沙棘种子萌发的基本培养基的优化

刘　丽，王　莉，阮成江

(1.大连民族大学 环境与资源学院，辽宁大连 116605；2.内蒙古大学 生命科学学院，内蒙古呼和浩特 010021)



沙棘种子萌发的基本培养基的优化

刘丽1,2，王莉1，阮成江1

(1.大连民族大学 环境与资源学院，辽宁大连 116605；2.内蒙古大学 生命科学学院，内蒙古呼和浩特 010021)

以沙棘“实优一号”品种的种子作为外植体，经过前期的消毒处理后分别接种在MS、1/2 MS、1/4 MS培养基中，在11 ℃培养10 d后移入25 ℃中培养，接种培养30 d后观察统计种子在不同基本培养基中的萌发率、萌发时间以及胚根生长状况，从而确定沙棘种子萌发的最佳培养基类型。结果显示：在相同培养条件下，1/2 MS培养基中的沙棘种子在培养7 d后最先萌发，培养30 d后其萌发率最高(16.67 %)，胚根分化出2～4个分支且生长状况最佳；1/4 MS培养基次之;MS培养基最差。因此，1/2 MS培养基为沙棘“实优一号”品种种子萌发的最佳基础培养基。

沙棘；种子；培养基；萌发率

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)是具有重要经济价值的水土保持资源植物，在中国主要分布在华北、西北、西南等地[1-2]，在食品、医药、日化、生态保护方面担当着重要角色。随着沙棘资源开发力度的加大以及生态环境建设对沙棘良种苗木需求量的大幅增加[3]，如何快速规模化繁育沙棘苗木成为迫切需要解决的问题。众多实践证明，植物组织培养是实现苗木快繁以及规模化生产的主要途径之一[4]。

目前在沙棘的组织培养中，茎尖、茎段、休眠枝条的腋芽和叶片等外植体均被成功诱导获得了再生苗[5-8]。但沙棘茎尖和茎段等外植体消毒困难，且容易受到接种时间等因素的限制。因此，近年来将种子接种培养出无菌苗，然后再利用无菌苗的不同器官作为外植体进行快速繁殖日益显示出其优越性[9]。然而，对于沙棘种子萌发的最佳培养基优化却未见报道。

本研究以沙棘成熟种子作为外植体，运用MS、1/2 MS、1/4 MS基础培养基进行培养，通过观察和比较沙棘种子在不同培养基中的萌发率及生长状况，获得种子萌发和生长的最佳基础培养基类型。这将为沙棘无菌苗的规模化繁育提供技术支持，也为后续沙棘优良种质资源的保存和扩繁奠定坚实的基础。

1　材料与方法

1.1沙棘种子的前处理

本研究采用的材料是“实优一号”沙棘品种的种子。选取大小均匀、充分成熟且饱满的种子用于实验。利用流动的自来水将沙棘种子冲洗干净，75 %的乙醇浸泡10 min，无菌蒸馏水冲洗5次，然后利用0.1 %的升汞浸泡消毒10 min，无菌水冲洗5次，置于消毒后的烧杯中备用。

1.2接种及培养条件

取已消毒的种子，放在灭菌后的滤纸上吸干水分，分别接种到含有MS、1/2 MS、1/4 MS培养基的培养瓶中，每瓶接种5～6粒种子，每种培养基类型共接种 60粒种子。将接种后的种子置于温度(11±1) ℃，黑暗，66 %湿度(RH)的人工气候箱中进行培养。15 d后再置于(25±1) ℃，66 %RH，光暗周期12L：12D，光照强度55 μ mol ·m-2·s-1人工气候箱中进行培养。

1.3观察计数

定期观察不同培养基中种子萌发的情况并做记录拍照。分别在培养7 d、14 d、30 d后进行观察，最后在培养30 d后统计种子在MS、1/2 MS以及1/4 MS培养基中的萌发率。

