植物学报 ›› 2020, Vol. 55 ›› Issue (6): 760-767.DOI: 10.11983/CBB20079
收稿日期:
2020-05-12
接受日期:
2020-08-26
出版日期:
2020-11-01
发布日期:
2020-11-11
通讯作者:
常缨
作者简介:
*E-mail: 594006458@qq.com基金资助:
Dongrui Zhang, Zhigang Bu, Lingling Chen, Ying Chang*()
Received:
2020-05-12
Accepted:
2020-08-26
Online:
2020-11-01
Published:
2020-11-11
Contact:
Ying Chang
摘要: 香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)是一种多年生野生草本蕨类植物, 具有抗氧化、抑菌、抗银屑病和抗肿瘤等多种功效。香鳞毛蕨的野生资源匮乏, 通过组织培养建立其人工再生体系, 是保护香鳞毛蕨资源可持续利用的有效途径。通过对香鳞毛蕨孢子的无菌培养, 比较分析不同因素对原叶体增殖、孢子体诱导、愈伤组织诱导与增殖、丛生芽分化及生根的影响, 建立了快速繁殖体系, 为香鳞毛蕨规模化生产奠定基础。研究结果表明, 当培养基组分为1/2MS时, 原叶体生长状态较好, 颜色翠绿, 增殖倍数最高可达5.67±0.59, 此时有大量幼孢子体产生, 孢子体诱导率为(37.50±2.04)%; 愈伤组织诱导最佳培养基为1/2MS+2.0 mg·L-1 6-BA+1.0 mg·L-12,4-D, 诱导率可达(96.67%±5.77)%; 愈伤组织增殖最佳培养基为1/2MS+ 1.0 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 2,4-D, 增殖倍数达13.30; 颗粒状愈伤组织在1/2MS培养基中生长出大量丛生芽, 诱导率为(53.33±3.33)%; 1/2MS+0.2 mg·L-1 NAA培养基促进幼孢子体苗生根, 移栽成活率约为60%。
张冬瑞, 卜志刚, 陈玲玲, 常缨. 香鳞毛蕨的组织培养和快速繁殖体系构建. 植物学报, 2020, 55(6): 760-767.
Dongrui Zhang, Zhigang Bu, Lingling Chen, Ying Chang. Establishment of a Tissue Culture and Rapid Propagation System of Dryopteris fragrans. Chinese Bulletin of Botany, 2020, 55(6): 760-767.
图1 香鳞毛蕨原叶体(A)及其在不同培养基中的增殖情况(B) 不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
Figure 1 Dryopteris fragrans prothallus (A) and its prolifera-tion on different media (B) Different lowercase letters indicate significant differences (P< 0.05).
Media | Prothallus color | Young sporophytes | The growth of prothallus |
---|---|---|---|
MS | Verdant | Abundant | +++ |
1/2MS | Verdant | Massive | ++++ |
1/4MS | Verdant with some pale | A small amount | ++ |
1/8MS | Pale green | A small amount | + |
Knop’s | Pale green | Few | ? |
表1 不同培养基对香鳞毛蕨原叶体增殖的影响
Table 1 The effect of different media on the prothallus of Dryopteris fragrans
Media | Prothallus color | Young sporophytes | The growth of prothallus |
---|---|---|---|
MS | Verdant | Abundant | +++ |
1/2MS | Verdant | Massive | ++++ |
1/4MS | Verdant with some pale | A small amount | ++ |
1/8MS | Pale green | A small amount | + |
Knop’s | Pale green | Few | ? |
Media | The number of inoculation | Cultured days (d) | Sporozoites induction rate (%) |
---|---|---|---|
MS | 80 | 90 | 29.69±3.12 b |
1/2MS | 80 | 90 | 37.50±2.04 a |
1/4MS | 80 | 90 | 14.06±1.88 c |
1/8MS | 80 | 90 | 7.81±2.77 d |
Knop’s | 80 | 90 | 1.88±1.25 e |
表2 不同培养基对香鳞毛蕨孢子体的诱导
Table 2 The effect of different media on the sporophytes of Dryopteris fragrans
