植物生長調節劑在魔芋愈傷組織培養中的應用研究

歐陽達,張淑貞,付騰騰,戴思維 (長江大學農學院,湖北荊州434025)

魔芋 (Amorphophalms konjac)為天南星科魔芋屬多年生草本植物,中國為其主產國之一,其主要成分為葡甘露聚糖,是一種重要的保健食品,同時是一種新材料和新資源,因而廣泛用于醫藥和工業。近年來深加工產品出口量加大,市場需求量大,供不應求,導致產業結構調整,使魔芋成為山地主要的經濟作物之一。而傳統的繁殖方法效率低下,使魔芋的品質下降,阻礙了魔芋的大面積生產,制約著魔芋產業的發展。近些年,很多研究者將植物組織培養技術應用于魔芋的種球繁殖上,試圖解決魔芋的種苗短缺和品質下降等問題,取得了一定效果[1～6]。本研究通過對魔芋的愈傷誘導、分化和生根誘導等進行試驗,試圖為魔芋良種繁育和產業化提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為魔芋塊莖,采用野生的魔芋塊莖為外植體,經過嚴格的消毒處理后用于實驗。以MS(蔗糖30g/L、瓊脂8g/L、pH5.8)為基本培養基,通過與植物生長調節劑結合形成不同的組合培養基。選用的植物生長調節劑為NAA和6-BA。

1.2 材料處理及外植體滅菌

將采集的材料洗凈,置于無菌操作臺上,然后切成2cm×2cm×2cm小方塊,放入70%的酒精浸泡約1min,然后用0.1%HgCl溶液中滅菌10min,然后用無菌水沖洗5次,切割成5mm×5mm×5mm小方塊,接種于培養基上。

1.3 愈傷組織誘導

以MS為基本培養基,附加6-BA和NAA不同水平形成不同的組合培養基:組合培養基CM1組成為MS+0.5mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA,CM2為MS+1.0mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA,CM3為MS+1.50mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA,CM4為MS+1.0mg/L 6-BA+1.0mg/L NAA,CM5為MS+1.0mg/L 6-BA+1.5mg/L NAA。在避光、(26±2)℃條件下進行組織培養。

1.4 愈傷組織繼代及分化

繼代培養基:CM2和CM4、CM2+檸檬酸和CM4+檸檬酸、CM2+維生素C和CM4+維生素C。組織培養在避光、(26±2)℃條件下進行。分化培養基:CM3、CM6(MS+2.0mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA)、CM7(MS+2.5mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA)、CM8(MS+3.0mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA)。在光照14h/d、(26±2)℃條件下進行組織培養。

1.5 愈傷組織生根培養

培養基為1/2MS+1.0mg/L 6-BA+1.0mg/L NAA。在光照14h/d、(26±2)℃條件下進行組織培養。

2 結果與分析

2.1 愈傷組織的誘導

塊莖切塊接種于不同的培養基上,經過10d左右的暗培養,表面逐漸變成褐色,隨后出現膨大,質地疏松,顏色為粉紅色。20d后出現致密的芽點,愈傷組織明顯膨大,質地變得相對緊密。試驗結果顯示,在CM2和CM4 2個組合培養基上,愈傷組織的生長速度和誘導效果最好。誘導率分別為71.7%和56.4%。誘導愈傷組織的最佳組合為CM2,即MS+1.0mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA。

2.2 愈傷組織的繼代及分化

在試驗條件下,CM4內的愈傷組織增長速度和愈傷組織的質量最好,在此條件下的愈傷組織能夠很好的增殖,褐化的程度最輕,愈傷組織的顏色呈現粉紅色。其他培養基內的愈傷組織大多呈現白色、淡綠色質地較粉紅色愈傷緊密,生長速度較緩慢,隨時間的推移逐漸變為淡褐色的愈傷組織。愈傷組織增殖最佳組合為CM4,即MS+1.0mg/L 6-BA+1.0mg/L NAA。

