国内百合组培快繁研究进展

国内百合组培快繁研究进展

百合是植物科所有品种的总称。根据用途，可分为药用百合、食用百合和观赏用百合（观赏百合）。根据《中华人民共和国药典》（2005年版）的规定，b.lipiumlancifolium、hunb.实验中的秋海棠、湖南邵阳百合和江苏宜兴百合的干燥肉质鳞片属于医疗用途百合。中国食用百合的主要品种有甘肃兰州百合、湖南邵阳百合和江苏宜兴百合。它们是培育和花卉市场常见的观赏植物百合。三个品种是香百合素、亚洲百合素和东部百合素。各类百合常规的繁殖方法为小鳞茎繁殖,但其繁殖系数低,易感染病毒,影响其经济价值.而通过组织培养技术手段,则可有效解决以上问题,不但能在短期内能获得大量种苗,还可以通过茎尖脱毒技术得到品质优良的脱毒苗.在此,笔者综述了国内的药用、食用、观赏用百合组织培养技术的研究现状,以期为百合的快速繁殖研究及组培快繁技术的应用提供一些参考和借鉴.1外植体准备1.1百合外植体的诱导能力用于百合离体快繁的外植体有鳞片、种子、珠芽、茎段、花瓣、花丝、叶片、花药、子房、花梗等,无论是药用百合、食用百合还是观赏用百合,以鳞片是最早也是研究最多且最易成功的外植体[5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],并认为外层鳞片的分化能力最强,其次为中层,最弱为内层,单个鳞片的分化能力依次是下部>中部>上部[10,11,12,13,14,15,16,18,19,20,21,22].由此可见,百合鳞茎外层的柄与鳞茎盘相连的下部鳞片是初代培养的最适外植体.以花器官作外植体,诱导不定芽产生的能力从强到弱依次为:花托>子房>花被片>花梗>花丝.1.2不同培养条件对培养花器官的生长曲线百合鳞茎上或珠芽内的菌类物质是外植体灭菌的主要问题.外层鳞片因为腐烂或者感染病虫易被污染,中层和内层状况较好,花器官和叶片都不易被污染.目前比较成熟的鳞茎表面灭菌技术主要包括以下几步:先剥去最外层鳞片,用自来水将外植体表面冲洗干净,去除上下边缘腐烂部分,再用适量洗洁精溶液浸泡,流水冲洗1～2h,接着在超净工作台上用70%～75%的酒精预灭菌10～30s,无菌水冲洗3～5次,然后用0.1%的升汞灭菌6～15min,用无菌水反复冲洗5次左右[6,8,10,13,14,15,22].而叶片等组织用0.1%升汞消毒10min,花器官组织则用0.1%升汞5～10min.2百合细胞的制备药用百合快繁研究中,大部分采用固体培养,已有的报道几乎都采用MS培养基.谢杰认为宜兴百合小鳞茎的诱导基本培养基以MS为好,生根培养基以1/2MS为宜.在食用百合组织培养中,也基本上都以MS为基本培养基.卢其能以龙牙百合的鳞片为外植体,分别使用了MS、B5和White三种培养基进行研究比较,发现MS培养基分化最好,其次是B5,最差是White培养基.用于花用百合离体快繁的基本培养基最常用的也是MS培养基.杨柏云等用MS、改良MS(将MS中的NH4NO3去掉,KNO3加倍)、B5三种培养基研究切花百合(L.browoiivar.viridulum)鳞片的液体振荡增殖培养,发现MS与改良MS培养基对小鳞茎增殖的作用比B5培养基好,但二者的作用差别不大,说明MS培养基中的NH4态氮改变为NO3态氮对切花百合小鳞茎的增殖影响不大.3诱导愈伤组织在3类百合的初代诱导培养中,适量的生长素对愈伤组织形成、愈伤组织分化成苗及诱导生根有一定的促进作用,对不定芽分化有强烈的抑制作用,配合一定浓度的细胞分裂素可诱导腋芽和不定芽以及小鳞茎的产生.在诱导和增殖不定芽的培养基中通常使用6-BA和NAA配合,也可采用KT,IBA,IAA,2,4-D等.在诱导愈伤组织时,主要采用2,4-D或用2,4-D与其它激素相配合.在生根培养中通常不用细胞分裂素,而使用一些生长素(如NAA,IAA,IBA等),或者不使用任何激素.3.1植物叶片中6-ba和naa的诱导增殖作用药用百合以鳞片为外植体,6-BA浓度在0.5～2.0mg/L、NAA浓度在0.1～0.5mg/L时有较高的小鳞茎分化率[5,8,9,14,15,22,28].在6-BA和NAA对鳞片诱导的相互作用中,6-BA对不定芽的诱导和增殖起主要作用;而NAA可能更多地影响根的分化,如在初代培养时,NAA浓度较高的培养基里出现了生根现象,2,4-D在百合愈伤组织诱导及体细胞胚发生方面占主导地位,但对不定芽分化也有强烈的抑制作用.以百合外植体产生的小鳞茎为材料,用2,4-D诱导愈伤组织,最适宜的2,4-D浓度为0.01～0.10mg/L.3.2百合叶片的诱导2,4-D能显著影响外植体愈伤组织的形成和体细胞胚胎的产生,但对外植体直接分化不定芽有强烈的抑制作用,2,4-D浓度在2.0～4.0mg/L范围内可诱导鳞片产生愈伤组织和胚.NAA能促进愈伤组织分化成芽,常用浓度为0.05～0.5mg/L.