Media | The number of inoculation | Cultured days (d) | Sporozoites induction rate (%) |
---|---|---|---|
MS | 80 | 90 | 29.69±3.12 b |
1/2MS | 80 | 90 | 37.50±2.04 a |
1/4MS | 80 | 90 | 14.06±1.88 c |
1/8MS | 80 | 90 | 7.81±2.77 d |
Knop’s | 80 | 90 | 1.88±1.25 e |
Treatments | 6-BA (mg·L-1) | 2,4-D (mg·L-1) | Induction period (d) | Induction rate (%) | Browning rate (%) | Callus growth |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 0 | 0 | 30 | 0 | 0 | |
2 | 3.0 | 0.5 | 30 | 43.33±3.33 | 38.61±2.98 | ++ |
3 | 3.0 | 1.0 | 30 | 33.33±3.33 | 36.94±7.24 | ++ |
4 | 3.0 | 1.5 | 30 | 17.78±1.92 | 68.89±10.18 | + |
5 | 2.0 | 0.5 | 30 | 96.67±5.77 | 3.33±5.77 | ++++ |
6 | 2.0 | 1.0 | 30 | 81.11±1.92 | 28.67±6.35 | +++ |
7 | 2.0 | 1.5 | 30 | 76.67±5.77 | 48.21±9.94 | ++ |
8 | 1.5 | 0.5 | 30 | 83.33±5.77 | 31.94±6.36 | +++ |
9 | 1.5 | 1.0 | 30 | 80.00±0.00 | 45.83±7.22 | ++ |
10 | 1.5 | 1.5 | 30 | 76.67±5.77 | 52.38±4.12 | ++ |
11 | 1.0 | 0.5 | 30 | 86.67±5.77 | 54.17±9.11 | ++ |
12 | 1.0 | 1.0 | 30 | 86.67±5.77 | 57.87±4.01 | ++ |
13 | 1.0 | 1.5 | 30 | 73.33±5.77 | 58.92±3.09 | ++ |
表3 不同激素浓度对香鳞毛蕨茎尖生长点愈伤组织诱导的影响
Table 3 Callus induction of Dryopteris fragrans with various concentrations of hormones from the shoot tip apex
Treatments | 6-BA (mg·L-1) | 2,4-D (mg·L-1) | Induction period (d) | Induction rate (%) | Browning rate (%) | Callus growth |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 0 | 0 | 30 | 0 | 0 | |
2 | 3.0 | 0.5 | 30 | 43.33±3.33 | 38.61±2.98 | ++ |
3 | 3.0 | 1.0 | 30 | 33.33±3.33 | 36.94±7.24 | ++ |
4 | 3.0 | 1.5 | 30 | 17.78±1.92 | 68.89±10.18 | + |
5 | 2.0 | 0.5 | 30 | 96.67±5.77 | 3.33±5.77 | ++++ |
6 | 2.0 | 1.0 | 30 | 81.11±1.92 | 28.67±6.35 | +++ |
7 | 2.0 | 1.5 | 30 | 76.67±5.77 | 48.21±9.94 | ++ |
8 | 1.5 | 0.5 | 30 | 83.33±5.77 | 31.94±6.36 | +++ |
9 | 1.5 | 1.0 | 30 | 80.00±0.00 | 45.83±7.22 | ++ |
10 | 1.5 | 1.5 | 30 | 76.67±5.77 | 52.38±4.12 | ++ |
11 | 1.0 | 0.5 | 30 | 86.67±5.77 | 54.17±9.11 | ++ |
12 | 1.0 | 1.0 | 30 | 86.67±5.77 | 57.87±4.01 | ++ |
13 | 1.0 | 1.5 | 30 | 73.33±5.77 | 58.92±3.09 | ++ |
Treatments | 6-BA (mg·L-1) | 2,4-D (mg·L-1) | Proliferation days (d) | Proliferation rate (%) |
---|---|---|---|---|
1 | 3.0 | 0.5 | 60 | 3.71 |
2 | 3.0 | 1.0 | 60 | 3.19 |
3 | 3.0 | 1.5 | 60 | 3.16 |
4 | 2.0 | 0.5 | 60 | 11.50 |
5 | 2.0 | 1.0 | 60 | 7.59 |
6 | 2.0 | 1.5 | 60 | 5.92 |
7 | 1.5 | 0.5 | 60 | 10.37 |
8 | 1.5 | 1.0 | 60 | 6.41 |
9 | 1.5 | 1.5 | 60 | 6.07 |
10 | 1.0 | 0.5 | 60 | 13.30 |
11 | 1.0 | 1.0 | 60 | 9.75 |
