第 40 卷第 3 期 2018 年 3 月 湖北大学学报 ( 自然科学版 ) Journal of Hubei University( Natural Science) Vol. 40 No. 3 May,2018 文章编号 :1000 2375(2018)03 0301 05 一种美味猕猴桃 金魁 快速无性繁殖方法 陈永勤 1, 詹婧娴 1, 胡城 1, 陈琪琪 1 2, 王彦昌 (1. 湖北大学生命科学学院 生物资源绿色转化湖北省协同创新中心, 湖北武汉 430062; 2. 中国科学院武汉植物园, 湖北武汉 430074) 摘要 : 研究不同植物激素对美味猕猴桃 金魁 成熟叶的不定芽分化 芽增殖与生根的影响以及组培苗的移栽技术. 结果表明,TDZ( 噻苯隆 ) 比 BA(6 苄基氨基嘌呤 ) 更有利于不定芽的诱导, 在含 1 mg / L TDZ 和 0. 2 mg / L NAA( 萘乙酸 ) 培养基上, 不定芽诱导率达到 90% 以上 ; 通过茎段培养, 芽在含 0. 3 mg / L BA 和 0. 5 mg / L GA 3 ( 赤霉素 ) 培养基上 30 d 可以增殖 4. 5 倍 ; 所增殖的芽 (2 3 cm 长 ) 在含 0. 7 mg / L IBA ( 吲哚丁酸 ) 培养基上 35 d 内可以 100% 生根. 组培苗在温室里炼苗 30 d 后移到室外自然环境中, 生长健壮, 移栽 90 d 后的成活率达到 96%. 关键词 : 金魁 猕猴桃 ; 成熟叶 ; 不定芽 ; 植株离体再生 ; 快速无性繁殖中图分类号 :Q945. 5 文献标志码 :A DOI:10.3969 / j.issn.1000 2375.2018.03.017 A rapid clonal propagation protocol of kiwifruit cultivar Jinkui ( Actinidia chinensis var. deliciosa) CHEN Yongqin 1, ZHAN Jingxian 1, HU Cheng 1, CHEN Qiqi 1, WANG Yanchang 2 (1. Faculty of Life Sciences and Hubei Collaborative Innovation Centre for Green Transformation of Bio Resources, Hubei University, Wuhan 430062, China; 2. Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074, China) Abstract: Effects of plant hormones on adventitious bud induction from mature leaves of Actinidia chinensis var. deliciosa cultivar Jinkui, bud multiplication and rooting were investigated. The results showed that TDZ was much more effective than BA in bud induction, and more than 90% of the mature leaf explants initiated adventitious buds on the medium supplemented with 1 mg / L TDZ and 0. 2 mg / L NAA; averagely, buds multiplied 4. 5 folds by nodal culture within 30 days on the medium containing 0. 3 mg / L BA plus 0. 