溫度對香蕉不定芽生長及抗氧化酶活性的影響

豐 鋒，葉銀芳，葉春海（廣東海洋大學農學院，廣東 湛江 524088）

溫度對香蕉不定芽生長及抗氧化酶活性的影響

豐 鋒，葉銀芳，葉春海
（廣東海洋大學農學院，廣東 湛江 524088）

為探明溫度對香蕉不定芽生長及根系活力的影響，以巴西香蕉（Musa paradisiaca）為材料，在人工氣候箱條件下研究溫度對香蕉不定芽生長及抗氧化酶活性的影響。結果表明：SOD活性呈現上升-下降波動變化，POD活性先上升，培養15～20 d達到最高后下降，培養45 d后又緩慢上升，CAT活性整體先下降，培養45 d后上升；在30℃以內，隨溫度升高，根系活力逐漸增加，培養20 d后游離脯氨酸含量隨溫度升高而上升，培養50 d開始下降，MDA含量先逐漸下降后上升，培養20 d和45 d較低；30℃最適宜香蕉不定芽生長，此條件下培養25 d根系活力達最高（11.92 mg /g·h），游離脯氨酸（58.76 μg/g）和MDA含量（7.15 nmol/g）都較低，根莖葉生長旺盛（苗高5.02 cm、葉數3.64片、根數4.63條、根長4.91 cm），是最適宜移栽的時間；培養45 d根系活力為2.33 mg/g·h，游離脯氨酸（94.83 μg/g）和MDA含量（9.83 nmol/g）都較低，根莖葉生長旺盛（苗高6.15 cm、葉數4.97片、根數6.01條、根長6.06 cm），是次適宜移栽的時間。30℃最適宜香蕉不定芽的生長，培養25 d是最適宜移栽的時間。

香蕉試管苗；抗氧化酶；根系活力；游離脯氨酸；丙二醛

豐鋒，葉銀芳，葉春海. 溫度對香蕉不定芽生長及抗氧化酶活性的影響［J］.廣東農業科學，2016，43（7）：25-30.

香蕉是嶺南四大佳果之一，也是世界上進出口貿易量最大的水果。在香蕉產業化生產中，種苗的生產至關重要，目前國內外大多采用組培快繁進行工廠化繁殖。與傳統吸芽繁殖相比，香蕉組培快繁能迅速推廣優良品種，繁殖系數高，周期短，生長整齊，收獲一致，有利于集約化經營和商品化生產［1］。當前對香蕉試管苗的研究主要集中在培養基激素配比和環境因子上［1-3］，生理生化和細胞組織結構方面的研究還很少。Andrea等［4］認為在生根培養中，根數、葉數和根長是衡量香蕉組培苗能否假植的3個重要指標。試管苗根的質量直接影響移栽成活率和試管苗移栽后的生長發育，而試管苗根的生長發育與培養基、培養條件等多種因素有關［5］。CAT活性、SOD活性、POD活性、根系活力、脯氨酸含量和丙二醛（MDA）含量等可間接反映根的質量［6-8］。本文研究了香蕉不定芽在不同溫度下生根培養過程中CAT活性、SOD活性、POD活性、根系活力、脯氨酸含量、MDA含量的變化，以期找到香蕉不定芽的最佳培養條件和培養時間，培育優質壯苗，適時移栽或延長香蕉生根苗的貨架期，為工廠化規范化生產提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試品種為巴西蕉，香蕉第7代不定芽，由廣東海洋大學農業生物技術研究所提供。試驗于2012年1～10月在廣東海洋大學植物細胞工程實驗室進行。

1.2試驗方法

1.2.1生根培養 將長勢相對一致的不定芽（株高1.5～2 cm、莖粗0.2～0.3 cm）轉入生根培養基（1/2MS+IBA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+KT 0.5 mgL+少量活性碳+糖15 g/L+瓊脂5.5 g/L）中，置于氣候培養箱中，培養箱設置4個溫度梯度（20、25、30、35℃），光照強度8.75 μmol/ m2·s，10 h/d。每個處理60瓶，每瓶6～8個不定芽。