12 | 1.0 | 1.5 | 60 | 4.97 |
表4 不同激素对香鳞毛蕨愈伤组织增殖的影响
Table 4 The effect of different hormones on Dryopteris fragrans callus proliferation
Treatments | 6-BA (mg·L-1) | 2,4-D (mg·L-1) | Proliferation days (d) | Proliferation rate (%) |
---|---|---|---|---|
1 | 3.0 | 0.5 | 60 | 3.71 |
2 | 3.0 | 1.0 | 60 | 3.19 |
3 | 3.0 | 1.5 | 60 | 3.16 |
4 | 2.0 | 0.5 | 60 | 11.50 |
5 | 2.0 | 1.0 | 60 | 7.59 |
6 | 2.0 | 1.5 | 60 | 5.92 |
7 | 1.5 | 0.5 | 60 | 10.37 |
8 | 1.5 | 1.0 | 60 | 6.41 |
9 | 1.5 | 1.5 | 60 | 6.07 |
10 | 1.0 | 0.5 | 60 | 13.30 |
11 | 1.0 | 1.0 | 60 | 9.75 |
12 | 1.0 | 1.5 | 60 | 4.97 |
Treat- ments | Media | KT (mg·L-1) | NAA (mg·L-1) | Induction period (d) | Buds induction rate (%) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 1/2MS | 0 | 0 | 60 | 53.33±3.33 a |
2 | 1/2MS | 0.2 | 0 | 60 | 43.33±6.67 b |
3 | 1/2MS | 0.5 | 0 | 60 | 33.33±5.77 bc |
4 | 1/2MS | 0 | 0.2 | 60 | 26.67±6.67 c |
5 | 1/2MS | 0 | 0.5 | 60 | 30.00±8.82 bc |
6 | 1/2MS | 0 | 1.0 | 60 | 11.11±5.09 d |
表5 激素对香鳞毛蕨芽分化的影响
Table 5 The effects of hormones on buds’ differentiation of Dryopteris fragrans
Treat- ments | Media | KT (mg·L-1) | NAA (mg·L-1) | Induction period (d) | Buds induction rate (%) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 1/2MS | 0 | 0 | 60 | 53.33±3.33 a |
2 | 1/2MS | 0.2 | 0 | 60 | 43.33±6.67 b |
3 | 1/2MS | 0.5 | 0 | 60 | 33.33±5.77 bc |
4 | 1/2MS | 0 | 0.2 | 60 | 26.67±6.67 c |
5 | 1/2MS | 0 | 0.5 | 60 | 30.00±8.82 bc |
6 | 1/2MS | 0 | 1.0 | 60 | 11.11±5.09 d |
图2 香鳞毛蕨愈伤组织的增殖、分化及移栽 (A) 增殖前的愈伤组织; (B) 增殖60天后的愈伤组织; (C) 愈伤组织分化成芽; (D)-(H) 芽分化形成香鳞毛蕨孢子体; (I) 驯化后的香鳞毛蕨孢子体。Bars=1 cm
Figure 2 Proliferation, differentiation and transplanting of Dryopteris fragrans callus (A) Callus of Dryopteris fragrans before proliferation; (B) Callus of D. fragrans after 60 d of proliferation; (C) Differentiation of callus and formation of bud of D. fragrans; (D)-(H) Spore body of D. fragrans with bud differentiation; (I) The sporophyte of D. fragrans after domestication. Bars=1 cm
Treatments | Media | NAA (mg·L-1) | Induction period (d) | Number of roots |
---|---|---|---|---|
1 | 1/2MS | 0 | 30 | 3.33±0.57 b |
2 | 1/2MS | 0.2 | 30 | 5.33±0.57 a |
3 | 1/2MS | 0.5 | 30 | 3.67±1.53 ab |
4 | 1/2MS | 1.0 | 30 | 2.67±1.15 b |
表6 不同生根培养基对香鳞毛蕨诱导生根的影响
Table 6 The effects of different media on rooting of Dryop-teris fragrans
Treatments | Media | NAA (mg·L-1) | Induction period (d) | Number of roots |
---|---|---|---|---|
1 | 1/2MS | 0 | 30 | 3.33±0.57 b |
