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红掌(Anthurium andraeaum)为天南星科花烛属多年生常绿草本植物,又名花烛、安祖花、幸运花、红苞芋等,红掌原产于中南美洲热带雨林,红掌株高50~80 cm,无茎,叶从根茎处抽出,叶被革质,具长叶柄,单生,叶色深绿,长圆心形,有光泽,全缘,叶脉凹陷。进入成年期以后,花依循一叶一花形式生长,自叶腋抽出,高出叶片,肉质佛焰状花序直立于苞片中,形如灯台,由于形态独特,寓意深刻,是花卉市场的中高档盆花的代表。
红掌的自然繁殖方式可分为分蘖繁殖和种子繁殖,分蘖繁殖效率慢,种子繁殖变异大,此两种方式均不能作为规模化繁育的首选[1],随着红掌组织培养技术的攻克,红掌组培苗已经成为市场红掌的主要来源。本研究以红掌品种“特仑萨”的分蘖芽为材料,研究了激素类型和浓度对愈伤组织诱导、不定芽再生、幼苗生根的影响,为改良红掌组培繁育技术提供新的试验支撑。
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红掌分蘖芽接入愈伤诱导培养基后10 d,芽基部逐步膨大(见图1A),20 d后基部可见淡黄色愈伤组织(见图1B),或膨大基部愈伤化(见图1C),不同处理的愈伤组织大小和质地各不相同。方差分析结果表明,6-BA和NAA均对愈伤组织的大小有显著影响(见表1)。
图 1 红掌愈伤组织诱导。A:接种10 d时的外植体,箭头示新生的愈伤组织;B:处理3中幼芽和基部愈伤组织;C:处理7,顶芽枯萎掉落,箭头示顶芽掉落后的茎段;D:处理11的绿色大愈伤组织,箭头示原来顶芽位置;E:处理13的软愈伤组织;F:处理15的外植体膨大形成的愈伤组织
Figure 1. Callus induction of Anthurium andraeanum. A: Explants inoculated for 10 days, the arrow shows the newly callus; B: Bud and the base callus in treatment 3; C: Treatment 7, the apical bud wither and fall, the arrow shows the status of stem; D: Large green callus of treatment 11, the arrow indicates the position of the original apical bud; E: Soft callus of treatment 13; F: Callus formed by explant expansion of treatment 15
表 1 红掌愈伤组织诱导方差分析
Table 1. Variance analysis of callus induction of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 10.2488 3 3.4163 138.4972 0 NAA 0.2125 3 0.0708 2.8711 0.0372 误差 5.5253 224 0.0247 总和 17.3396 进一步的多重比较结果见表2,从中可以发现,愈伤组织直径从0.2~1.4 cm不等,整体来看,6-BA浓度对愈伤组织平均直径的影响最大,浓度越高,愈伤组织平均直径越大,当浓度为0.2 mg/L时,能发现外植体基部有少量愈伤形成,随着6-BA浓度的增加,外植体逐渐经历基部长出大团愈伤、插入培养基部分膨大为愈伤而上部芽苗正常或枯萎、外植体整体愈伤化等阶段。
表 2 不同处理的红掌愈伤组织平均直径与愈伤状态比较
Table 2. Comparison of average diameter and callus state of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度
/(mg·L−1)NAA浓度
/(mg·L−1)平均直径
/cm愈伤状态描述 1 0.2 0.01 0.34e 基部膨大,0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高0.5~1倍,叶片正常 2 0.2 0.02 0.27e 基部膨大0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高,叶翠绿 3 0.2 0.05 0.39e 小愈伤0.3~0.5 cm,芽长高,叶翠绿 4 0.2 0.1 0.27e 基部膨大,0.2~0.4 cm,芽长高,幼芽基部有根 5 0.5 0.01 0.53d 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤软,易碎 6 0.5 0.02 0.6cd 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤较软,夹时变形 7 0.5 0.05 0.78b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤质地硬,原有芽或枯萎,颜色正常 8 0.5 0.1 0.76b 0.5~1.0 cm大愈伤,同时愈伤长根 9 1 0.01 0.72bc 0.5~1.0 cm愈伤,愈伤软,易碎 10 1 0.02 0.75bc 0.8~1.2 cm愈伤,愈伤较软,不好夹 11 1 0.05 0.78b 0.5~1.2 cm大愈伤,不出新芽,原有芽顶端枯萎 12 1 0.1 0.72bc 