5 mg / L GA 3 ; and all the shoots 2 3 cm long rooted well when they were cultured on the medium with 0. 7 mg / L IBA within 35 days. The regenerated plantlets grew healthily after they were acclimated in greenhouse for 30 days and then cultured under natural environment; the survival rate of the plantlets was 96% after 90 days of transplantation. Key words: Jinkui kiwifruit; mature leaf; adventitious bud; in vitro plant regeneration; rapid clonal propagation 0 引言 猕猴桃为猕猴桃科 猕猴桃属 (Actinidia) 植物, 其果富含对人有益的维生素 氨基酸 胡萝卜素和花青素, 尤其是维生素 C 含量高, 具有很高的营养价值和良好的保健功能. 我国是猕猴桃的故乡, 也是猴桃种植大国. 目前, 栽培的猕猴桃多为中华猕猴桃 (A. chinensis) 品种, 其次有美味猕猴桃 (A. chinensis var. deliciosa, 中华猕猴桃的变种 ) 和软枣猕猴桃 (A. arguta). 收稿日期 :2017 10 06 作者简介 : 陈永勤 (1961 - ), 男, 博士, 教授, 博士生导师, E mail:chenyongqin@ hubu. edu. cn
302 湖北大学学报 ( 自然科学版 ) 第 40 卷 金魁 是湖北省农业科学院果树茶叶研究所选育的一个美味猕猴桃优良品种. 其平均果重 100 g 以上, 最大可达 250 g, 果肉汁多味美 甜酸可口, 含可溶性固形物 18% 25%, 总糖 13% 有机酸 1. 6% 1. 8%, 维生素 C 含量 110 242 mg / 100 g [1 3]. 由于具有品质佳 丰产性好 抗逆性强 耐贮运 货架期长等优点, 近 10 多年来 金魁 是我国猕猴桃的主栽品种之一, 其栽培技术已有不少报道 [2 7]. 然而, 金魁 猕猴桃的扦插生根比较困难, 生产上常用嫁接繁殖, 但用生长素 IBA ( 吲哚丁酸, Indole 3 butyric acid) 处理 金魁 猕猴桃插穗, 并在温床上扦插, 可使生根率达到 80% [8]. 众所周知, 利用植物组织培养技术繁殖植物具有速度快 效率高, 并可以对植物进行脱菌 脱毒等优点. 但有关 金魁 猕猴桃组培技术报道极少. 黄胜男等以茎段培养得到的 金魁 猕猴桃无菌苗叶片为外植体, 研究了细胞分裂素 6 BA(6 苄基氨基嘌呤,6 benzylaminopurine) 和生长素 NAA ( 萘乙酸,1 Naphthaleneacetic acid) 对不定芽诱导的影响, 发现 3 mg / L 6 BA 和 0. 2 mg / L NAA 的组合不定芽诱导率最高 (94% ), 不定芽在含 0. 7 mg / L IBA 培养基上的生根率为 100%, 但他们没有报道芽增殖和组培苗移栽方法 [9]. 本文报道植物激素对 金魁 猕猴桃成熟叶分化不定芽 芽增殖与生根的影响, 以及组培苗的移栽方法, 总结出一套高效 可行的 金魁 猕猴桃组培快繁技术. 1 材料与方法 1. 1 材料 金魁 猕猴桃完全伸展 健康的叶片采于中国科学院武汉植物园. 1. 2 外植体的消毒叶片用自来水和洗涤剂清洗后, 在含 1% 有效氯的次氯酸钠溶液 ( 含 0. 2% 吐温 20) 中消毒 15 min, 然后用无菌水漂洗 3 次. 