萌发率(%)=(正常萌发种子数/试验种子总数)× 100 %。

2　结果与分析

2.1接种前沙棘种子的状态

“实优一号”沙棘品种种子形态特征如图1。种子大小均匀，呈阔椭圆形和卵形，有的稍扁，长约3～4.2 mm，呈黑色或紫黑色，具光泽，颗粒饱满，充分成熟。

图1　沙棘种子的形态

2.2不同培养基中沙棘种子萌发状况比较

沙棘种子在MS、1/2 MS、1/4 MS培养基中的萌发状况存在明显差异。由图2可知，接种培养7 d后，在1/2 MS培养基(如图2b)中培养的种子先于MS和1/4 MS培养基萌发(露白)，1/4 MS培养基中(如图2c)种皮开裂并出现萌发的迹象，同时种子周围的培养基出现了褐化。但是MS培养基(如图2a)中无任何萌发迹象。接种培养14 d后1/2 MS培养基中种子的胚轴继续伸长且胚根伸入到培养基中生长(如图2e)，1/4 MS培养基中种子的胚根开始伸入培养基中 (如图2f)，MS培养基中的种子露白 (如图2d)。接种培养30 d后，三种培养基中的部分种子均完全萌发，但是MS培养基中胚根较细且无分支，大多数没有完全扎入到培养基中生长(表明不能从培养基中吸收营养物质)，后期胚轴逐渐变黄，无菌苗死亡(如图2g)；而在1/2 MS培养基中胚根较粗壮并分化出2～4个分支，能牢固地扎入到培养基中吸收营养物质，并已长出真叶 (如图2h)；在1/4 MS培养基中胚根生长状况也较好(如图2i)，但整体生长状况明显次于1/2 MS。

a、b、c为接种培养7 d后沙棘种子在MS、1/2MS、1/4MS基础培养基中的萌发状况；d、e、f为接种培养14 d后沙棘种子在MS、1/2MS、1/4MS培养基中的萌发状况；g、h、i为接种培养30 d后沙棘种子在MS、1/2MS、1/4MS培养基中的萌发状况。

图2沙棘种子在不同培养基中的萌发状况

沙棘种子在不同培养基中的萌发率见表1。从表1可知，在相同培养条件下，沙棘种子在1/2 MS培养基中的萌发率最高，其次为1/4 MS。由此表明，1/2 MS培养基是沙棘种子萌发的最适基本培养基类型。

表1　沙棘种子在不同培养基中的萌发率

3　讨　论

根据以上实验结果得知，在相同培养条件下，“实优一号”沙棘种子在1/2 MS培养基中的萌发率、萌发速度以及胚根生长状况都是最好的，1/4 MS培养基次之，MS培养基最差。由此可见，降低MS培养基中大量元素(无机盐)的浓度利于沙棘种子的萌发。张广军[10]等人以沙棘1年生带腋芽茎段或茎尖为外植体，经过初代培养获得无菌新芽，后将无菌新芽转入不同浓度的培养基中进行继代培养试验，确定了1/3 MS培养基为继代培养较适合的基本培养基；周洁[11]以沙棘带休眠芽的茎段和当年生嫩枝为外植体，研究了不同基本培养基认为B5培养基为适宜的培养基。此外，郑子成[12]以幼嫩茎尖或休眠枝条茎段为外植体，对大果沙棘组织培养技术进行了研究，结果表明：基本培养基以1/2 MS较好，继代培养基以1/3 MS为佳。对于不同外植体的培养，其对应的最适培养基也是不同的。与郑子成等的研究相似的是，本实验中得出1/2 MS也是沙棘种子萌发和生长的最适基本培养基。

沙棘种子的萌发需要特定的温度条件。在本实验室的前期研究中发现沙棘种子在25 ℃培养条件下，萌发率低且萌发的无菌苗生长异常，因此认为25 ℃不适宜沙棘种子的初期萌发。在中国北方地区，野生沙棘种子萌发的季节主要在每年3、4月份，此时北方气温大约在10～15 ℃，所以本研究模拟了其自然的萌发环境，在沙棘种子接种后先置于11 ℃中培养10 d，再将其转移到25 ℃进行培养，从而观察和统计不同培养基类型中种子萌发和初期生长状况。因此我们建议在沙棘无菌苗培养实验中应在培养前期进行较低温度的培养，使种子萌发，然后置于25 ℃中使之继续生长。

