药用豆科植物Butea monosperma (Lam.) Taub的微繁殖技术及基于ISSR技术的遗传真实性评估

《Scientific Reports》：Micropropagation and ISSR-based genetic fidelity assessment of the medicinal legume Butea monosperma (Lam.) Taub

　　

摘要

Butea monosperma（Lam.）Taub.是一种具有较高生态、药用和社会经济价值的豆科植物，但其种子活力低、休眠性强且无可靠的无性繁殖方法，这些因素限制了其的大规模栽培和保护。本研究建立了一种高效、可重复的间接器官发生技术，并结合基于ISSR标记的遗传真实性分析，用于B. monosperma的成熟叶片和节间外植体，从而提供了一个完整的克隆繁殖和质量控制体系。在添加2,4-D的Murashige和Skoog（MS）培养基上培养的外植体表现出明显的剂量依赖性反应：5.0 μM的2,4-D可诱导最大的愈伤组织形成（叶片中为88.89%，节间中为77.78%），并在4周内产生大量紧密的器官发生愈伤组织；而未添加激素的对照组则没有反应。随后将这种愈伤组织转移到含有不同细胞分裂素的MS培养基中，发现2.5 μM的6-苄基腺嘌呤（BA）和2.5 μM的meta-topolin（mT）是最优组合，每个愈伤组织丛分别产生13.56 ± 0.10和13.30 ± 0.36个芽，平均芽长分别为4.45 ± 0.15厘米和4.08 ± 0.02厘米；较高的细胞分裂素浓度则会减少芽的数量和伸长。将2.5 μM的BA或mT与低浓度的生长素结合使用可进一步促进芽的增殖：BA + 0.5 μM NAA组合产生了18.42 ± 0.05个芽（平均长度5.34 ± 0.02厘米），mT + 0.5 μM NAA组合产生了18.64 ± 0.07个芽（平均长度5.38 ± 0.03厘米），这表明细胞分裂素与生长素之间存在一个狭窄的最适平衡范围。对于生根来说，含有1.0 μM IBA的半浓度MS培养基能够产生最健壮的根系（反应率为94.44%，根数为12.56 ± 0.07条，根长为5.26 ± 0.08厘米）。经过驯化的幼苗移植到经过消毒的园土（有机肥料与普通土壤比例为3:1）中后，在温室和田间条件下表现出正常的形态、快速生长以及约80%的存活率，这与之前关于B. monosperma lutea变种的报道结果相当。使用20个引物对供体和9个再生体进行ISSR分析，共检测到71条可评分的条带，其中69条为单态性条带（占97.18%），仅有2条为多态性条带，这表明尽管经历了愈伤组织阶段，克隆体的均匀性仍然非常高。优化的微繁殖技术和基于ISSR的遗传真实性评估为B. monosperma的大规模繁殖提供了一个有前景的方法。然而，仍需进一步的田间验证，以及种质保存和未来的遗传改良及生物技术应用研究。