1.2.2形態、生理指標及分析方法 每隔3 d觀察1次，記錄香蕉不定芽的形態變化；從培養10 d開始，每隔5 d隨機取5瓶，共30株苗，分兩組統計葉數和根數，用游標卡尺測量莖粗（距根莖交界部位5～6 mm處），用直尺測量根長、株高。取倒數1～3葉混勻，測定SOD、CAT、POD活性以及游離脯氨酸、MDA含量［9-12］，取根尖（1 cm）部分測定根系活力（TTC法）［13］。采用鄧肯氏新復極差法進行多重差異比較。

2 結果與分析

2.1溫度對香蕉不定芽根系生長的影響

試驗結果表明，25、30℃處理香蕉不定芽接種3 d開始生根，接種6 d后生根率達50%，接種10 d后生根率超過80%；20℃處理接種5 d開始生根，接種10 d生根率達50%；35℃處理不生根。20℃處理香蕉不定芽的根多為主根，根較短、少，伸長緩慢；25、30℃處理的根白色粗壯，伸長較快，主根和須根均較多，接種40 d后30℃處理的根大部分中間斷開，近根尖部分變褐，25℃處理的根少部分易斷，根尖變褐；20℃處理的根粗壯，呈白色。所有處理均開始長出根毛。

不同溫度處理下不同培養時期的根數、根長變化見圖1和圖2，從圖1、圖2可見在20～30℃范圍內，根數和根長在培養20 d內均直線上升，隨著培養時間的延長，根數和根長緩慢增加；根長隨溫度升高而增加，30℃處理根長極顯著高于其他處理；培養15～35 d內，25℃處理根長極顯著高于20℃處理，培養40 d后25℃處理根長顯著高于20℃處理；25℃處理香蕉不定芽根數最多，顯著高于其他處理。

圖1 溫度對香蕉不定芽根數的影響

圖2 溫度對香蕉不定芽根長的影響

2.2溫度對香蕉不定芽株高和葉數的影響

從圖3、圖4可以看出，溫度過高（35℃）或過低（20℃）均不利于香蕉不定芽長高和長葉，25、30℃處理株高和葉數極顯著高于20、35℃處理，35℃處理香蕉不定芽幾乎不長高，多為蓮座葉，培養25 d內30℃處理株高極顯著高于25℃處理，培養30 d后差異不顯著；30℃范圍內，隨著溫度提高和培養時間延長，株高和葉數逐漸增加。30℃處理培養25 d內株高直線上升，培養20～35 d葉數增加最快；25℃處理培養30 d內株高直線上升，培養20～30 d葉數增加最快，之后均緩慢增加；20℃處理培養35 d前株高增加緩慢，之后才開始快速增加。

圖3 溫度對香蕉不定芽株高的影響

圖4 溫度對香蕉不定芽葉數的影響

2.3溫度對香蕉不定芽抗氧化酶活性的影響

2.3.1SOD活性 所有處理的香蕉不定芽培養25 d SOD活性最強，之后除20℃處理SOD活性波動較小外，其他處理波峰波谷交替出現，活性呈“上升-下降-上升-下降-上升-下降”的變化趨勢，培養10、20、25、45、60 d處理間差異均極顯著（圖5）。

圖5 溫度對香蕉不定芽SOD活性的影響

2.3.2POD活性 由圖6可知，20、35℃處理的香蕉不定芽POD活性極顯著高于25、30℃處理。從培養10 d起，所有處理的POD活性逐漸上升，20、25℃處理香蕉不定芽POD活性在培養20 d最高，30、35℃處理香蕉不定芽POD活性在培養15 d最高，之后均逐漸下降，培養45 d后又開始緩慢上升。

圖6 溫度對香蕉不定芽POD活性的影響

2.3.3CAT活性 圖7顯示，35℃處理香蕉不定芽CAT活性極顯著低于其他處理，培養30 d后CAT活性隨溫度升高而下降，培養45 d后活性逐漸升高，30、35℃處理的CAT活性極顯著低于20、25℃處理。20℃處理香蕉不定芽的CAT活性在培養15、30 d都出現高峰，隨后下降；25℃處理的CAT活性在培養10～25 d稍微下降，在培養30 d出現高峰，隨后下降；30℃處理的CAT活性在培養15 d出現高峰，隨后下降；35℃處理的CAT活性在培養10～20 d稍微下降，在培養25 d出現高峰，隨后下降。