将叶片边缘切除后, 再将叶片切成 0. 5 cm 0. 5 cm 的小块, 接种在含不同浓度萘乙酸 (NAA) 和 6 苄基氨基嘌呤 (6 BA 或 BA) 或噻苯隆 (TDZ) 的不定芽诱导培养基上. 不定芽诱导试验为 50 d. 1. 3 芽的增殖培养将叶片形成的不定芽切下 接种在无激素的培养基上. 1 个月后, 再将芽 ( 长的芽切成 2 3 段 ) 转到含 0. 5 mg / L GA 3 ( 赤霉素 ) 的培养基上. 将在此培养基上增殖的芽切成 0. 7 1. 0 cm 长的小段, 每段带 1 2 个芽, 接种到含不同浓度 BA 和 GA 3 的培养基 ( 表 2) 上, 以寻找适合其增殖的激素组合. 1 个月后, 再将增殖的芽切成小段, 接种在新鲜的增殖培养基上, 进一步验证芽的增殖效果. 芽的常规增殖在含 0. 3 mg / L BA 和 0. 5 mg / L GA 3 培养基上进行. 1. 4 芽的生根与组培苗移栽将在增殖培养基上形成的芽切成 2 3 cm 长 ( 带顶芽 ) 接种在含 0 1 mg / L IBA( 吲哚丁酸, 生长素 ) 培养基上进行生根试验. 生根培养持续 5 周. 将在 0. 7 和 1. 0 mg / L IBA 培养基上再生的组培苗移至温室, 打开瓶盖,3 d 后取出组培苗, 并用自来水清洗, 移栽到盛有基质的塑料盆中, 基质由 4 3 3 的田园土 泥炭土和河沙组成. 温室内温度为 23 27, 湿度为 60% 80%. 组培苗移栽时浇足水, 以后等基质表面稍干时再浇, 但对出现萎蔫的组培苗及时补水. 一个月后, 将苗移至室外, 适时浇水. 1. 5 培养基与培养条件本实验中所用的基本培养基为大量元素减半的 MS 培养基 [10], 含 20 g / L 蔗糖和 8 g / L 琼脂. BA TDZ NAA 和 IBA 等植物激素购自美国 Sigma 公司, 其他试剂均为国产分析纯. 叶片不定芽诱导培养基含 0. 2 mg / L NAA 和 1 5 mg / L BA 或 1 2 mg / L TDZ, 增殖培养基含 0 0. 5 mg / L BA 和 0. 5 或 1. 0 mg / L GA 3 ( 赤霉素 ), 生根培养基含 0 1 mg / L IBA. 所有培养基 ph 值为 5. 8, 在 121 下消毒 15 min. 培养室温度为 (25 ± 1), 光照强度为 35 40 μmol m - 2 s - 1, 光周期为 16 h. 1. 6 数据分析各试验均重复 3 次, 利用 IBM SPSS 软件对数据进行方差分析和邓肯检验 ( Duncan s test,α = 0. 05), 百分数先转换成反正弦后再进行统计分析. 2 结果与分析 2. 1 愈伤组织和不定芽的诱导接种 3 4 d 后, 不同培养基上的叶块都有所增大, 随后边缘处形成愈伤组织, 进而分化不定芽. 细胞分裂素的种类 (BA 和 TDZ) 和浓度对愈伤组织和不定芽的诱导有很大的影响 ( 表 1). 在含 1 2 mg / L BA 的培养基上, 叶块大约在培养 2 周后形成愈伤组织 6 周后出现不定
第3 期 303 陈永勤 等 一种美味猕猴桃 金魁 快速无性繁殖方法 芽 50 d 后不定芽形成率分别为 5 6 和 29 0 在含 3 和 5 mg L BA 的培养基上 叶块大约 8 10 d 后出现愈伤组织 5 周后形成了不定芽 图 1a 最终 愈伤组织和不定芽形成率分别达为 100 和 45 50 在含 1 或 2 mg L TDZ 培养基上 所有叶块在 7 d 内形成愈伤组织 3 周后开始出现不定芽 最终 不定芽诱导率达到 90 以上 甚至 100 但两种浓度 TDZ 所诱导的芽在形态上有很大的差异 在 1 mg L TDZ 培养基上形成的芽比较正常 图 1b 而在 2 mg L TDZ 培养基上愈伤组织生长旺盛 所 形成的芽大都出现玻璃化症状 图 