在本研究中虽然能明显地观察到沙棘种子在MS、1/2 MS以及1/4 MS不同培养基中的萌发差异，但整体上种子的萌发率较低，推测其原因可能是：(1)本研究所用的沙棘种子种龄为3年，由于放置时间较久导致部分种子自身活力降低，萌发率下降；(2)对种子消毒处理所用的升汞可能对部分沙棘种子产生伤害，对其后续的萌发产生一定影响。此外，沙棘是一种木本植物，而WPM培养基也是木本植物组织培养常用的培养基之一，因此在后续的研究中，我们将选用WPM为基础培养基进一步优化沙棘种子萌发条件。

4　结　论

在相同培养条件下，MS、1/2 MS、1/4 MS培养基中沙棘种子的萌发速度、萌发率以及胚根生长状况存在明显差异。1/2 MS培养基中种子的萌发率最高，且胚根分支多、生长状态最佳。1/4 MS培养基次之，MS培养基最差。可见，MS基础培养基中大量元素(无机盐)的浓度对种子的萌发具有一定的影响，其中1/2 MS培养基为沙棘“实优一号”品种种子萌发的最佳基础培养基。

[1] 张李华. 大果沙棘(Hippophaerhamnoides)扦插育苗技术 [J]. 牡丹江师范学院学报(自然科学版), 2005(1): 8-9.

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[5] YAO Y. Micropropagation of sea buckthorn (HippophearhamnoidesL.) [J]. Agricultural Science in Finland, 1995, 4: 503-512.

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[8] SRISKANDARAJAH S, LUNDQUIST P-O. High frequency shoot organogenesis and somatic embryogenesis in juvenile and adult tissues of sea buckthorn (HippophaerhamnoidesL.) [J]. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 2009, 99: 259-268.

[9] 杨丽萍, 张虎林, 赵秀梅. 沙棘离体快速繁育技术研究 [J]. 国际沙棘研究与开发, 2004, 2(1): 12-16.

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[11] 周洁, 岳冬梅, 陈贵, 等. 沙棘组培快繁技术研究 [J]. 安徽农业科学, 2005, 3(32): 236-249.

[12] 郑子成, 何淑勤. 大果沙棘组织培养技术 [J]. 中南林学院学报, 2003, 23(4): 42-45.

(责任编辑邹永红)

Optimization of the Basic Medium for Seeds Germination in Sea Buckthorn (Hippophaerhamnoides)

LIU Li1,2, WANG Li1, RUAN Cheng-jiang1

(1.School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China; 2.School of Life Science, Inner Mongolia University, Huhhot Inner Mongolia 010021, China)

The seeds of “Shiyou No.1” sea buckthorn (Hippophaerhamnoides) cultivar, which are taken as explants, were inoculated respectively in MS, 1/2 MS, 1/4 MS medium after the previous sterilization, and cultivated in 11 ℃ for ten days and then 25 ℃ for 20 days. In order to determine the optimal medium in which sea buckthorn seeds germinated after cultivating for 30 days, the germination rates and time of the seeds, and the condition of radicle growth in different medium were observed and counted. The results showed that under the same culture condition, the seeds firstly germinated in the 1/2 MS medium after cultivating for seven days, and the germination rate of the seeds was highest (16.67 %) after cultivating for 30 days. Moreover, in 1/2 MS medium, the radicles differentiated 2～4 branches whose growth conditions were the best. However, the seeds in 1/4 MS medium took the second place, and that in MS medium were the worst. Thus, the 1/2MS medium is the best basic medium for seeds germination in “Shiyou No.1” sea buckthorn cultivar.

Hippophaerhamnoides; seeds; medium; germination rate

2096-1383(2016)05-0469-04

2016-04-20；最后

2016-05-12

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC201502070401)；大连民族大学人才启动基金资助项目(0701-110049)。

刘丽(1991-)，女，黑龙江佳木斯人，大连民族大学环境与资源学院硕士研究生，主要从事生态资产评估研究。

王莉(1983-)，女，山西朔州人，讲师，博士，主要从事木本油料植物功能基因组学研究，E-mail:liwang@dlnu.edu.cn。

S793.6

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