植物学报 ›› 2020, Vol. 55 ›› Issue (3): 318-328.DOI: 10.11983/CBB19211
收稿日期:
2019-10-28
接受日期:
2020-02-26
出版日期:
2020-05-01
发布日期:
2020-07-06
通讯作者:
戴思兰
基金资助:
Hong Luo,Xiaohui Wen,Yuanyuan Zhou,Silan Dai()
Received:
2019-10-28
Accepted:
2020-02-26
Online:
2020-05-01
Published:
2020-07-06
Contact:
Silan Dai
摘要:
芳香堆心菊(Helenium aromaticum)全株具芳香气味, 且头状花序仅含管状花, 是研究菊科植物花香和花型的良好材料, 但目前尚缺乏对其转基因技术体系的研究。为建立高效的芳香堆心菊离体再生体系, 以叶片、茎段和下胚轴为外植体, 进行25组不同激素及不同浓度配比的不定芽诱导研究。结果表明, 以芳香堆心菊叶片为外植体, 培养基为MS+ 0.2 mg·L-1 NAA+1 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 TDZ, 培养20天后愈伤组织诱导率高达100%, 丛生芽的诱导率为62.10%; 将不定芽接种于1/2MS培养基中进行生根培养, 16天即可生根, 且生根率为63.33%; 生根后继续培养14天现蕾, 开花率达93.33%。此外, 研究表明芳香堆心菊的再生受外植体来源、激素种类和浓度的影响。2,4-D不利于芳香堆心菊不定芽的诱导, 适宜浓度的6-BA和TDZ组合能有效促进芳香堆心菊不定芽的形成。研究初步建立了芳香堆心菊组织培养条件下的离体再生体系, 为建立其遗传转化体系奠定了坚实的基础。研究结果还可用于后续有关菊科植物花香和花型的研究。
罗虹, 温小蕙, 周圆圆, 戴思兰. 芳香堆心菊离体再生体系的建立. 植物学报, 2020, 55(3): 318-328.
Hong Luo, Xiaohui Wen, Yuanyuan Zhou, Silan Dai. Establishment of In Vitro Regeneration System of Helenium aromaticum. Chinese Bulletin of Botany, 2020, 55(3): 318-328.
Treatments | Plant growth regulators (mg·L-1) | |||
---|---|---|---|---|
NAA | 6-BA | 2,4-D | TDZ | |
A1 | 0.5 | 1 | 0 | 0 |
A2 | 0.5 | 2 | 1 | 0 |
A3 | 0.5 | 3 | 2 | 0 |
A4 | 1 | 1 | 1 | 0 |
A5 | 1 | 2 | 2 | 0 |
A6 | 1 | 3 | 0 | 0 |
A7 | 2 | 1 | 2 | 0 |
A8 | 2 | 2 | 0 | 0 |
A9 | 2 | 3 | 1 | 0 |
B1 | 0.2 | 1 | 0 | 0 |
B2 | 1 | 1 | 0 | 0 |
B3 | 0.2 | 2 | 0 | 0 |
B4 | 0.5 | 2 | 0 | 0 |
B5 | 1 | 2 | 0 | 0 |
B6 | 0.2 | 3 | 0 | 0 |
B7 | 0.5 | 3 | 0 | 0 |
C1 | 0.1 | 0.5 | 0 | 0.2 |
C2 | 0.2 | 1 | 0 | 0.2 |
C3 | 0.5 | 1.5 | 0 | 0.2 |
C4 | 0.2 | 0.5 | 0 | 0.5 |
C5 | 0.5 | 1 | 0 | 0.5 |
C6 | 0.1 | 1.5 | 0 | 0.5 |
C7 | 0.5 | 0.5 | 0 | 1 |
C8 | 0.1 | 1 | 0 | 1 |
C9 | 0.2 | 1.5 | 0 | 1 |
表1 芳香堆心菊愈伤组织诱导及不定芽分化培养基
Table 1 Medium for callus induction and adventitious buds differentiation of Helenium aromaticum
Treatments | Plant growth regulators (mg·L-1) | |||
---|---|---|---|---|
NAA | 6-BA | 2,4-D | TDZ | |
A1 | 0.5 | 1 | 0 | 0 |
A2 | 0.5 | 2 | 1 | 0 |
A3 | 0.5 | 3 | 2 | 0 |
A4 | 1 | 1 | 1 | 0 |