食用百合以鳞片为外植体,配合MS培养基里附加6-BA浓度在0.5～2.0mg/L、NAA浓度在0.1～0.5mg/L时有较高的小鳞茎分化率[1,11,12,13,15,28,31].BA浓度在0.7～1.0mg/L之间,NAA浓度相对应地在0.07和0.2mg/L时,对兰州百合鳞片有较好的诱导率,即BA:NAA介于5:1到10:1之间时诱导率较高,可达75%～100%.3.3小脏器分化率ba观赏用百合的初代培养基一般采用MS基本培养基,附加浓度为0.5～3.0mg/L的6-BA以及浓度为0.05～0.5mg/L的NAA,有较高的小鳞茎分化率[16,20,21,32,33,34].添加适量的2,4-D或GA3对百合鳞片有更好的分化效果.4激素对百合育种的影响4.1不同浓度6-ba的范围药用百合增殖培养时,常用的激素种类和浓度范围为:6-BA浓度为0.5～2.0mg/L;NAA浓度为0.01～0.5mg/L[7,8,9,10,14,22,35].4.2继代增殖培养中的继代次数对小培养百合分化能力的影响食用百合增殖培养时,常用的激素种类和浓度范围为:6-BA浓度为0.1～2.0mg/L、NAA浓度为0.05～0.4mg/L.继代增殖培养中的继代次数对小鳞茎的分化能力也有影响.卢其能研究发现,龙牙百合小鳞茎继代培养2～3代时,分化率最高达91%,之后就随着继代次数的增加,分化率开始下降,继代到第6次时,分化率为26%.杜捷等也发现兰州百合愈伤组织在继代5次后无分化能力.4.3,4-d的浓度对愈伤组织诱导率的影响观赏用百合增殖培养时,常用的激素种类和浓度范围为:6-BA浓度为0.5～3.0mg/L,NAA浓度为0.05～0.5mg/L,IAA浓度为0.1～0.5mg/L[4,16,18,19,21,27,32,33,37].在6-BA用量不变的情况下,2,4-D浓度在1.2～3.6mg/L时,2,4-D的浓度与愈伤组织的诱导率之间呈二次函数关系;当2,4-D的用量为3.2mg/L时,愈伤组织诱导率达到最大值.5激素对百合生根的影响5.1培养基的制备药用百合试管苗非常容易生根,通常使用1/2MS或MS培养基不添加或添加低浓度的激素即可达到生根的目的.以MS为基本培养基,可添加0.5～1.0mg/L的NAA,以1/2MS为基本培养基,可添加0.2～1.0mg/L的IBA.5.2培养基的使用食用百合试管苗亦非常容易生根,同样使用1/2MS或MS不添加激素或添加低浓度的NAA,IBA即可达到生根的目的.以1/2MS为基本培养基,使用浓度为0.1～0.5mg/L的IBA.培养基中添加0.1%～0.3%活性炭(AC)有促进生根和壮苗的作用.5.3培养基生根率在1/2MS培养基上添加NAA能促进观赏用百合生根,其浓度范围是:0.05～0.2mg/L.较低水平的IBA和较高水平的NAA单独使用均能很好诱导不定芽生根,添加IBA0.3mg/L和NAA0.1mg/L的培养基生根率均达到100%.6集体培训与移植研究6.1药用百合组培苗基质选择假植基质对药用百合试管苗成活率及质量有很大的影响,蛭石、泥炭土或体积比为1:1的腐殖土和锯末混合基质都是移栽药用百合组培苗最适宜的基质.6.2培育龙牙百合种子基质影响食用百合组培苗移栽成活率因素主要有两个方面:一是苗自身营养物质积累情况,另外就是移栽介质及移栽后的管理.平均根长在0.5～1.0cm范围的兰州百合试管苗,在过渡栽培过程中能很快适应环境,生长速度快,而平均根长在1.5～2.5cm的试管苗适应栽培环境能力较差,移栽成活率较低.将龙牙百合生根小鳞茎进行冷处理(6～8℃)25d左右移栽,可以加快抽叶.珍珠岩、蛙石、火土灰的混合基质或体积比为1:1的腐殖土和珍珠岩混合基质都是食用百合最适宜的移栽基质.6.3栽植时间及基质对于观赏用百合常用的组培苗移栽及养护程序包括以下几方面:对于苗高3～4cm的已生根带有鳞茎的小苗,可打开瓶口炼苗3～5d,洗去附着的培养基再移入不同配比的经消毒过的基质中,培养床用塑料覆盖保持75%的湿度,50%自然光照,避免强光直射,日喷2次水,其间每天开袋透气1～2次,每次8～10min,4～5d后去袋移至全光下生长,20天后入温室或大棚进行常规栽植.移栽基质方面,配比为3:1的腐殖土:珍珠盐、配比为2:1:1的草炭:园土:沙、配比为1:1的沙:土,移栽效果都好.延长低温锻炼时间,可增加移栽的成活率、花茎高度、叶片数、鳞茎直径.另外,王凤兰研究发现,不同季节亚洲型、东方型、麝香型百合移栽成活率的高低均表现为:春季>秋季>夏季>冬季,因此,应尽量避免在夏季高温和冬季低温时移栽,以保证移栽成活.7百合组织培养技术研究的展望药用、食用、观赏用百合是商品价值很高的植物品种,目前我国百合生产的种球主要靠进口,价格昂贵.应用植物种苗组织培养快速繁殖技术,可在短期内生产大量优质百合种苗,以供生产之需,技术成熟推广后可创造可观的经济效益.现阶段国内广泛开展了对百合的组织培养和植株再生途径的研究,百合的组织培养研究已较为成熟,多种外植体都可