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤质地硬,同时愈伤长根,原有芽顶端枯萎坏死 13 2 0.01 0.84b 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤较软 14 2 0.02 1.06a 0.7~1.4 cm大愈伤,外植体基部3~5 mm处往上枯萎 15 2 0.05 0.79b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤化过程中外植体中下部愈伤化,和基部新生愈伤长为一个整体 16 2 0.1 0.83b 外植体愈伤化,形态结构消失 NAA浓度对愈伤组织平均直径的影响相对要小,其作用更多的表现在愈伤的状态上,NAA低浓度时,愈伤组织质地软,易变形(处理5、6、9、10、13、14),浓度升高,则愈伤组织容易碎,这种状态非常不利于后续的继代操作(见图1E、F),故这些处理应该摒弃,有的处理,如处理4,则在愈伤和茎干上诱导出了不定根,没有达到愈伤诱导和增殖的效果。
由于愈伤组织的筛选需要根据其分化能力来比较,即需要比较愈伤组织质地、颜色等指标综合考虑,一般0.5 cm以上的愈伤即可满足后期分化的需求,从剩余处理中选愈伤组织呈淡黄色至绿色、质地坚硬的、表面有细小颗粒状突起的处理有:处理3、7、8、11、12,处理3愈伤较小,达不到后期诱导的需求,处理8、11、12诱导的愈伤大小和质地合适,但处理8、12的愈伤会长不定根,处理7、11和12的部分外植体的顶芽会枯萎(见图1C、D),但不影响后续的不定芽再生。结合下一步的试验,发现6-BA浓度越高,不定芽再生数量越多而有效芽减少的现象,为减轻6-BA的积累效应,在愈伤组织诱导阶段,应在保证愈伤组织诱导效果的同时,尽量选择6-BA浓度低的处理。
综上所述,优选处理7(0.5 mg·d–1 6-BA + 0.05 mg·d–1 NAA)为诱导红掌分蘖芽愈伤组织激素组合。
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红掌愈伤组织转入不定芽分化培养基后10 d,愈伤组织表面可见颗粒状突起,20 d后可见不定芽生成,不定芽高3~5 mm,呈圆柱状,其上方有一片幼叶,待幼叶长至3 mm宽时,第二片叶开始萌发,30 d后长出2~4片叶子,苗高可达2~4 cm,部分芽苗茎段上可见气生根,各处理的平均有效芽数/愈伤介于3.2~6.2个之间。方差分析结果表明,6-BA和NAA均对不定芽的分化效果有显著影响(见表3)。
表 3 红掌不定芽分化方差分析
Table 3. Variance analysis of adventitious bud differentiation of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 43.075 3 14.3583 23.711 0 NAA 6.675 3 2.225 3.6743 0.0137 误差 87.2 144 0.6056 总和 162.375 进一步多重比较结果见表4,从中可以发现,随着6-BA浓度的增加,愈伤组织的分化率不断提高(见图2A),而当提高至1.0 mg·L–1时,平均有效芽数反而降低了,究其原因,并非诱导的不定芽数量少了,而是在整个愈伤的四周,布满了密密麻麻的芽点,过于集中的芽点在长大的过程中相互挤压,抢占养分,导致整体长势差(见图2C),而愈伤组织下部萌发的不定芽(见图2B),甚至会把这个愈伤组织顶离培养基,更加加剧了愈伤组织上面不定芽的黄化或老化。
表 4 不同处理的红掌有效不定芽数量比较
Table 4. Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度
/(mg·L–1)NAA浓度
/(mg·L–1)平均有效芽数 显著性比较 1 0.1 0.02 3.8 cd 2 0.1 0.05 4 cd 3 0.1 0.1 3.5 d 4 0.1 0.2 4 cd 5 0.2 0.02 5.4 b 6 0.2 0.05 6.2 a 7 0.2 0.1 4.1 cd 8 0.2 0.2 4.6 c 9 0.5 0.02 3.9 cd 10 0.5 0.05 4.1 cd 11 0.5 0.1 3.9 cd 12 0.5 0.2 4.2 cd 13 1.0 0.02 3.9 cd 14 1.0 0.05 3.3 d 15 1.0 0.1 3.9 cd 16 1.0 0.2 4.2 cd 图 2 红掌愈伤组织再生。A-C:处理13的不定芽;D-E:处理6的不定芽;F:不定芽生根效果
Figure 2. Callus induction of Anthurium andraeanum. A-C: Adventitious buds of treatment 13; D-E: Adventitious buds of treatment 6; F: Rooting effect of adventitious buds
而NAA在不定芽诱导阶段的表现与愈伤诱导时的表现略有不同,NAA对坚硬的愈伤组织没有软化作用,但其诱导出根的能力依然存在。NAA浓度在0.1 mg·d–1以上时,愈伤组织会长出不定根,挤占了不定芽的空间,影响不定芽的分化;部分不定芽茎段上也会萌发出根,这些不定芽容易畸形或停止生长。
因此,在愈伤组织再生阶段,并非不定芽越多越好,而是根据愈伤组织的大小,合理分布,以一个愈伤组织5~7个芽为宜(见图2D、E),与牛瑞鹤等的研究结论一致[2],既能保证新生不定芽均能长大为芽苗,也能继续维持愈伤组织的状态,在剪去芽苗后,愈伤组织还能继续培养出不定芽,据测算,一个5 mm大小的愈伤组织,能连续培育8~10轮健壮芽苗。
