萱草‘Betty Woods’高效微繁殖体系的建立:外植体消毒、TDZ低剂量调控与植株再生优化

《Horticulturae》:Development of an Efficient Micropropagation Protocol for Hemerocallis ‘Betty Woods’

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月29日 来源:Horticulturae 3.4

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  :新育成的萱草品种常规分株繁殖受限于较低的繁殖系数,难以快速生产整齐一致的种苗。本研究以萱草‘Betty Woods’的幼嫩根状茎和花葶为外植体,建立高效微繁殖体系,并评价噻苯隆(thidiazuron,TDZ)对离体诱导和增殖的影响。研究人员系统评估了表面消

  
:新育成的萱草品种常规分株繁殖受限于较低的繁殖系数,难以快速生产整齐一致的种苗。本研究以萱草‘Betty Woods’的幼嫩根状茎和花葶为外植体,建立高效微繁殖体系,并评价噻苯隆(thidiazuron,TDZ)对离体诱导和增殖的影响。研究人员系统评估了表面消毒、不定芽诱导与增殖、生根及驯化移栽等环节。根状茎适宜的消毒处理为75%乙醇处理30 s后以2%次氯酸钠处理10 min,花葶适宜的消毒处理为相同乙醇处理后以2%次氯酸钠处理5 min。筛选出的根状茎诱导培养基为MS附加2.0 mg L?1 6-苄氨基嘌呤(6-BA)、0.2 mg L?1 α-萘乙酸(NAA)和0.1 mg L?1 TDZ,不定芽诱导率达83.3%,每外植体芽数为4.62个。花葶诱导培养基为MS附加1.0 mg L?1 6-BA、0.2 mg L?1 NAA和0.05 mg L?1 TDZ,愈伤组织诱导和芽分化率均超过80%。筛选出的增殖培养基和生根培养基分别为MS附加1.0 mg L?1 6-BA、0.1 mg L?1 NAA和0.005 mg L?1 TDZ,以及1/2 MS附加0.3 mg L?1 NAA。驯化移栽基质选用泥炭:蛭石:珍珠岩(3:1:1,v/v/v)。总体而言,低浓度TDZ促进了诱导、分化和增殖,优化后的方案为萱草‘Betty Woods’的快速克隆繁殖和规模化生产提供了实用途径。
论文解读
一、研究背景与目的
萱草属(Hemerocallis spp.)为阿福花科多年生草本植物,全球约有15至19个种,主要分布于东亚,中国分布最广,记录有11个种。萱草兼具食用、药用和观赏价值,因花型花色多样、适应性强、叶丛优美而被广泛用于园林绿化。美国萱草协会已注册超过9万个园艺品种,其中许多新育成品种具有较高的观赏价值。然而,商品化萱草品种的繁殖仍主要依赖分株法,繁殖效率低,难以满足规模化生产和园林应用的需求。组织培养技术可在有限材料基础上快速获得大量整齐一致的植株,是实现工厂化育苗的重要途径。萱草组织培养研究始于20世纪70年代,已有从花瓣、花葶、冠芽和幼叶等外植体再生的报道,但品种特异性强,不同品种间反应差异显著,许多新引进品种仍缺乏稳定高效的再生和繁殖体系。重瓣萱草品种‘Betty Woods’(中文名‘奶油卷’)观赏价值高,但尚无可靠的再生和繁殖方案。本研究以幼嫩根状茎和花葶为外植体,系统评价消毒、初代培养、继代增殖、生根和移栽各环节,并比较根状茎直接再生与花葶间接再生两条途径,同时考察TDZ的添加效果,旨在建立该品种实用的微繁殖体系,为萱草种质资源的生产应用提供技术参考。
二、研究内容与主要结论
研究人员以北京市园林绿化科学研究院萱草种质资源圃采集的‘Betty Woods’植株为材料,选取具生长点的幼嫩花葶和幼嫩根状茎作为外植体。通过系列试验确定了各环节的关键参数。在消毒环节,根状茎适宜的消毒处理为75%乙醇30 s结合2%次氯酸钠10 min,污染率降至13.54%,启动率达80.74%;花葶适宜的消毒处理为75%乙醇30 s结合2%次氯酸钠5 min,污染率为8.33%,启动率为70.45%。根状茎初代培养中,MS附加2.0 mg/L 6-BA、0.2 mg/L NAA和0.1 mg/L TDZ时不定芽诱导率达83.33%,每外植体平均芽数4.62个,再生芽深绿色、高约3 cm;TDZ浓度升至0.2 mg/L时虽诱导率和芽数略有增加,但芽多经愈伤组织产生、长势弱且仅约1 cm高。花葶初代培养中,MS附加1.0 mg/L 6-BA、0.2 mg/L NAA和0.05 mg/L TDZ时愈伤组织诱导率达84.48%,芽分化率达81.72%,再生芽长势旺盛;TDZ浓度升高虽提高愈伤诱导率,但芽分化率先升后降,0.2 mg/L时分化率明显下降且芽质量降低。花葶取材部位和放置方式试验表明,无生长点的花葶段不能形成愈伤组织和不定芽,逐渐褐化死亡;具生长点的花葶段和分枝花葶段均可形成愈伤组织并分化不定芽,二者在多数处理间无显著差异。具生长点的花葶段正立横放时愈伤诱导率和分化率均超过84%,愈伤主要产生于生长点或残留苞片区域,分枝花葶的愈伤则形成于分枝节位附近。继代增殖阶段,MS附加1.0 mg/L 6-BA、0.1 mg/L NAA和0.005 mg/L TDZ时增殖系数达6.80,超过80%的芽高于2 cm,再生芽正常、深绿色且长势旺盛;TDZ浓度提高虽进一步增加增殖系数,但抑制芽伸长并促进基部愈伤形成及丛生芽在愈伤上继续分化,不利于后续分割。生根培养中,1/2 MS附加0.3 mg/L NAA时生根率达80.00%,每株根数超过10条;MS培养基上生根率难以超过70%,且部分培养物产生愈伤或额外不定芽。移栽基质试验中,泥炭:蛭石:珍珠岩为3:1:1时成活率达91.67%,叶片深绿、植株生长整齐、根系发育完整,2个月后株高超过8 cm、具6至8片叶,达到出圃要求。
