日本结缕草‘Zenith’胚性愈伤组织诱导与继代体系优化

doi:10.11686/cyxb2025434

草业学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (10): 156-166.DOI: 10.11686/cyxb2025434

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日本结缕草‘Zenith’胚性愈伤组织诱导与继代体系优化

任慈¹(), 王艺华¹, 马龙龙¹, 刘翠玲¹, 李洁仪¹, 刘超¹, 何亮亮¹, 陈曙¹^,²^,³()

^1.华南农业大学林学与风景园林学院，广东广州 510642
^2.广东省草业工程技术研究中心，广东广州 510642
^3.华南农业大学中山创新中心，广东中山 528478

收稿日期:2025-10-21 修回日期:2025-12-15 出版日期:2026-10-20 发布日期:2026-09-09
通讯作者: 陈曙
作者简介:E-mail： shuchen@scau.edu.cn
任慈（2001-），女，河南郑州人，在读硕士。E-mail： 20232036004@scau.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(31601990);广东省基础与应用基础研究基金(2025A1515010836);广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515140005);广州市科技计划项目(2024E04J1233)

Optimization of an embryonic callus induction and subculture system for Zoysia japonica cv. ‘Zenith’

Ci REN¹(), Yi-hua WANG¹, Long-long MA¹, Cui-ling LIU¹, Jie-yi LI¹, Chao LIU¹, Liang-liang HE¹, Shu CHEN¹^,²^,³()

^1.College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China
^2.Guangdong Engineering Research Center for Grassland Science，Guangzhou 510642，China
^3.South China Agricultural University Zhongshan Innovation Center，Zhongshan 528478，China

Received:2025-10-21 Revised:2025-12-15 Online:2026-10-20 Published:2026-09-09
Contact: Shu CHEN

摘要/Abstract

摘要：

为解决日本结缕草组织培养中存在的胚性愈伤组织诱导率低及继代褐化严重等技术瓶颈，本研究以其种播品种‘Zenith’的成熟种子为外植体，旨在建立一套高效、稳定的植株再生体系。研究以Murashige & Skoog（MS）培养基辅以2 mg·L^-1 2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）和0.2 mg·L^-1 6-苄氨基嘌呤（6-BA）作为基础诱导培养基（IM），通过3轮递进式的单因素试验筛选关键调控因子。第1轮初筛发现，5 mg·L^-1 维生素B1（VB?）和25 mg·L^-1 α-酮戊二酸具有促进效应，但胚性愈伤诱导率最高仅为6.74%。第2轮筛选明确了2 mg·L^-1麦草畏（dicamba）是核心调控激素，可将胚性愈伤诱导率显著提升至19.65%。第3轮在“IM+2 mg·L^-1麦草畏”的基础上进行优化，证实额外添加25mg·L^-1的α-酮戊二酸可使胚性愈伤的诱导效率再提升62.38%。针对继代培养难题，在培养基中添加0.05 mg·L^-1脱落酸（ABA）可有效抑制愈伤组织的早熟分化；抗褐化筛选则表明，4 g·L^-1聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、0.5~1.0 g·L^-1活性炭（AC）以及0.001~0.005 g·L^-1硝酸银（AgNO₃）均能显著降低愈伤褐化率，其中PVP的效果最佳。本研究最终建立了一套完整的日本结缕草高效再生体系，为基因编辑、遗传转化等分子育种工作提供了稳定的受体系统，同时为其他暖季型草坪草的再生体系构建提供了重要的理论与技术参考。

关键词: 结缕草, 组织培养, 愈伤组织, 再生体系

Abstract:

There are several technical bottlenecks in Zoysia japonica tissue culture， including the low induction rate of embryogenic callus and severe browning during subculture. This study aimed to address these problems to establish an efficient and stable plant regeneration system for Z. japonica. Mature seeds of the seed-propagated cultivar ‘Zenith’ were used as explants. These explants were cultured on basal induction medium （IM） consisting of Murashige & Skoog medium supplemented with 2 mg·L^-1 2，4-dichlorophenoxyacetic acid and 0.2 mg·L^-1 6-benzylaminopurine. Key regulatory factors were screened through three successive rounds of single-factor experiments. The first round of screening revealed a promoting effect of 5 mg·L^-1 vitamin B1 and 25 mg·L^-1 α-ketoglutaric acid on embryogenic callus induction， although the maximum embryogenic callus induction rate was only 6.74%. The second round of screening identified dicamba （2 mg·L^-1） as a core hormonal regulator that significantly increased the embryogenic callus induction rate to 19.65%. In the third round of screening， the addition of 25 mg·L^-1 α-ketoglutaric acid to IM+2 mg·L^-1 dicamba further increased the embryogenic callus induction efficiency by 62.38%. The addition of 0.05 mg·L^-1 abscisic acid to the medium effectively inhibited premature differentiation of callus during subculturing. Browning was significantly suppressed by the addition of 4 g·L^-1 polyvinylpyrrolidone （PVP）， 0.5-1.0 g·L^-1 activated carbon， or 0.001-0.005 g·L^-1 silver nitrate， with PVP demonstrating the strongest inhibitory effect. In summary， a complete， efficient regeneration system was established for Z. japonica. This system provides a reliable source of recipient materials for molecular breeding applications such as gene editing and genetic transformation. The findings of this study provide a valuable theoretical and technical reference for developing regeneration systems for other warm-season turf grasses.

Key words: Zoysia grass, tissue culture, callus, regeneration system

任慈, 王艺华, 马龙龙, 刘翠玲, 李洁仪, 刘超, 何亮亮, 陈曙. 日本结缕草‘Zenith’胚性愈伤组织诱导与继代体系优化[J]. 草业学报, 2026, 35(10): 156-166.