综上所述,从平衡考虑的角度出发,处理6(0.2 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA)为红掌不定芽分化激素组合。
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红掌芽苗转入各个处理的生根培养基10 d后,芽苗基部可见有白色突起,表面根原基已经形成,茎段上气生根伸长,气生根上可见白色根毛,20 d后,根原基发育成根,30 d时,跟在培养基内盘旋1~2周,部分根变为绿色(见图2F)。方差分析结果表明,6-BA对芽苗生根影响显著,而IBA对芽苗生根影响不显著(见表5)。
表 5 红掌芽苗生根方差分析
Table 5. Variance analysis of shoot rooting of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 22.8383 3 7.6128 83.6647 0 IBA 0.6926 3 0.2309 2.5374 0.0676 误差 4.3676 48 0.091 总和 28.2997 多重比较结果见表6,从中可以看出,在不添加6-BA,仅有IBA时,红掌生根状态良好,有效苗比例均在85%以上,并且处理2和处理3中新生的气生根较多。而在添加了6-BA以后,芽苗容易畸形,在低浓度的6-BA中(处理5-8),芽苗基部膨大,能长出不定根,但这种苗子在出圃后基部肥大,长势没有处理1-4培育的生根苗好,推测原因是基部膨大后,对芽苗内部的输导组织造成了伤害,影响到了大苗的发育。随着6-BA浓度的增加(处理9-12),芽苗基部出现了愈伤组织,出现了类似于2.1中愈伤组织诱导时的现象,而此时愈伤组织是不需要的,当6-BA浓度继续增加时,更会导致气生根的畸形。
表 6 不同处理的红掌有效苗比率与幼苗状态比较
Table 6. Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度/(mg·L–1) IBA浓度/(mg·L–1) 有效苗比率 幼苗状态比较 1 0 0.1 85.75% a 气生根较少 2 0 0.2 93.50% a 气生根较多 3 0 0.5 94.50% a 气生根较多 4 0 1 86.50% a 气生根少,都是不定根 5 0.01 0.1 57.25% bcd 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 6 0.01 0.2 66.75% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 7 0.01 0.5 68.00% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 8 0.01 1 61.75% bc 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 9 0.02 0.1 43.00% d 基部有愈伤,根从愈伤上长出 10 0.02 0.2 52.75% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 11 0.02 0.5 52.25% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 12 0.02 1 49.75% cd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 13 0.05 0.1 48.00% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 14 0.05 0.2 49.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 15 0.05 0.5 45.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 16 0.05 1 47.50% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 综上所述,在红掌芽苗生根的阶段,只添加0.2~0.5 mg/L IBA即可达到理想的生根效果。
将生根苗移至薄膜大棚中炼苗,光照控制在2500~5000 lx,温度20~30 ℃,7~10 d后移栽,选用0~10 mm细泥炭+1%珍珠岩。湿度保存70%以上,温度30 ℃以下,15 d左右气根开始生长。
Study on Callus Induction and Regeneration of Anthurium andraeanum Tiller Bud