三、关键技术方法
本研究采用组织培养技术体系,主要技术方法包括:外植体表面消毒处理,采用乙醇与次氯酸钠组合消毒;初代培养,分别建立根状茎直接不定芽再生途径和花葶愈伤组织间接再生途径;继代增殖培养,通过植物生长调节剂组合优化芽增殖效率;生根培养,比较不同基础培养基和NAA浓度对生根的影响;驯化移栽,采用不同配比基质评价移栽成活率和植株生长。试验材料采自北京园林绿化科学研究院萱草种质资源圃。数据采用SPSS 26.0进行单因素方差分析和Tukey多重比较。
四、研究结果
外植体消毒效果:乙醇与次氯酸钠组合能有效去除表面微生物,但处理时间延长在降低污染率的同时也降低外植体启动率,存在微生物控制与组织活力之间的权衡。根状茎因接近土壤、表面微生物附着多,各处理下污染率均高于花葶,但启动相对容易。
植物生长调节剂对根状茎不定芽诱导的影响:仅用6-BA和NAA时不定芽诱导率低于70%,每外植体芽数很少超过2个。添加TDZ的各组合诱导率和芽数普遍高于对应无TDZ处理。0.1 mg/L TDZ时诱导率达83.33%,平均芽数4.62个,芽深绿色、高约3 cm;0.2 mg/L TDZ时芽多经愈伤产生、长势弱且矮小。综合考虑诱导率、芽数和芽形态,选定MS + 2.0 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 0.1 mg/L TDZ为根状茎初代培养基。
植物生长调节剂对花葶愈伤形成和不定芽再生的影响:仅含6-BA和NAA的四个处理愈伤诱导和芽分化均未超过70%,且随NAA升高有改善趋势。添加低浓度TDZ后两项指标均超过70%。0.05 mg/L TDZ时愈伤诱导率84.48%、芽分化率81.72%,再生芽长势旺盛;TDZ浓度升高后分化率下降、芽质量降低。选定MS + 1.0 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 0.05 mg/L TDZ为花葶初代培养基。
花葶部位和放置方式的影响:无生长点的花葶段不能形成愈伤和不定芽,逐渐褐化死亡;具生长点和分枝花葶段均可有效再生,多数处理间无显著差异。具生长点的花葶段正立横放时愈伤诱导和分化率均超过84%。后续试验选用具生长点的花葶。
植物生长调节剂对不定芽增殖的影响:仅含6-BA和NAA时增殖系数很少超过2.0,高于2 cm的芽比例低于70%。0.005 mg/L TDZ时增殖系数达6.80,超过80%的芽高于2 cm,芽正常健壮;TDZ浓度升高虽提高增殖系数但抑制伸长并促进基部愈伤形成。选定MS + 1.0 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA + 0.005 mg/L TDZ为增殖培养基。
基础培养基和NAA浓度对生根的影响:不定芽在不添加植物生长调节剂的MS和1/2 MS上均可生根,但生根率低于添加NAA的处理。1/2 MS各处理生根率均超过70%,MS上难以超过70%。1/2 MS附加0.3 mg/L NAA时生根率80.00%,每株根数超过10条。选定1/2 MS + 0.3 mg/L NAA为生根培养基。
移栽基质对驯化苗的影响:各处理成活率均超过85%,随泥炭比例增加有升高趋势。泥炭:蛭石:珍珠岩为3:1:1时成活率91.67%,叶片深绿、植株整齐、根系发达,2个月后达到出圃标准。
五、讨论与结论
讨论部分指出,外植体消毒需在微生物控制和组织活力间取得平衡,过度消毒会导致褐化等问题。花葶不同部位再生能力差异显著,无生长点段不能再生,表明分生组织或节位组织对花葶间接器官发生至关重要。植物生长调节剂组合中,6-BA和NAA单独使用不足以高效诱导和增殖,低浓度TDZ显著改善诱导、分化和增殖效果,但过高浓度促进愈伤形成并降低芽质量,TDZ的使用需控制在低浓度范围。1/2 MS优于MS且NAA进一步促进生根。根状茎直接再生途径培养周期短、取材不受季节限制,但初代芽数较少且采集可能损伤母株;花葶间接再生途径培养周期长、受花期限制,但初代产芽量较高且对多年生冠部损伤小。生产上应根据繁殖规模、材料可得性和遗传稳定性要求选择合适途径。研究结论为:本研究成功建立了‘Betty Woods’的两套离体繁殖体系。根状茎直接再生适宜的初代培养基为MS + 2.0 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 0.1 mg/L TDZ;花葶间接器官发生适宜的初代培养基为MS + 1.0 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 0.05 mg/L TDZ。增殖、生根和移栽条件分别为MS + 1.0 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA + 0.005 mg/L TDZ、1/2 MS + 0.3 mg/L NAA和泥炭:蛭石:珍珠岩 = 3:1:1。多个含TDZ的处理组合在测试范围内表现出良好的诱导、分化和增殖效果。根状茎体系培养时间短、外植体材料来源广,花葶体系在季节性材料可得时可促进更高的初始芽形成。这些方案为‘Betty Woods’规模化繁殖提供了技术基础,也可为其他优良萱草品种组织培养体系的建立提供参考。
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