A5 | 1 | 2 | 2 | 0 |
A6 | 1 | 3 | 0 | 0 |
A7 | 2 | 1 | 2 | 0 |
A8 | 2 | 2 | 0 | 0 |
A9 | 2 | 3 | 1 | 0 |
B1 | 0.2 | 1 | 0 | 0 |
B2 | 1 | 1 | 0 | 0 |
B3 | 0.2 | 2 | 0 | 0 |
B4 | 0.5 | 2 | 0 | 0 |
B5 | 1 | 2 | 0 | 0 |
B6 | 0.2 | 3 | 0 | 0 |
B7 | 0.5 | 3 | 0 | 0 |
C1 | 0.1 | 0.5 | 0 | 0.2 |
C2 | 0.2 | 1 | 0 | 0.2 |
C3 | 0.5 | 1.5 | 0 | 0.2 |
C4 | 0.2 | 0.5 | 0 | 0.5 |
C5 | 0.5 | 1 | 0 | 0.5 |
C6 | 0.1 | 1.5 | 0 | 0.5 |
C7 | 0.5 | 0.5 | 0 | 1 |
C8 | 0.1 | 1 | 0 | 1 |
C9 | 0.2 | 1.5 | 0 | 1 |
Treatments | Plant growth regulators (mg·L-1) |
---|---|
NAA | |
R0 | 0 |
R1 | 0.1 |
R2 | 0.2 |
R3 | 0.3 |
表2 芳香堆心菊生根培养基
Table 2 Medium for root culture of Helenium aromaticum
Treatments | Plant growth regulators (mg·L-1) |
---|---|
NAA | |
R0 | 0 |
R1 | 0.1 |
R2 | 0.2 |
R3 | 0.3 |
图1 芳香堆心菊整株及花器官形态 (A) 整株(Bar=2 cm); (B) 头状花序(Bar=2 mm); (C) 单个小花(Bar=1 mm)。PE: 花瓣; OV: 子房; PI: 雌蕊; GT: 腺毛
Figure 1 The whole plant and flower morphology of Helenium aromaticum (A) The whole plant (Bar=2 cm); (B) The capitulum (Bar=2 mm); (C) Single flower (Bar=1 mm). PE: Petal; OV: Ovary; PI: Pistil; GT: Glandular trichomes
图2 芳香堆心菊叶片愈伤组织诱导及不定芽分化的阶段(C2) (A) 叶片外植体; (B) 愈伤组织(20天, 箭头所示); (C) 不定芽(30天, 箭头所示)。Bars=1 cm。C2同表1。
Figure 2 Several stages of callus induction and adventitious bud differentiation of Helenium aromaticum leaves (C2) (A) Leaf explants; (B) Calli (20 d, shown by arrow); (C) Adventitious buds (30 d, shown by arrow). Bars=1 cm. C2 is the same as Table 1.
图3 芳香堆心菊茎段愈伤组织诱导及不定芽分化的阶段(B1) (A) 茎段外植体; (B) 愈伤组织(17天, 箭头所示); (C) 不定芽(65天, 箭头所示)。Bars=1 cm。B1同表1。
Figure 3 Several stages of callus induction and adventitious bud differentiation of Helenium aromaticum stem fragments (B1) (A) Stem segment explants; (B) Calli (17 d, shown by arrow); (C) Adventitious buds (65 d, shown by arrow). Bars=1 cm. B1 is the same as Table 1.
图4 芳香堆心菊下胚轴愈伤组织诱导的阶段(C4) (A) 下胚轴外植体; (B) 愈伤组织(20天)。Bars=1 cm。C4同表1。
Figure 4 Several stages of callus induction of Helenium aromaticum hypocotyls (C4) (A) Hypocotyl explants; (B) Calli (20 d). Bars=1 cm. C4 is the same as Table 1.