2 | 1/2MS | 0.2 | 30 | 5.33±0.57 a |
3 | 1/2MS | 0.5 | 30 | 3.67±1.53 ab |
4 | 1/2MS | 1.0 | 30 | 2.67±1.15 b |
[1] | 包日双, 尹培培, 郭斌, 尉亚辉 (2012). 蛇足石杉原叶体的培养及孢子体的诱导. 植物生理学报 48, 393-396. |
[2] | 包文美, 敖志文, 陈发生 (1985). 东北蕨类植物配子体发育的研究. I. 水龙骨科. 植物研究 5(4), 101-114. |
[3] | 常缨 (2009). 香鳞毛蕨国内外研究进展. 北方园艺 (4), 113-115. |
[4] | 丁恒山 (2010). 中外药用孢子植物资源志要 贵州: 贵州科技出版社. pp. 1-3. |
[5] | 杜文钊, 宋国强, 刘海燕, 冯淡开, 沈志滨 (2016). 香鳞毛蕨中间苯三酚类化合物的研究. 广东药学院学报 32, 22-24. |
[6] | 关丽霞, 白禹萱, 李阳, 蒲东祥 (2019). 过山蕨组织培养技术研究. 黑龙江农业科学 (7), 39-42. |
[7] | 韩喜国, 任英, 聂振波, 高静, 王庆军, 王晓慧 (2017). 蕨菜组织培养技术研究现状及发展趋势. 长江蔬菜 (16), 30-33. |
[8] | 黄笛, 冯玉兰, 董丽 (2009). 银粉背蕨的配子体发育及孢子繁殖技术的研究. 园艺学报 36, 1345-1352. |
[9] | 黄庆阳, 樊锐锋, 袁强, 常缨 (2007). 香鳞毛蕨配子体发育及快速繁殖的研究. 中草药 38, 1573-1576. |
[10] | 黄执缨 (2004). 二歧鹿角蕨组织培养的研究. 生物学杂志 21(5), 22-24. |
[11] | 姜长阳, 宁淑香, 于淼, 王宇, 宋立秀 (2003). 蕨菜愈伤组织高效再生体系的建立. 园艺学报 30, 343-345. |
[12] | 李静, 夏桂春, 龚慧, 曾宪锋 (2008). 狭眼凤尾蕨的形态发生及组织培养. 热带作物学报 29, 626-631. |
[13] | 彭晓明, 曾宋君 (2004). 铁线蕨的组织培养及植株再生. 植物生理学通讯 40, 575. |
[14] | 孙莉莉 (2015). 香鳞毛蕨中黄酮代谢途径关键酶基因的克隆与功能验证. 博士论文. 哈尔滨: 东北农业大学. pp. 1-128. |
[15] | 王辉, 秦建蓉, 植爽, 田娜, 肖小君 (2013). 桫椤原叶体增殖及幼孢子体形成试验. 林业科技开发 27(5), 86-88. |
[16] | 王淼, 孙丽娜, 吴春华, 石元亮 (2016). 东北蕨菜的GGB组培移栽技术及驯化. 园艺与种苗 (1), 27-29. |
[17] | 王晓倩, 张婷婷, 孟卓, 董丽 (2014). 阔鳞鳞毛蕨孢子的无菌繁殖. 植物生理学报 50, 159-163. |
[18] | 王一诺, 韦莹, 李翠, 李林轩, 肖冬, 王晓峰, 韦坤华 (2016). 植物生长调节素对西南凤尾蕨组织培养的影响. 湖北农业科学 55, 2117-2119. |
[19] | 韦莹, 张占江, 李翠, 黄宝优, 韦坤华, 黄雪彦 (2013). 植物生长调节剂对槲蕨离体培养的效应. 湖北农业科学 52, 5909-5911. |
[20] | 吴芹 (2007). 几种观赏蕨类植物的繁殖技术研究. 硕士论文. 南京: 南京林业大学. pp. 71. |
[21] | 吴小凤, 胡若洋, 李学东 (2013). 仙鹤藓的孢子萌发及愈伤组织诱导. 植物学报 48, 651-657. |
[22] | 邢福武 (2011). 无花之美——蕨类植物在园林造景中的应用. 中国花卉园艺 (3), 14-15. |
[23] | 徐文杰 (2007). 北京地区蕨类植物引种、栽培及繁殖技术的研究. 硕士论文. 北京: 北京林业大学. pp. 1-77. |
[24] | 袁玲 (2007). 两种观赏蕨类植物离体快繁体系的建立. 硕士论文. 武汉: 华中农业大学. pp. 1-53. |
[25] | 赵怀宝, 殷寿延 (2019). 红树植物卤蕨的组织培养. 海南热带海洋学院学报 26(5), 34-39. |
[26] | Fernández H, Revilla MA (2003). In vitro culture of ornamental ferns. Plant Cell Tissue Organ Cult 73, 1-13. |
[27] |
Gao R, Wang WZ, Huang QY, Fan RF, Wang X, Feng P, Zhao GM, Bian S, Ren HL, Chang Y (2018). Complete chloroplast genome sequence of Dryopteris fragrans (L.) Schott and the repeat structures against the thermal environment. Sci Rep 8, 16635.
URL PMID |
[28] |
Li X, Han JD, Fang YH, Bai SN, Rao GY (2017). Expression analyses of embryogenesis-associated genes during somatic embryogenesis of Adiantum capillus-veneris L. in vitro: new insights into the evolution of reproductive organs in land plants. Front Plant Sci 8, 658.