1c 表1 BA 和 TDZ 浓度对 金魁 猕猴桃成熟叶外植体形成不定芽的影响 细胞分裂素 mg L BA 1 TDZ 2 3 5 愈伤组织形成率 不定芽形成率 56 6 ± 1 1 a 5 6 ± 1 1 a 93 3 ± 1 9 b 28 9 ± 2 9 b 50 0 ± 1 9 c 1 2 同一栏带有相同字母的数据表示彼此之间差异不具有统计学意义 α 0 05 图1 45 5 ± 2 2 c 92 2 ± 1 1 d 100 0 ± 0 0 e 金魁 猕猴桃成熟叶不定芽诱导 增殖与植株再生 A 在含 3 mg L BA 培养基上形成不定芽的叶块 B 在含 1 mg L TDZ 培养基上形成不定芽的叶块 C 在含 2 mg L TDZ 培 养基上形成不定芽的叶块 D 在含 mg L GA3 与 0 mg L BA 左 1 0 1 mg L BA 左 2 0 3 mg L BA 右 2 和 mg L BA 右 1 培养基上的茎段所形成的新幼茎 E 在含 0 7 mg L IBA 培养基上生根的植株 F 在含 1 mg L IBA 培 养基上生根的植株 基部愈伤组织生长旺盛 2 2 芽的增殖培养 叶片形成的不定芽转到无激素的培养基上后生长并不理想 一个月内只有少许伸 长 将芽 长的芽切成小段 转到含 mg L GA3 的培养基上后 芽的生长得到显著改善 培养 4 周后 大部 分茎段可以长成 3 4 cm 长的幼茎 但有部分茎段没有长出新芽 为了研究 BA 和 GA3 浓度对芽增殖的影
304 第 40 卷 湖北大学学报 自然科学版 响 我们将芽切成小段 接种到含不同浓度 BA 和 GA3 的培养基上 结果表明 或 mg L GA3 促进芽 伸长生长的效果都比较好 两者没有明显差异 但芽的生长与 BA 浓度有关 在无 BA 时 带顶芽的茎段都 能伸长 而不带顶芽的茎段只有部分 大约 50 60 可以长出 1 个幼茎 在含 0 1 mg L BA 的培养基 上 大约 90 的芽段可以长出 1 个幼茎 在含 0 3 和 mg L BA 的培养基上 每个芽段可以长出 2 幼茎 图 1d 因而增殖系数 4 6 2 3 植株再生与移栽生长 4 9 显著高于无 BA 和 0 1 mg L BA 的处理 表 2 IBA 对 金魁 芽生根有显著的促进作用 在无 IBA 的基本培养基上 金 魁 芽生根晚 生根率低 根数少 而在含 周后生根率达到 70 3个 1 mg L IBA 培养基上 芽在接种 7 100 每株平均根数达到 3 3 9 d 后开始生根 5 8 5 条 均显著高于对照 表 3 虽然 1 mg L IBA 可以促进芽多生根 但同时也显著促进了愈伤组织的形成和生长 而且许多根是由愈伤组织形成的 图 2f 而在含 0 7 mg L IBA 培养基上 芽基部只形成很少的愈伤组织 根几乎都是由芽直接形成的 生根质量好 图 2e 表2 GA3 和 BA 浓度对 金魁 猕猴桃芽增殖的影响 激素 mg L GA3 BA 0 0 0 3 0 1 0 1 0 3 表3 IBA 浓度对 金魁 猕猴桃芽生根的影响 芽生长率 增殖系数 IBA mg L 最早出现 根时间 生根率 平均根数 株 58 9 ± 2 2 a 2 6 ± 0 1 a 0 15 46 7 ± 3 6 a 1 6 ± 0 15 a 0 7 7 92 2 ± 1 1 b 3 3 ± 0 2 b 4 7 ± 0 1 c 4 9 ± 0 2 c 96 6 ± 1 9 b 3 2 ± 0 1 b 100 0 ± 0 0c 4 6 ± 0 1 c 100 0 ± 0 0c 4 8 ± 0 1c 9 7 72 5 ± 2 9 b 3 3 ± 0 27 b 8 5 ± 0 75 d 5 2 ± 0 38 c 同一栏带有相同字母的数据表示彼此之间 差异不显著 α 0 05 同一栏带有相同字母的数据表示彼此之间 差异不具有统计学意义 α 0 05 将在含 