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摘要: 以红掌分蘖芽为外植体,研究了芽基部愈伤组织诱导与再生的方法。结果表明,无菌分蘖苗在MS+0.5 mg·L–1 6-BA + 0.05 mg·L–1 NAA + 30 g·L–1蔗糖的培养基,能诱导出直径0.5~1.0 cm、质地坚硬的愈伤组织,愈伤组织在1/2MS+0.2 mg·L–1 6-BA+0.05 mg·L–1 NAA+ 30 g·L–1蔗糖的培养基中分化出芽,平均每个愈伤组织上长6个有效芽,芽苗转入1/2MS+0.2~0.5 mg·L–1 IBA+20 g·L–1蔗糖的培养基后,可发育为苗高3 cm以上、带有不定根和气生根的生根苗。Abstract: Using anthurium andraeanum tiller bud as explant, the methods of callus induction and regeneration at bud base were studied. The results showed that the sterile tiller seedlings could induce adamant callus with a diameter of 0.5—1.0 cm and hard texture in the medium of MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+30 g/L sucrose. The callus differentiated into buds in the medium of 1/2MS+0.2 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+ 30 g/L sucrose. On average, each callus had 6 effective buds. When the buds were transferred to the medium of 1/2MS+0.2—0.5 mg/L IBA+20 g/L sucrose, they could develop into rooting seedlings with a height of 3 cm or more, with adventitious roots and aerial roots.
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Key words:
- Anthurium andraeaum;
- Tiller;
- Tissue culture;
- Callus;
- Adventitious bud
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图 1 红掌愈伤组织诱导。A:接种10 d时的外植体,箭头示新生的愈伤组织;B:处理3中幼芽和基部愈伤组织;C:处理7,顶芽枯萎掉落,箭头示顶芽掉落后的茎段;D:处理11的绿色大愈伤组织,箭头示原来顶芽位置;E:处理13的软愈伤组织;F:处理15的外植体膨大形成的愈伤组织
Fig. 1 Callus induction of Anthurium andraeanum. A: Explants inoculated for 10 days, the arrow shows the newly callus; B: Bud and the base callus in treatment 3; C: Treatment 7, the apical bud wither and fall, the arrow shows the status of stem; D: Large green callus of treatment 11, the arrow indicates the position of the original apical bud; E: Soft callus of treatment 13; F: Callus formed by explant expansion of treatment 15
表 1 红掌愈伤组织诱导方差分析
Tab. 1 Variance analysis of callus induction of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 10.2488 3 3.4163 138.4972 0 NAA 0.2125 3 0.0708 2.8711 0.0372 误差 5.5253 224 0.0247 总和 17.3396 表 2 不同处理的红掌愈伤组织平均直径与愈伤状态比较
Tab. 2 Comparison of average diameter and callus state of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度
/(mg·L−1)NAA浓度
/(mg·L−1)平均直径
/cm愈伤状态描述 1 0.2 0.01 0.34e 基部膨大,0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高0.5~1倍,叶片正常 2 0.2 0.02 0.27e 基部膨大0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高,叶翠绿 3 0.2 0.05 0.39e 小愈伤0.3~0.5 cm,芽长高,叶翠绿 4 0.2 0.1 0.27e 基部膨大,0.2~0.4 cm,芽长高,幼芽基部有根 5 0.5 0.01 0.53d 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤软,易碎 6 0.5 0.02 0.6cd 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤较软,夹时变形 7 0.5 0.05 0.78b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤质地硬,原有芽或枯萎,颜色正常 8 0.5 0.1 0.76b 