環境脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

洪森榮，胡文韜，鄧小艷，聶鳳琴

（上饒師范學院生命科學學院，江西上饒 334001）

黃獨（Dioscorea bulbiferaL.）為薯蕷科薯蕷屬植物，是世界廣布種，其肉質塊莖性平味苦，具有散結消癭、清熱解毒、涼血降火的功效，臨床上常常用于治療甲狀腺腫大、抗腫瘤、抗炎、抗病毒等[1]。大量研究表明，環境脅迫（如干旱、鹽和重金屬等）能刺激植物次生代謝產物的積累和釋放，這些次生代謝產物可能更有利于植物種質的離體保存[2-5]。因此，開展環境脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存影響的研究十分必要和迫切。國內對黃獨組織培養的研究進行較少，而關于環境脅迫對其生長發育的影響尚未見報道。

本試驗利用植物組織培養的方法研究了干旱、鹽和重金屬（銅）等環境脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響，以期為黃獨的大田栽培生產和種質離體保存提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

黃獨試管苗由上饒師范學院生命科學學院

植物組織培養室提供。

1.2 黃獨試管苗的環境脅迫和離體保存

以切取的黃獨脫毒苗的帶芽莖段（1.0～1.5 cm）為試驗材料，進行試管苗的環境脅迫研究。環境脅迫涉及干旱、鹽和重金屬（銅）等。模擬干旱脅迫試驗中，聚乙二醇6000（PEG）濃度設置為 0，15%，25%，30%；鹽脅迫試驗中，Na2SO4質量濃度梯度設置為 0，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L；重金屬脅迫試驗中，CuCl2質量濃度梯度設置為0，0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L。以上處理培養基均采用MS＋KT 2.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L，所用瓊脂和蔗糖含量均為7.5，30 g/L，pH值5.8～6.0。培養條件為：光強1 000～2 000 lx；光照時間12 h/d；溫度（25±1）℃；濕度80%～85%。在30 d時統計黃獨試管苗的芽數、根數、株高。在180 d時統計各處理組黃獨帶芽莖段的成活數，計算成活率。

成活率=每處理組黃獨試管苗帶芽莖段的成活數/每處理組黃獨試管苗帶芽莖段總接種數×100%。每試驗重復3次，數據取其平均值。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

從表1可以看出，PEG濃度為15%，25%和30%時，黃獨帶芽莖段的再生芽數、根數以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明PEG對黃獨帶芽莖段的生長發育具有抑制作用，且與其質量濃度呈正相關。PEG雖然可抑制黃獨帶芽莖段的生長發育，卻有利于黃獨離體保存后成活率的提高，且隨著PEG濃度增加，成活率提高；但當PEG濃度超過25%時，成活率開始下降。因此，黃獨種質離體保存最佳的PEG濃度為25%。

表1 干旱脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

2.2 鹽脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

從表2可以看出，Na2SO4質量濃度為0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L時，黃獨帶芽莖段的再生芽數、根數以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明Na2SO4對黃獨帶芽莖段的生長發育具有抑制作用，且與其質量濃度呈正相關。Na2SO4雖然可抑制黃獨帶芽莖段的生長發育，卻有利于黃獨離體保存后成活率的提高，且隨著Na2SO4質量濃度增加，成活率提高；但當Na2SO4質量濃度超過2.0 g/L時，成活率開始下降。因此，黃獨種質離體保存最佳的Na2SO4質量濃度為2.0 g/L。

表2 鹽脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

2.3 銅脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

從表3可以看出，CuCl2質量濃度為0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L時，黃獨帶芽莖段的再生芽數、根數以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明CuCl2對黃獨帶芽莖段的生長發育具有抑制作用，且與其質量濃度呈正相關。CuCl2雖然可以抑制黃獨帶芽莖段的生長發育，卻有利于黃獨離體保存后成活率的提高，且隨著CuCl2質量濃度增加，成活率也提高；但當CuCl2質量濃度超過0.8 g/L時，成活率開始下降。因此，黃獨種質離體保存最佳的CuCl2質量濃度為0.8 g/L。

表3 銅脅迫對黃獨帶芽莖段生長發育和離體保存的影響

3 結論與討論

植物受到環境脅迫時，其體內生理活動與代謝物質都會發生相應的變化。大量研究表明，環境脅迫會導致植物細胞內活性氧自由基產生和清除的不平衡，從而出現活性氧自由基的大量積累，并由此引發和加劇細胞的膜脂過氧化，對植物造成傷害[6-7]，抑制植物的生長發育，雖然植物生長發育遲緩，卻有利于植物種質的離體保存。植物種質資源保存研究對于保護生物多樣性及優良種質保存意義重大[8]。限制生長的離體保存是較為有效的新型種質保存方法，是以組織培養技術為基礎，通過改變培養條件，如在培養基中加入化學物質或采用一些物理方法，限制或延緩培養物的生長，使組織或細胞的生長盡量緩慢（但不死亡或者少量死亡），從而達到延長繼代培養的保存方法[9]。本研究表明，干旱、鹽和重金屬（銅）等環境脅迫均可抑制黃獨帶芽莖段的生長發育，提高其離體保存后的成活率；其中，黃獨種質離體保存最佳的PEG，Na2SO4和CuCl2濃度分別為25%，2.0 g/L，0.8 g/L。本試驗為進一步進行黃獨種質資源的長期保存研究積累了經驗，為建立黃獨優良種質資源離體保存庫奠定了技術基礎。

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