圖7 溫度對香蕉不定芽CAT活性的影響

2.4溫度對香蕉不定芽根系活力的影響

從圖8可以看出，在30℃以內，隨著溫度升高，香蕉不定芽的根系活力逐漸增加；培養40 d內處理間差異極顯著。20℃處理的根系活力逐漸上升，25℃處理的根系活力緩慢上升、至培養45 d后又逐漸下降，30℃處理的根系活力培養20 d急劇上升，培養25 d達到最大值，然后急劇下降，培養40 d后又逐漸上升。

圖8 溫度對香蕉不定芽根系活力的影響

2.5溫度對香蕉不定芽游離脯氨酸含量的影響

圖9 溫度對香蕉不定芽游離脯氨酸含量的影響

由圖9可知，在30℃以內，香蕉不定芽培養20 d后游離脯氨酸含量隨溫度升高而上升，各處理間差異極顯著；培養10 d起，所有溫度處理的香蕉不定芽游離脯氨酸含量均下降，在培養15～60 d，20、25℃處理香蕉不定芽游離脯氨酸含量均平緩上下波動，35℃處理培養30 d達到高峰，隨后平緩上下波動，直至培養50 d開始下降，趨于平緩。

2.6溫度對香蕉不定芽MDA含量的影響

培養30 d后，所有處理間差異不顯著。從培養10 d起，除35℃處理外，其他處理香蕉不定芽的MDA含量均下降，在培養20 d最低，之后逐漸上升，直到培養45 d MDA含量稍下降，培養50 d MDA含量上升，之后逐漸下降；35℃處理香蕉不定芽MDA含量在培養20 d達最高（圖10）。

圖10 溫度對香蕉不定芽MDA含量的影響

3　結論與討論

根系活力泛指根的吸收與合成能力，根的生長情況和活力水平直接影響地上部營養狀況及產量水平，根系活力大小在一定程度上反映了作物吸收養分能力的強弱，一般情況下，根系活力越高，吸收養分能力越強，根系的生活力與定植成活率有相關關系，是反映容器苗質量的主要指標［13-14］。

本試驗結果表明，香蕉不定芽的根數、根長在培養20 d內、株高在培養25 d內、葉數在培養30 d內均直線增加，之后增加緩慢。香蕉不定芽SOD活性在培養25 d出現波峰，培養50 d出現波谷；POD活性在培養25 d出現波峰，培養45 d最低，之后逐漸增加；CAT活性在培養15 d出現波峰，培養30 d后開始下降，培養45 d最低，之后快速增加。30℃處理香蕉不定芽根系活力在培養25 d最高，之后逐漸下降，其他處理根系活力在培養40 d后緩慢上升；30℃處理脯氨酸含量極顯著高于其他處理；35℃處理MDA含量在培養20 d出現波峰，其他處理在培養20 d和45 d出現波谷，之后快速增加。可見，在轉接后培養15 d內，香蕉不定芽的CAT活性不斷增加，培養20 d內POD活性逐漸增加，MDA含量、脯氨酸含量逐漸下降，根數、根長直線增加，培養25 d內SOD活性逐漸增加，根系活力逐漸增加，株高直線增加，培養30 d內葉數直線增加。

SOD、POD、CAT等抗氧化酶類是植物中重要的抗氧化系統，對細胞的分化有促進作用［15］。SOD、POD、CAT可清除代謝過程中產生的活性氧，其中SOD是抗氧化防御體系的關鍵酶，可將歧化成H2O2和O2，而CAT和POD可以把H2O2轉變成H2O［16］。SOD和CAT或POD共同作用可以清除植物體內具有潛在危險的和H2O2，從而最大程度減少活性氧的形成。MDA是膜脂過氧化的最終產物，其含量反映了細胞膜脂過氧化水平，反映植物遭受逆境傷害的程度［17］。游離脯氨酸的積累指數與植物的抗逆性有關，可作為植物抗逆性的一項生理生化指標［4］。

