 + NAA 0.5 + 2,4-D 1.0培养基诱导率最高达76% 愈伤组织转移到1/2 MS + 6-BA 0.5 + IBA 1.0 的培养基上分化出绿芽再生苗转移到1/2 MS + ZT 1.0 + NAA 0.5 培养基上增殖可获由15 25 个芽组成的芽丛1.5 经黄化苗进行快速繁殖Kiss 等11探索了一条新的凤梨快速繁殖途径以卡因种和西班牙种的无菌苗为材料将苗尖去除仅留5 8mm 带根茎段置MS + NAA 1.8(10 M)中暗培养获黄化苗切取72 第30卷黄化苗转入N6 + KT 2.5(25 M)或BA 4.5(20 M)培养基光照培养在培养皿中每株黄化苗上生出13 15 株小苗至小苗3 5cm 高时移入生根培养基(不添加生长调节剂的MS 培养基) 获得再生植株并且再生植株中未发现变异株1.6 其他探索为使快速繁殖体系更好地应用于生产 研究人员还进行了其他探索在增殖培养中通常认为液体培养较固体培养增殖率高而液体震荡培养增殖率则更高5,12 但也有人认为液体静止培养较好13 李华赐等从能源和药品节约上进行一些改进黎仕聪等14则认为还应建立适宜的二级苗圃以提高成活率2 育种探索2.1 无性变异系Wakasa 等15以不同外植体的再生植株系为材料检测其叶色叶背的蜡分泌叶簇密度叶片刺和白条纹的分布方式找出变异植株发现源自果实的再分化植株变异率高徐舜全等16以凤梨叶片组培苗与叶片扦插苗进行对比试验发现组培苗种植后发生了明显的变异现象Liu 17从有刺的嵌合体培养获得了无刺的红西班牙品种通过离体培养产生大量无性变异系可以从中筛选出所需的变异体培育优良品种2.2 杂交种子培养通过人工杂交获得杂交种子 经离体培养可以得到大量的杂种苗如前所述一个杂种胚可以形成许多幼苗由于染色体不稳定经由愈伤组织途径繁殖成的幼苗在遗传上可能异质这一技术可以在短时间内从一个胚形成的大量杂种苗中筛选出所需要的变异植株2.3 遗传转化凤梨育种中也进行了转基因的尝试 如导入抗性蛋白合成基因增加凤梨对粉蚧的抗性18 导入抗线虫基因19 导入反义ACC 氧化酶基因20 导入抗多酚氧化酶基因防止凤梨黑心病的发生21等均已在研究中有些已取得阶段性结果凤梨育种现在仍以传统的杂交育种为主生物技术在育种上的应用还只是一种探索3 种质保存Sugimoto22用腋芽直接培养在MS(1% 琼脂1.5%葡萄糖)上16 下可保存4 年以上Zee 等23以Hana51 Hana129 (A.comosus)和Hana73 (A.bracteatus)的无菌小苗进行保存研究发现保存于无菌蒸馏水中12 个月后存活率仍可达85%和73% 保存在MS(无机盐取1/4 量) + 3%蔗糖+ 0.9%琼脂的培养基中12 个月后小苗的成活率最高长势最好4 其它凤梨科植物的离体培养其它凤梨科植物的种子离体培养研究较多离体培养铁兰属(Tillandsia)一些植物的种子发现大多数种子在不同温度(15 25 )及添加不同外源生长调节剂的培养基上(NAA 0或0.1 BA 0或1.0), 萌发无显著差异但T. stricta 和 T. tectorum 在25 比15 萌发率高10% BA 的存在可诱导芽苗的形成但抑制其进一步生长T. stricta 培养会使培养基 pH值在数天内从5.4 下降至3.4 猜测培养基里高酸度水平会使离体材料失去生活力24,25Fischer 等26以剑凤梨属的2 个种的种子进行培养也获得丛生芽Mercier 等27将V. fosteriane的种子培养在KM MS 1/2 MS 培养基上发芽转至添加NAA 0.2 (1.1 M)培养基上生长第2 期洪燕萍 等凤梨科植物的离体培养综述 73在添加NAA 0.5 (2.7 M)和BA 1.66 (8.9 M)固体培养基上会形成绿色突起物并发育成芽每株苗可形成15.2 个芽液体继代培养可使芽量加倍再转接到添加NAA 1.0 0.54 M的培养基上中止不定芽的大量形成而使芽生长2cm 长的苗转入添加NAA 0.2 1.1 M 的培养基上可诱导生根巴西特有的濒危凤梨科植物Dyckia macedoi 以其种子离体培养获得的小苗叶基为外植体获得再生植株移栽成活率近100% 且无表型变异28Kukulczanka 等29将铁兰属剑凤梨属(Vriesea)的几个种及Puya mirabilis 的小苗培养在RM(Reinert and Mohr)培养基上增殖并再生出植株培养基中添加BA 1.0 2.0 有利于腋芽的生长和生根Tombolato 等30以羞凤梨属(Neoregelia)的N. carolinae 分生组织诱导再生成植株Vinterralter 等31以光萼凤梨属(Aechmea)的A. fasciata 叶片为外植体经愈伤组织分化芽苗并获得稳定的深绿色芽苗无性系这种无性系一直培养到生根其变异率低于1% 深绿色的无性系继代培养超过40 次历时5 年其生活力及变异率仍无明显变化我国也有一些观赏凤梨离体培养的报道 如隐花凤梨属(Cryptanthus)的褐叶小凤梨(C.acaulis) 双带隐花凤梨(C. bivittatus)和褐带纹小凤梨(C. lacerdes) 的茎段或芽培养32,33 铁兰属的松罗铁兰(T. usneoides)的芽培养34 果子蔓属(Guzmania)的红星凤梨(G. minor)的嫩吸芽培养35 G. minor 的种子培养36观赏凤梨的品种繁多 进行离体培养研究的还不多而且没有较系统的基础研究和建立较有生产效益的快速繁殖体系此外以离体培养为手段进行变异品种选育种质资源保存等研究也有待开展5 展 望食用凤梨的离体培养研究已较为成熟 但某些外植体离体快速繁殖中存在较严重的变异倾向11 Wakasa 等发现源自果实和裔芽的再分化植株几乎都是变异体而源自冠芽和腋芽只有少数变异体选取适当的器官可以达到两种目标即无性繁殖系和培养变异体高原利雄等37认为以冠芽进行快速繁殖约有7%左右多刺个体若在幼苗阶段去除多刺个体则快速繁殖具实用价值实际上即便在幼苗阶段去除外型变异的植株也不能保证所有变异个体均已剔除离体培养避免出现愈伤组织可以限制体细胞变异如果以凤梨的腋芽为外植体进行诱导同时以Kiss 等建立的黄化苗方法进行增殖并结合Zee 等的种质保存方法以及其他一些降低成本的方法和移栽技术相信凤梨的快速繁殖体系能达到生产要求此外结合其他技术(如辐射)扩大变异加快育种速度或进行转基因探索有望获得可应用于生产的优良品种另外在观赏凤梨的离体培养可以食用凤梨为借鉴应用离体快速繁殖和无性变异系育种等方法取得更好的经济效益参考文献1 黎美华,等. 我国凤梨品种资源及利用J. 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