Explant types | Callus induction medium | Adventitious bud differentiation medium | Regeneration rate (%) | Rooting medium |
---|---|---|---|---|
Leaf | MS+0.2 mg·L-1 NAA+1 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 TDZ | 62.1 | 1/2MS | |
Stem segment | MS+0.2 mg·L-1 NAA+1 mg·L-1 6-BA | 9.75 | 1/2MS | |
Hypocotyl | MS+0.2 mg·L-1 NAA+0.5 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 TDZ | - | - | - |
表3 芳香堆心菊不同外植体再生体系
Table 3 Different explant regeneration systems of Helenium aromaticum
Explant types | Callus induction medium | Adventitious bud differentiation medium | Regeneration rate (%) | Rooting medium |
---|---|---|---|---|
Leaf | MS+0.2 mg·L-1 NAA+1 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 TDZ | 62.1 | 1/2MS | |
Stem segment | MS+0.2 mg·L-1 NAA+1 mg·L-1 6-BA | 9.75 | 1/2MS | |
Hypocotyl | MS+0.2 mg·L-1 NAA+0.5 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 TDZ | - | - | - |
Treatments | Time of rooting (d) | The situation of root and plant | Rate of rooting (%) | Budding time (d) | Rate of flowering (%) |
---|---|---|---|---|---|
R0 | 16 | Root system is sparse and slender; the plant is robust with normal stems and leaves, flowering normally | 63.33 | 30 | 93.33 |
R1 | 10 | The root system is dense and crude, some of which are deformed roots; the plants are dwarf with large leaves | 45.46 | 34 | 86.36 |
R2 | 13 | The root system is few and short, most of which are deformed roots; the plants dwarf can’t grow with normal leaves | 12.50 | - | 0 |
R3 | 18 | Root deformity and plants hardly grow taller and leaves weaker | 14.71 | - | 0 |
表4 芳香堆心菊不定芽生根情况
Table 4 Rooting results of adventitious buds of Helenium aromaticum
Treatments | Time of rooting (d) | The situation of root and plant | Rate of rooting (%) | Budding time (d) | Rate of flowering (%) |
---|---|---|---|---|---|
R0 | 16 | Root system is sparse and slender; the plant is robust with normal stems and leaves, flowering normally | 63.33 | 30 | 93.33 |
R1 | 10 | The root system is dense and crude, some of which are deformed roots; the plants are dwarf with large leaves | 45.46 | 34 | 86.36 |
R2 | 13 | The root system is few and short, most of which are deformed roots; the plants dwarf can’t grow with normal leaves | 12.50 | - | 0 |
R3 | 18 | Root deformity and plants hardly grow taller and leaves weaker | 14.71 | - | 0 |
图5 芳香堆心菊不定芽生根及植株状态(从左至右分别为R0、R1、R2和R3) (A1) 生根情况(17天); (A2) 植株状态(17天); (B1) 生根情况(32天); (B2) 植株状态(32天)。Bars=1 cm。R0-R3同表2。
Figure 5 Rooting and plant status of Helenium aromaticum adventitious buds (from left to right are R0, R1, R2, and R3, respectively) (A1) Rooting condition (17 d); (A2) Plant status (17 d); (B1) Rooting condition (32 d); (B2) Plant status (32 d). Bars=1 cm. R0-R3 are the same as Table 2.
图6 芳香堆心菊叶片离体再生体系的建立 (A) 叶片; (B) 叶片膨大(15天); (C) 叶片的愈伤组织(20天); (D) 愈伤组织分化的不定芽(50天); (E) 不定芽的生根诱导(60天); (F) 生根诱导16天(76天)。Bars=2 cm
Figure 6 Establishment of in vitro regeneration system of Helenium aromaticum leaves (A) The leaf; (B) The leaf swelling (15 d); (C) Calli were induced from leaves (20 d); (D) Adventitious buds could be regenerated from calli (50 d); (E) Inducing rooting (60 d); (F) The adventitious roots induced after 16 days (76 d). Bars=2 cm
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