根據培養過程根數、根長、根系活力、株高、葉數等變化，可見光照強度沒有顯著影響，25～30℃是最適宜香蕉不定芽生根的溫度。在此條件下，根據SOD、POD、CAT活性變化可見，培養初始階段（25 d內）CAT活性最先上升（15 d），接著是POD活性上升（20 d），然后SOD活性上升（25 d），隨之游離脯氨酸含量降低（15～20 d），MDA含量降低（15～20 d），有效地修復了切分損傷，根系活力增加并達到最高（25～30 d），根系數量和長度迅速增加（20 d內），株高（25 d內）和葉數（35 d內）迅速增加，培養25 d是最適宜香蕉試管苗移栽的時間；隨葉數增加趨緩（30 d）、葉色逐漸變綠、光合作用逐漸增強，根毛出現，根系活力逐漸增加（40 d），但因環境密閉，CO2供應不足，葉片逐漸變黃衰老，培養后期（60 d內），SOD、CAT活性培養50 d最低、培養55 d最高，POD活性培養45 d最低，之后逐漸增加，游離脯氨酸、MDA含量培養50 d最高、培養55 d最低，根系活力培養40 d后開始逐漸增加。可見，培養后期階段，培養55 d是較適宜的移栽時間。

綜上可知，在香蕉試管苗生根培養過程中，30℃最適宜香蕉試管苗的生長，此條件下培養25 d時根系活力達到最高值11.92 mg /g·h，游離脯氨酸（58.76 μg/g）和MDA含量（7.15 nmol/g）均較低，根莖葉生長旺盛（苗高5.02 cm、葉數3.64 片、根數4.63 條、根長4.91 cm），是最適宜移栽的時間；培養45 d時根系活力（2.33 mg /g·h）較高，游離脯氨酸（94.83 μg/g）和MDA含量（9.83 nmol/g）均較低，根莖葉生長旺盛（苗高6.15 cm、葉數4.97 片、根數6.01 條、根長6.06 cm），是次適宜移栽的時間。

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（責任編輯 張輝玲）

Effects of different temperatures on growth and root antioxidant enzyme activities of banana adventitious bud

FENG Feng，YE Yin-fang，YE Chun-hai
（College of Agriculture，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

To clear the effects of temperature on the growth of banana adventitious bud and its root activity，taking ‘Brazil’ banana （Musa paradisiaca） as materials in the artificial climate chamber conditions. The results showed that SOD activity first increased and then decreased. POD activity first elevated and reached the highest in the 15-20 d，and then declined and slowly improved after 45 d. CAT activity first fell and increased after 45 d. At 30℃，with the increase of temperature，root activity gradually increased and the free proline content after 20 d rose and began to drop at the 50th d. MDA content decreased gradually and then increased，was lower at the 20th d and the 45th d. Banana adventitious bud grew best at 30℃. At the 25th day under this condition，the root activity reached the highest （11.92 mg /g·h），the contents of free praline （58.76 μg/g） and MDA （7.15 nmol/g） were low，and vigorous growing plantlets （height 5.02 cm，leaf numbers 3.64，root numbers 4.63±0.06，root length 4.91 cm） were most suitable for transplanting. At the 45th day under this condition，the root activity reached higher （2.33 mg /g·h），the contents of free praline （94.83 μg/g） and MDA （9.83 nmol/g） were low，and vigorous growing plantlets （height 6.15 cm，leaf numbers 4.97，root numbers 6.01，root length 6.06 cm） were suitable for transplanting. The results suggested that 30℃ was most suitable for the growth of banana adventitious bud and the most suitable time for transplanting was to train for 25 days.

banana plantlet； antioxidant enzyme； root activity； free proline； MDA

S668.1

A

1004-874X（2016）07-0025-06

2016-02-25

國家級大學生校外實踐教學基地項目；廣東省高等學校本科特色專業、專業綜合改革、試點專業項目；廣東省重大科技專項（2012A020200009，2013B020201004）；廣東省現代農業產業技術體系建設專項（0909354）

豐鋒（1969-），男，教授，E-mail：ff1703@126.com