0.5~1.0 cm大愈伤,同时愈伤长根 9 1 0.01 0.72bc 0.5~1.0 cm愈伤,愈伤软,易碎 10 1 0.02 0.75bc 0.8~1.2 cm愈伤,愈伤较软,不好夹 11 1 0.05 0.78b 0.5~1.2 cm大愈伤,不出新芽,原有芽顶端枯萎 12 1 0.1 0.72bc 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤质地硬,同时愈伤长根,原有芽顶端枯萎坏死 13 2 0.01 0.84b 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤较软 14 2 0.02 1.06a 0.7~1.4 cm大愈伤,外植体基部3~5 mm处往上枯萎 15 2 0.05 0.79b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤化过程中外植体中下部愈伤化,和基部新生愈伤长为一个整体 16 2 0.1 0.83b 外植体愈伤化,形态结构消失 表 3 红掌不定芽分化方差分析
Tab. 3 Variance analysis of adventitious bud differentiation of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 43.075 3 14.3583 23.711 0 NAA 6.675 3 2.225 3.6743 0.0137 误差 87.2 144 0.6056 总和 162.375 表 4 不同处理的红掌有效不定芽数量比较
Tab. 4 Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度
/(mg·L–1)NAA浓度
/(mg·L–1)平均有效芽数 显著性比较 1 0.1 0.02 3.8 cd 2 0.1 0.05 4 cd 3 0.1 0.1 3.5 d 4 0.1 0.2 4 cd 5 0.2 0.02 5.4 b 6 0.2 0.05 6.2 a 7 0.2 0.1 4.1 cd 8 0.2 0.2 4.6 c 9 0.5 0.02 3.9 cd 10 0.5 0.05 4.1 cd 11 0.5 0.1 3.9 cd 12 0.5 0.2 4.2 cd 13 1.0 0.02 3.9 cd 14 1.0 0.05 3.3 d 15 1.0 0.1 3.9 cd 16 1.0 0.2 4.2 cd 表 5 红掌芽苗生根方差分析
Tab. 5 Variance analysis of shoot rooting of Anthurium andraeanum
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 22.8383 3 7.6128 83.6647 0 IBA 0.6926 3 0.2309 2.5374 0.0676 误差 4.3676 48 0.091 总和 28.2997 表 6 不同处理的红掌有效苗比率与幼苗状态比较
Tab. 6 Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
处理号 6-BA浓度/(mg·L–1) IBA浓度/(mg·L–1) 有效苗比率 幼苗状态比较 1 0 0.1 85.75% a 气生根较少 2 0 0.2 93.50% a 气生根较多 3 0 0.5 94.50% a 气生根较多 4 0 1 86.50% a 气生根少,都是不定根 5 0.01 0.1 57.25% bcd 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 6 0.01 0.2 66.75% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 7 0.01 0.5 68.00% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 8 0.01 1 61.75% bc 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 9 0.02 0.1 43.00% d 基部有愈伤,根从愈伤上长出 10 0.02 0.2 52.75% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 11 0.02 0.5 52.25% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 12 0.02 1 49.75% cd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 13 0.05 0.1 48.00% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 14 0.05 0.2 49.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 15 0.05 0.5 45.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 16 0.05 1 47.50% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 -
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