URL PMID |
[29] |
Lin HQ, Liu XP, Shen ZB, Cheng WQ, Zeng ZJ, Chen YF, Tang CP, Jiang T (2019). The effect of isoflavaspidic acid PB extracted from Dryopteris fragrans (L.) Schott on planktonic and biofilm growth of dermatophytes and the possible mechanism of antibiofilm. J Ethnopharmacol 241, 111956.
URL PMID |
[30] | Liu ZD, Zhao DD, Jiang S, Xue B, Zhang YL, Yan XF (2018). Anticancer phenolics from Dryopteris fragrans (L.) Schott. Molecules 23, 680. |
[31] |
Lu Z, Huang QY, Zhang T, Hu BZ, Chang Y (2018). Global transcriptome analysis and characterization of Dryopteris fragrans (L.) Schott sporangium in different developmental stages. BMC Genomics 19, 471.
DOI URL |
[32] | Zhang T, Wang L, Duan DH, Zhang YH, Huang SX, Chang Y (2018). Cytotoxicity-guided isolation of two new phenolic derivatives from Dryopteris fragrans (L.) Schott. Molecules 23, 1652. |
[1] | 田旭平, 岳康杰, 王佳丽, 刘慧欣, 史子尹, 亢红伟. 毛建草愈伤组织诱导及植株再生[J]. 植物学报, 2024, 59(4): 0-0. |
[2] | 曾浩, 李佩芳, 郭至辉, 刘春林, 阮颖. 银扇草再生体系的建立[J]. 植物学报, 2024, 59(3): 433-440. |
[3] | 武晓云, 廖敏凌, 李雪茹, 舒梓淳, 辛佳潼, 张伯晗, 戴思兰. 毛华菊3种瓣型株系再生体系的建立[J]. 植物学报, 2024, 59(2): 245-256. |
[4] | 仲昭暄, 张冬瑞, 李璐, 苏颖, 王黛宁, 王泽冉, 刘洋, 常缨. 香鳞毛蕨dfr-miR160a和靶基因DfARF10的生物信息学及表达模式分析[J]. 植物学报, 2024, 59(1): 22-33. |
[5] | 张尚文, 黄诗宇, 杨天为, 李婷, 张向军, 高曼熔. 基于正交实验的赤苍藤组培快繁体系建立[J]. 植物学报, 2024, 59(1): 99-109. |
[6] | 刘小飞, 孙映波, 黄丽丽, 杨钰钗, 朱根发, 于波. 黑鹅绒海芋体细胞胚发生和植株再生[J]. 植物学报, 2023, 58(5): 750-759. |
[7] | 刘叶飞, 赵海霞, 姜希萍, 邱锐, 周昕越, 赵彦, 付春祥. 野大麦高效组培快繁及农杆菌介导的愈伤侵染体系建立[J]. 植物学报, 2023, 58(3): 440-448. |
[8] | 廖敏凌, 蒲娅, 武晓云, 马朝峰, 王文奎, 戴思兰. 平潭野菊混合瓣型株系再生体系的建立[J]. 植物学报, 2023, 58(3): 449-460. |
[9] | 李楚然, 付羚, 刘云, 杨晓琴, 朱国磊, 解思达, 马焕成, 赵平. 樟叶越桔细胞悬浮培养条件的优化[J]. 植物学报, 2022, 57(2): 227-235. |
[10] | 逯锦春, 曹丽娜, 佟冠杰, 王鑫颖, 张利英, 喻锌, 李荟芳, 李彦慧. 大花银莲花愈伤组织诱导及再生体系的建立[J]. 植物学报, 2022, 57(2): 217-226. |
[11] | 李艳敏, 蒋卉, 符真珠, 张晶, 袁欣, 王慧娟, 高杰, 董晓宇, 王利民, 张和臣. 芍药花药愈伤组织诱导及体细胞胚发生[J]. 植物学报, 2021, 56(4): 443-450. |
[12] | 罗钱, 张燕莎, 欧静. 郁金樱愈伤组织诱导及植株再生[J]. 植物学报, 2021, 56(4): 451-461. |
[13] | 杜鹏飞, 王玉, 曹英萍, 杨松, 孙志超, 毛德才, 鄢家俊, 李达旭, 孙美贞, 付春祥, 白史且. 基因枪介导的老芒麦遗传转化体系的建立[J]. 植物学报, 2021, 56(1): 62-70. |
[14] | 刘建飞, 刘炎, 刘克俭, 池阳, 霍志发, 霍永洪, 由香玲. 长白落叶松体胚发生再生体系优化[J]. 植物学报, 2020, 55(5): 605-612. |
[15] | 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[J]. 植物学报, 2020, 55(3): 318-328. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||