红花钓钟柳Penstemon barbatus (Can.) Roth的离体快速繁殖和再生体系的建立

【摘要】红花钓钟柳(Penstemonbarbatus(Can.)Roth)属玄参科(Scrophulariaceae)钓钟柳属(Penstemon)多年生草本植物,几乎全株可药用,主要分布在墨西哥至北美洲一带,是当地土著居民重要的药物资源,但其药用价值尚未充分开发利用。红花钓钟柳含有松果菊苷,且十分接近管花肉苁蓉的含量水平。因此,红花钓钟柳可以成为管花肉苁蓉的替代药源植物,用于松果菊苷的规模化生产。松果菊苷目前主要从管花肉苁蓉中提取,中国药典(2005版)对管花肉苁蓉的唯一质量控制标准是松果菊苷含量不低于1.0%。而管花肉苁蓉生长环境特殊、难于栽种,加之近年来的破坏性采挖,使其野生资源急剧减少,目前已被列为国家二级保护濒危植物。松果菊苷既是一种苯乙醇苷类化合物,同时也是一种咖啡酸类衍生物,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、提高记忆力等多种药理活性,可用于神经衰弱、失眠和心脑血管功能退化等病症和疾病的治疗和预防。因此,在世界进入老龄化的今天,开展替代管花肉苁蓉的药用植物的离体快繁和遗传转化研究具有重要的现实意义。目前,国内外关于红花钓钟柳的研究主要集中在次生代谢产物方面,其组织培养和离体再生尚未见报道。本研究以红花钓钟柳(Penstemonbarbatus)为材料,以无菌苗顶芽、叶片和茎段为外植体,主要通过茎段不定芽的直接再生建立了离体再生体系,为进一步通过遗传转化培育富含松果菊苷的转基因红花钓钟柳奠定了良好基础。本实验通过离体快繁,脱分化再生和外植体直接再生三种途径,建立了红花钓钟柳离体再生体系。主要结果如下：1、红花钓钟柳离体快速繁殖体系的建立以一月生无菌苗的顶芽和侧芽为外植体,通过丛芽诱导、继代增殖和生根培养建立红花钓钟柳离体快速繁殖体系。结果表明,丛芽诱导最佳培养基为MS+1.0mg-L-16-BA+0.05mg·L-1NAA,培养30d,丛芽诱导率达100%,繁殖系数达9.8；从芽继代增殖最佳培养基仍为MS+1.0mg·L-16-BA+0.05mg·L-1NAA,继代周期30d,1-4代平均增殖系数为6.0(倍),且丛芽生长良好；不定芽生根最佳培养基为1/2MS+0.2mg·L-1IBA+0.2mg·L-1NAA,培养30d后,产生的不定根具较多侧根,根系发达,试管苗生长健壮；试管苗移栽存活率较高,达91.42%。2、红花钓钟柳外植体经脱分化再生体系的建立以1月生无菌苗的叶片、茎段为外植体,通过脱分化和再分化建立红花钓钟柳离体再生体系。结果表明,叶片脱分化(愈伤组织形成)的最佳培养基为SH+3.0mg·L-16-BA+0.3mg·L-1NAA,培养30d,愈伤组织诱导率达57.14%,产生的愈伤组织较多,褐化较轻,生长情况良好,但其愈伤组织未能再生不定芽。茎段脱分化的最佳培养基为SH+0.5mg·L-16-BA+0.1mg·L-1IBA,培养30d,愈伤组织诱导率达83.33%,愈伤组织呈淡黄色,表明光滑；愈伤组织再分化的最佳培养基为SH+1.0mg·L-16-BA+0.1mg·L-1IBA,培养30d,不定芽诱导率为23.81%;不定芽最佳继代培养基为SH+1.5mg·L-16-BA+0.1mg·L-1IBA,继代周期30d,增殖率达100%,1-4代平均繁殖系数为12.55；不定芽在1/2SH基本培养基中生根,30d生根率达100%；试管苗移栽存活率为89.53%。3、红花钓钟柳茎段、叶片直接再生体系的建立以茎段(节间)、叶片为外植体,通过不定芽的直接再生建立离体再生体系。结果表明,在本试验过程中,叶片外植体未能直接出芽,而茎段外植体成功直接出芽。其最佳出芽培养基为SH+2.0mg·L-16-BA+0.5mg·L-1IBA,培养30d,不定芽诱导率为29.17%,且不定芽生长正常；不i定芽最佳继代培养基为SH+1.5mg·L-16-BA+0.1mg·L-1IBA,继代周期30d,增殖率达100%,1-4代平均增殖系数为10.62；不定芽最佳生根培养基为1/2SH基本培养基,30d生根率达100%；试管苗移栽存活率为90.68%。4、外植体褐化与丛芽玻璃化防治研究在培养过程中,叶片、茎段等外植体容易褐化,丛芽在继代增殖过程中有玻璃化现象发生。通过缩短培养周期和在培养基中加入防褐剂降低和防治外植体褐化。通过降低培养基中蔗糖、琼脂含量降低和防治丛芽玻璃化。试验结果表明,外植体在添加0.04g-L-’的PVP的培养基中,每隔15d继代转种一次,能有效减轻和防止外植体褐化。丛芽在继代过程中,蔗糖含量为20g·L-1,琼脂浓度为7g·L-’的培养基有利于防止丛芽玻璃化；含植物生长调节剂的增殖培养基与不含生长调节剂的基本培养基交替使用,亦能降低或防止丛芽的玻璃化。
【作者】吴秀华；
【导师】汤绍虎；
【作者基本信息】西南大学，植物学，2014，硕士
【关键词】红花钓钟柳；茎段；叶片；离体快繁；离体再生；褐化；玻璃化；

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