無糖組織培養在甘蔗快繁中的應用

淡明 李松 盧曼曼 余坤興 劉紅堅 劉麗敏 劉俊仙

摘要 [目的]研究植物無糖組織培養技術在甘蔗快繁中的應用。[方法]選用透明硬質塑料盒為培養容器，以珍珠巖和蛭石為基質，進行甘蔗無糖組織培養。在普通培養條件及高CO2濃度條件下探討新型培養容器和基質及CO2濃度對甘蔗快繁的影響。[結果]無糖培養的甘蔗植株株高比常規培養的植株高1.03 cm，差異不顯著；無糖培養的植株鮮重比常規培養的重0.73 g，差異顯著；無糖培養的甘蔗生根數和根長分別為3.60根和1.08 cm，與常規培養的差異顯著。[結論]用無糖培養方式培養的甘蔗組培苗在株高、鮮重、根數和根長等生長指標上優于傳統培養方式。

關鍵詞 無糖培養；甘蔗；快繁；CO2

中圖分類號 S566.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）29-0029-02

Application of Sugarfree Tissue Culture on Sugarcane Rapid Propagation

DAN Ming， LI Song， LU Manman et al

（Sugarcane Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning，Guangxi 530007）

Abstract [Objective]To study the application of sugarfree tissue culture on sugarcane rapid propagation.[Method]The sugar free tissue culture of sugarcane was made by using transparent hard plastic box as a culture vessel， with perlite and vermiculite as the matrix. The effect of the new cultivable vessel and substrate and CO2 concentration on sugarcane was discussed under the conditions of normal culture and high CO2 concentration. [Result]The plant height of sugarfree culture sugarcane plant was 1.03 cm higher than the normal culture， and the difference was not significant. The plant fresh weight of sugarfree culture was 0.73 g heavier than conventional culture， and the difference was significant.The root number and root length of sugarfree culture were 3.60 roots and 1.08 cm respectively， which were significantly different from conventional culture. [Conclusion]Compared with traditional training way， sugarfree culture of sugarcane was superior to the traditional culture in plant height， fresh weight， root number and root length.

Key words Sugarfree culture；Sugarcane；Rapid propagation；CO2

基金項目 廣西農業科學院科技發展基金項目（桂農科2012JM05）。

作者簡介 淡明（1979—），女，廣西龍州人，助理研究員，碩士，從事甘蔗健康種苗組織培養與分子檢測研究。

收稿日期 2017-07-12

植物無糖培養快繁技術是在培養基不加糖的基礎上，采用環境控制手段，通過對CO2濃度、光照、溫度、濕度等環境因子的調節，使組培苗加強自身的光合作用，由異養型轉變為自養型，從而有效降低生產成本，達到快速繁殖優質種苗的目的[1-3]。這種更接近自然環境的條件可以很大程度降低試管苗的污染率，提高培養效率[4]。無糖組培技術強調采用體積較大的培養容器，在大型容器中培養植物小苗，容易得到長勢整齊一致的植株，也易于統一管理作業。

甘蔗組培苗生產通常采用密閉的玻璃培養瓶，以瓊脂或濾紙作為支撐物，培養液中添加大量的糖。傳統的甘蔗組培生產存在一定的缺點，如污染率高、植株生長不良、生長緩慢、生根率低、馴化期死亡率高等，在繼代培養時，還需要大量勞力，這些都造成甘蔗快繁生產成本增加[5]。

該試驗采用組培箱作為培養容器，以透明硬質無蓋塑料

盒為培養器皿，珍珠巖和蛭石的混合物為基質，在箱式培養箱內通入CO2 氣體，對甘蔗進行無糖組織培養。對培養過程中激素濃度、通氣時間、CO2 濃度等環境因素進行研究，并與常規組培方式進行比較，研究出一套適合甘蔗健康種苗的無糖組織培養技術，為甘蔗的組織培養生產提供新的技術方法。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為脫毒甘蔗試管苗桂糖49，在MS培養基中快繁培養而成。無糖培養采用專用的培養器皿（650 mL的硬質透明塑料盒），每個塑料盒內加珍珠巖∶蛭石=1∶1的混合物作為支撐物，加入能夠濕潤支撐物的營養液。對照采用常規組培的200 mL廣口玻璃瓶，2種培養基成分見表1。