0 7 和 mg L IBA 培养基上再生的植株移 栽到温室 7 10 d 后植株有所伸长 幼叶明显增大 但这 两种组培苗的后来生长出现明显差异 在 0 7 mg L IBA 培养基上形成的组培苗一直生长良好 一个月后成活率达 到 100 移至室外自然条件后也生长正常 图 2 两个月 后的成活率达到 96 在 1 mg L IBA 培养基上再生的部 分组培苗在温室栽培 2 周后开始出现萎蔫 补浇水并不能 使其恢复 最终死亡 移栽一个月后的成活率只有 44 图2 移栽 3 个月后的 金魁 猕猴桃组培苗 拔起死亡植株后 发现这些植株基部原有的愈伤组织及根已变黑 腐烂 3 讨论 建立高效的不定芽诱导方法对于猕猴桃快速繁殖及转基因植株的培育都具有重要意义 还可以用 于培育多倍体猕猴桃 11 美味猕猴桃是栽培猕猴桃的重要类型之一 有关其叶片不定芽诱导方法已有 一些报道 但都是以组培苗的幼嫩叶片为外植体 不定芽诱导的最佳激素组合因品种不同而有所不同 如 秦美 为 6 0 mg L BA 0 1 mg L NAA 12 海沃德 为3 mg L BA 0 1 mg L NAA 3 0 mg L BA 0 2 mg L NAA 9 诱导率可以达到 80 以上 Wu 等 11 用 0 91 13 金魁 为 6 84 μmol L 玉米素 zeatin ZT 诱导中华猕猴桃品种 Hort16A 幼叶外植体形成不定芽时 发现不同叶块间形成不定芽的 差异很大 有的叶块可以形成多个芽 有的则不能形成芽 具体的不定芽诱导率未说明 在本研究中 金魁 猕猴桃成熟叶在含 1 5 mg L BA 与 0 2 mg L NAA 培养基上分化不定芽的效率比较低 最高 为 50 但在含 mg L TDZ 与 0 2 mg L NAA 的培养基上 不定芽诱导率可以达到 90 以上 表 1 说明当使用 TDZ 作为细胞分裂素时 金魁 成熟叶同样可以高效率分化不定芽 王顺才等 14 和 Zhang 等 15 也分别发现 TDZ 诱导 海沃德 猕猴桃叶片和葡萄 Wink 品种叶片形成不定芽的效果显著
第 3 期陈永勤, 等 : 一种美味猕猴桃 金魁 快速无性繁殖方法 305 好于 BA 和 ZT. 在无激素培养基上 金魁 茎段侧芽的生长率低, 且伸长少. 但在含 0. 3 0. 5 mg / L BA 和 0. 5 mg / L GA 3 的培养基上, 芽的增殖得到显著改善, 一个月内所有茎段可以形成了 2 3 个 2 4 cm 高的幼茎, 增殖系数达到 4. 5 5 倍. 这是由于细胞分裂素 (BA) 能刺激茎段侧芽萌动生长 赤霉素 (GA 3 ) 能促进芽伸长生长的缘故. 本研究中 金魁 芽的增殖效率与报道的中华猕猴桃 红阳 [16] 和美味猕猴桃 海沃德 [13] 芽的增殖效率相当, 但这些猕猴桃的芽增殖培养基中 BA 浓度比较高 (2 4 mg / L). 组培苗的生根质量对其移栽成活率影响很大. IBA 和 NAA 是诱导猕猴桃生根最常用的激素, 其效果因猕猴桃种类 品种而异. 黄胜男等报道 金魁 芽在 0. 5 0. 7 和 0. 8 mg / L IBA 培养基上的生根率分别为 78% 100% 和 55. 6% [9]. 我们的 金魁 芽生根试验结果 ( 表 3) 与黄胜男等的结果基本一致, 但我们发现在 1. 0 mg / L IBA 培养基上 金魁 芽也可以 100% 生根, 只是芽基部的愈伤组织生长比较旺盛, 根多由愈伤组织形成. 移栽后, 这种组培苗由于基部的愈伤组织容易受到微生物感染而腐烂, 造成死苗 移栽成活率低. 因此, 诱导 金魁 芽生根的 IBA 浓度还是以 0. 7 mg / L 为佳. 总之, 金魁 猕猴桃成熟叶外植体在含 1. 0 mg / L TDZ 和 0. 2 mg / L NAA 培养基上可以高效分化不定芽 ; 不定芽形成之后, 可以通过茎段培养在含 0. 3 mg / L BA 和 0. 