形成的愈傷組織的繼代時期為第21d,此時轉入繼代培養基最佳,過早過晚都不利于其繁殖。將愈傷組織切成5mm×5mm×5mm小方塊轉入分化培養基上,進行不定芽的誘導和增殖培養。10d后在部分愈傷組織上分化出芽點,經過20d左右大多數愈傷組織的表面開始陸續出現凹凸不平的生芽點,其中小部分不定芽長到3cm左右,30d后不定芽分化出綠色的葉片。

雖然CM2是誘導愈傷組織的最佳培養基,但在增殖階段CM4中的愈傷組織生長狀況總體比CM2的好。即含植物調節生長調節劑較少的培養基有利于愈傷組織的增殖。同樣在芽分化的誘導中,CM6的效果較好且利于接下來的根分化實驗的進行,可能是經歷了植物生長調節劑濃度的低-高-低的變化后有效避免了褐化問題,這一點與黃遠新等[1]的研究相一致。

2.3 試管苗的的誘導

由于魔芋的芽為葉芽,且僅一片復葉,莖的生長點在葉柄的基部內。因此,當分化形成的植株進入岀葉期時,需要連同少量的愈傷組織一起切下來轉入培養基中誘導生根。試驗結果表明,經過7d誘導,即有少量的根毛狀不定根出現,21d后在培養基內部可見大量的白色根系生成,生根率高達100%。

3 結論與討論

1)在適當的培養條件下,不同培養基均能誘導愈傷組織的形成。6-BA和NAA過高過低都不利于愈傷組織的誘導,誘導愈傷組織的最佳組合為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA,愈傷組織增殖最佳組合為MS+1.0mg/L 6-BA+1.0mg/L NAA;愈傷組織芽分化最佳的培養基為MS+2.0mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA。

2)培養效果主要取決于6-BA與NAA濃度比。NAA濃度應維持在較低水平,在此前提下,比值低則利于愈傷組織誘導,比值高則利于不定芽分化。這與黃丹楓等[6]的研究結果是一致的。

3)采用降低無機鹽和激素濃度,并結合生長調節劑濃度低一高一低交替采用,以及控制光照等,可在愈傷組織褐化上取得良好效果。褐化是植物組織培養過程中影響培養物繼續生長、增殖和后續的誘導分化,還是寄栽成活率高低的主要因子。導致離體培養組織褐化的因素很多,木本植物克服褐化的辦法常采用改變培養方式、培養時間及培養過程中控制光照強度等。在魔芋組織培養中,這方面研究很少。本研究所進行的相關試驗僅僅是初步探索,為科學指導生產尚需進一步開展比較系統地試驗研究,特別是大田實證試驗研究。

致謝:本研究得到長江大學農學院周燚副教授大力幫助,在論文寫作和修改中得到長江大學國家大學生創新性實驗計劃項目指導老師朱建強教授的悉心指導,在此謹致謝忱!

[1]黃遠新,何鳳發,張盛林.魔芋組織培養與快繁技術研究 [J].西南農業大學學報,2003,25(4):309-312.

[2]馬崇堅,彭誠聰.魔芋塊莖組織培養及植株再生[J].江蘇農業科學,2007,(3):103-105.

[3]呂世安,沈艷芬,黃元勛,等.魔芋組織培養及試管苗快繁原原種芋技術研究 [J].湖北農業科學,2003,(6):68-70.

[4]謝玲玲,趙青華,降巧龍.魔芋莖尖脫毒試管苗培養基的篩選 [J].安徽農業科學,2008,36(34):14891.

[5]謝玲玲,趙青華,降巧龍.魔芋莖尖試管苗培養基的篩選與優化 [J].安徽農業科學,2009,37(30):14627-14628.

[6]黃丹楓,陸文初.細胞分裂素與魔芋組織培養器官發生研究 [J].西南農業大學學報,1993,15(6):522-526.