1.2 方法

培養基高溫高壓滅菌20 min后，在超凈工作臺內進行接種。1個甘蔗莖尖苗為1株，每個培養容器內接種3株，對照接種1株，每個處理各45株。然后放在溫度25～28 ℃，濕度85%～90%，光照強度3 000 lx的培養箱中進行培養，每日光照12 h。接種后第3天，無糖培養處理開始通入CO2氣體，通氣時段內CO2濃度維持在1 200 mg/L左右。對照組溫度、濕度、光強同無糖培養處理，無CO2氣體輸入，不另外添加營養液。培養第30天后觀察不同處理幼苗的生長情況，統計植株生根數，測量植株的株高，稱鮮重。

試驗期間，無糖培養處理需要定時添加營養液，以確保濕度保持在85%以上，對照組無需添加營養液，但在15 d左右需要轉瓶1次。

1.3 數據分析

采用SPSS 17.0 統計軟件進行單因素方差分析（oneway ANOVA），不同組間的平均值差異用StudentNewmanKeuls（SNK）比較 。數據結果采用“平均值±標準差”表示，P<0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

培養10 d后，無糖培養處理的植株葉片顏色不變，且無微生物污染，對照組有2瓶污染。

培養30 d時，無糖培養植株葉片增大，較直立，葉色濃綠，幼苗健壯，有根3～5條，而對照組的植株葉片細小，葉尾卷曲，顏色鮮綠，有黃葉、枯葉，幼苗弱小，無根系。分別將2組處理的甘蔗幼苗取出、洗凈，測量株高和鮮重，結果見表2。

從表2可以看出，無糖培養的甘蔗植株株高比常規培養的植株高1.03 cm，差異不顯著；無糖培養的植株鮮重平均為1.31 g，比常規培養的植株重0.73 g，差異顯著；無糖培養的甘蔗生根數和根長分別為3.60根和1.08 cm，與常規培養的差異顯著。無糖培養的生根率為100%，污染率為0，而常規培養的甘蔗生根率為0，污染率為4.4%。

3 討論

（1）因為無糖培養是依靠植物葉片光合作用產生的有機物來維持和促進植物生長，所以無糖培養的對象必須是具有一定葉面積的外植體或小植株，無糖組培苗都是從常規有糖組培苗移植而來的[6]。該試驗中無糖培養的對象是接種已60～90 d的常規有糖甘蔗莖尖組培苗，此階段的甘蔗組培苗有綠葉5～7片，有一定的葉面積。

（2）甘蔗無糖培養利用珍珠巖和蛭石混合物作為支撐物，營養液只添加大量元素、微量元素和鐵鹽母液，節省了糖和有機成分，可降低成本。無糖培養基不添加糖，使各種雜菌失去能源，可以很大程度上解決微生物污染問題[7]。甘蔗無糖培養的支撐物是珍珠巖∶蛭石=1∶1的混合物，其透氣性強，可促進植株根系生長，且植株健壯，可以不經過馴化直接移栽，省去常規組培中生根和馴化階段，縮短培養周期。

（3）甘蔗無糖培養中通入了CO2氣體，加大光照強度，可提高植株的光合速率，使生長速度加快，幼苗健壯。通入CO2氣體的初始時間為接種后3 d[8]，過早或過晚通入CO2氣體，都會使葉片變黃，植株萎蔫或生長瘦弱。這可能是過早通入氣體，剛接種的小植株長勢較弱，光合作用能力不強，較高的CO2濃度造成植株的生理代謝異常，同時氣體流動造成培養箱內的濕度下降，使植株容易萎蔫。過晚通入CO2氣體，氣體供給不及時，使得植株的光合作用受到抑制，植株生長矮小瘦弱[4]。在無糖培養過程中，要對培養箱進行強制通風，使氣體成分混合均勻。強制通風也使暗期的CO2濃度降低，利于植株生長。

（4）甘蔗無糖培養環境中，CO2濃度增加，替代了糖的作用[9]，使甘蔗組培苗在相同的環境條件下，株高和葉長達到并超過常規組培苗。

（5）對組培環境增施CO2并提高光照強度是無糖組培技術的突出特點，為了確立生產中CO2濃度的最佳值，必須對不同CO2濃度下組培苗的生長狀況進行研究。該試驗表明，植物無糖培養技術可以用于甘蔗快繁，但是對甘蔗無糖組培技術的探討只是基礎性的，對于甘蔗無糖組培苗，CO2濃度對其光合速率的影響如何，適宜甘蔗組培苗光合速率的最佳CO2濃度是多少，CO2除了影響組培苗的光合作用以外，對苗呼吸是否有影響，這些問題還需進一步深入探討。

參考文獻

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[9] 張婕，高亦珂.無糖組織培養在黃菖蒲（Iris pseudacorus）中的應用[M]//張啟翔.中國觀賞園藝研究進展2010.北京：中國林業出版社，2010.