5 mg / L GA 3 的培养基上反复增殖, 一个月增殖 4. 5 5. 0 倍 ; 所增殖的芽在含 0. 7 mg / L IBA 培养基上可以 100% 生根, 形成完整的植株. 根据本试验所建立的方法, 以一个 金魁 猕猴桃成熟叶片为起始材料, 一年内可以生产出数百万小苗. 该方法对于 金魁 猕猴桃的种苗生产及转基因植株的培育有很好的参考价值. 4 参考文献 [1] 胡一民. 极品猕猴桃 金魁 [J]. 中国土特产, 1997, 2: 25. [2] 陈启亮. 金魁猕猴桃优质丰产栽培技术 [J]. 南方园艺, 2003(1) : 20. [3] 韩飞, 刘小莉, 钟彩虹. 不同类型果袋对 金魁 猕猴桃果实品质的影响 [J]. 中国果树,2017( 3) : 45 49. [4] 敖礼林, 岳峰, 冷建华, 等. 金魁等晚熟美味猕猴桃大面积优质高产栽培技术 [ J]. 中国南方果树, 2002, 31(2): 56 57. [5] 姜景魁, 乐训权, 陈细慧. 美味猕猴桃金魁的整形修剪试验 [J]. 现代园艺, 2011, 10: 5 10. [6] 鄢帮有, 陈葵, 严玉平, 等. 三定三控 技术对 金魁 猕猴桃产量与品质的影响 [J]. 江西农业大学学报, 2012, 34 (6) :1124 1129. [7] 黄春辉, 曲雪艳, 刘科鹏, 等. 金魁 猕猴桃园土壤理化性状 叶片营养与果实品质状况分析 [J]. 果树学报, 2014, 31(6): 1091 1099. [8] 高本旺, 周鸿彬, 张双英, 等. 金魁猕猴桃温床硬枝扦插育苗 [J]. 林业实用技术, 2003, 8: 6 7. [9] 黄胜男, 张计育, 毛妮妮, 等. 美味猕猴桃品种 金魁 离体叶片不定芽诱导及生根培养基筛选 [J]. 植物资源与环境学报, 2016,25( 1) : 105 107. [10] Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture [ J]. Physiologia Plantarum, 1962,15: 473 497. [11] Wu J H, Ferguson A R, Murray B G. Manipulation of ploidy for kiwifruit breeding: in vitro chromosome doubling in diploid Actinidia chinensis Planch [ J]. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2011, 106 (3):503 511. [12] 樊军锋, 李玲, 韩一凡, 等. 秦美猕猴桃叶片最佳再生系统的建立 [J]. 西北植物学报, 2002,22 (4): 907 912. [13] 吴秀华, 张艳玲, 周月, 等. 海沃德 猕猴桃叶片高频直接再生体系的建立 [ J]. 植物生理学报, 2013, 49 (8): 759 763. [14] 王顺才, 马锋旺, 徐凌飞. 细胞分裂素和生长素对美味猕猴桃离体叶片再生的影响 [ J]. 园艺学进展 ( 第六辑 ), 2004(6): 192 195. [15] Zhang P, Yu Z Y, Cheng Z M, et al. In vitro explants regeneration of the grape Wink (Vitis vinifera L. Wink ) [J]. Journal of Plant Breeding and Crop Science, 2011, 3(11):276 282. [16] 隆前进, 吴延军, 谢鸣. 红阳 猕猴桃叶片和带芽茎段的组织培养快繁技术 [ J]. 浙江农业学报,2010, 22 (4): 429 432. ( 责任编辑 : 游俊 )