Ci REN, Yi-hua WANG, Long-long MA, Cui-ling LIU, Jie-yi LI, Chao LIU, Liang-liang HE, Shu CHEN. Optimization of an embryonic callus induction and subculture system for Zoysia japonica cv. ‘Zenith’[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(10): 156-166.

图/表 10

表1 日本结缕草‘Zenith’愈伤分化与生根培养基配方

Table 1 Formulations of callus differentiation and rooting medium for Z. japonica cv. ‘Zenith’

项目Item

Murashige & Skoog

（MS， g·L^-1）

蔗糖

Sucrose

（g·L^-1）

脯氨酸

Proline

（g·L^-1）

2，4-二氯苯氧乙酸

2，4-dichlorophenoxyacetic acid （2， 4-D， mg·L^-1）

6-苄氨基嘌呤

6-benzylaminopurine （6-BA， mg·L^-1）

α-萘乙酸

α-naphthalene acetic acid （NAA， mg·L^-1）

琼脂

Agar

（g·L^-1）

表2 日本结缕草不同种质的种子发芽率及愈伤诱导率比较

Table 2 Comparison of germination rate and callus induction rate among different Z. japonica germplasms

种子来源 Source of seeds	供试种子数Number of tested seeds	发芽种子数Germinated seeds	产生愈伤的种子数Seeds of producing callus	发芽率 Germination rate （%）	愈伤诱导率 Callus induction rate （%）
YN-022	300	0	0	0	0
YN-040	300	3	1	1.00	0.33
YN-037	300	0	0	0	0
YN-010	300	0	0	0	0
YN-082	300	72	51	24.00	17.00
Zenith	300	256	239	85.33	79.60

图1 日本结缕草‘Zenith’4种类型愈伤组织的分化率比较A：4类结缕草愈伤组织；B：结缕草胚性愈伤局部细节。A： Four types of Z. japonica callus； B： Partial details of embryogenic callus in Z. japonica.

Fig. 1 Comparison of callus differentiation rates in four types of Z. japonica cv. ‘Zenith’

图2 第1轮单因素试验：不同添加物对日本结缕草‘Zenith’种子发芽及愈伤诱导和生长的影响不同小写字母表示不同处理间结缕草种子平均发芽率（A）、第4类愈伤平均诱导率（B）、愈伤平均直径（C）以及愈伤平均重量（D）存在显著性差异（P<0.05），下同。Different lowercase letters indicate significant differences （P<0.05） among different treatments in the mean Z. japonica seed germination rate （A）， mean type Ⅳ callus induction rate of type Ⅳ （B）， mean callus diameter （C）， and mean callus weight （D）. The same below.

Fig. 2 Single-factor experiment 1： Effects of different additives on germination rate， callus induction and growth of Z. japonica cv. ‘Zenith’ seeds

图3 第2轮单因素试验：不同添加物对日本结缕草‘Zenith’种子发芽及愈伤诱导和生长的影响

Fig. 3 Single-factor experiment 2： Effects of different additives on germination rate， callus induction and growth of Z. japonica cv. ‘Zenith’ seeds

图4 第3轮单因素试验：不同添加物对日本结缕草‘Zenith’种子愈伤诱导的影响A：不同处理下的愈伤状况；B：不同处理对4类愈伤诱导率的影响。A： Callus status under different treatments； B： The effect of different treatments on the induction rates of 4 types of callus.

Fig. 4 Single-factor experiment 3： Effects of different additives on callus induction in Z. japonica cv. ‘Zenith’ seeds

图5 日本结缕草‘Zenith’愈伤继代培养中的早熟分化、褐化及污染问题A：污染；B：早熟分化；C：褐化；D：保持胚性的愈伤；E：愈伤继代中4类愈伤的占比情况。A： Contamination； B： Premature differentiation； C： Browning； D： Embryonic callus； E： Proportion of four types of callus during the callus subculture.

Fig. 5 Incidence of premature differentiation， browning and contamination in callus subculture of Z. japonica cv. ‘Zenith’

图6 不同浓度脱落酸对结缕草愈伤组织生长的影响不同小写字母表示添加不同浓度脱落酸后4种愈伤在愈伤继代过程中的占比之间差异显著（P<0.05）。Different lowercase letters indicate significant differences （P<0.05） in the proportions of the four callus types during subculture after adding different concentrations of abscisic acid.

Fig. 6 Effects of different concentrations of abscisic acid on callus growth in Z. japonica

图7 6种抗褐化剂对日本结缕草‘Zenith’继代愈伤褐化率的抑制效果比较不同小写字母表示各浓度间差异显著（P<0.05）。Different lowercase letters meant significant differences among different concentrations at the 0.05 level.

Fig. 7 Comparison of inhibitory effects of six anti-browning agents on browning rate of subcultured callus in Z. japonica cv. ‘Zenith’

图8 日本结缕草‘Zenith’胚性愈伤组织诱导和植株再生体系A：愈伤诱导；B：愈伤继代；C：愈伤分化；D：植株生根；E：植株移栽。A： Callus induction； B： Callus subculture； C： Callus differentiation； D： Plant rooting； E： Plant transplantation.

Fig. 8 Embryogenic callus induction and plant regeneration system in Z. japonica cv. ‘Zenith’

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日本结缕草‘Zenith’胚性愈伤组织诱导与继代体系优化

Optimization of an embryonic callus induction and subculture system for Zoysia japonica cv. ‘Zenith’

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