蔗汁在甘蔗腋芽組織培養中的應用

江清梅，陳海生，劉連軍，唐利球，廖韋衛，李曉羚，馬文清，韋海球，李楊瑞

（1.廣西南亞熱帶農業科學研究所，廣西 崇左 532415；2.廣西壯族自治區農業科學院，廣西 南寧 530007）

0 引言

甘蔗是世界上最重要的糖料作物和能源作物，蔗汁被用來生產糖（紅糖、白糖、糖漿等）、釀酒、制作酒精等［1］。此外，蔗汁中還富含其他各種植物生長發育所需的有機無機營養物質。濃縮甘蔗汁（CSJ）熱重分析表明，其沉積物主要由有機物組成；傅立葉變換紅外光譜表明，多糖、蛋白質、酯類、膠體和多酚是沉積物的主要成分；掃描電子顯微照片和能量擴散X射線光譜也表明沉積物主要由有機物質組成；在沉積物中也發現少量無機元素，如鈉、鎂、鋁和硅等，而且在沉積物中意外地檢測到了碳酸鈣晶體［2］。

甘蔗系無性繁殖作物，繁殖系數低，繁種速度慢，且經多年無性繁殖后，甘蔗體內多種病原菌逐漸積累，極易引起甘蔗品種退化，主要有花葉病、宿根矮化病、黃葉病等，目前還沒有很好的防治方法，采用脫毒甘蔗健康種苗是防治病害最有效的措施［1，3-6］。同時，組織培養技術的應用為甘蔗品種的快速繁殖和良種推廣提供了有效的手段，不僅大大增加了繁殖系數，節省種苗，而且在脫毒苗生產、抗性選育方面都有不可替代的應用價值［1，3-6］。因此，近年來關于甘蔗組織培養快繁技術的研究和應用蒸蒸日上，呈現出規模化、專業化、現代化的景象。而甘蔗心葉苗的獲得與使用植物激素有關，導致種苗變異大，容易引起品種退化等問題［1，3，7］，目前還沒有很好的解決辦法。

1 材料和方法

1.1 材料

甘蔗品種新臺糖22號采自位于龍州縣的廣西南亞熱帶農業科學研究所東北二區大田。

成熟甘蔗鮮榨蔗汁，靜置沉淀后，傾掉上清液，分裝于普通玻璃瓶中，于121℃、1.01×105Pa高壓蒸汽滅菌20min完成后，保藏于4℃冰箱中，按需取用，使用效果等同于鮮榨蔗汁。

1.2 方法

甘蔗莖經清洗，砍成單芽段，52℃溫水脫毒處理30min，甲基托布津處理10min，于34℃、90%濕度的人工氣候箱催芽8天，取催芽苗基部表面消毒滅菌后接種于無糖MS培養基中培養。

1.3 試驗設計

設置三個蔗汁濃度梯度（0.1mL/L、1mL/L、10mL/L）

表1 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養中根生長的影響

處理和一個常規生根無糖MS培養基添加生長素對照，每個處理設三次重復，甘蔗腋芽均為單芽接種。

2 結果與分析

2.1 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養中根生長的影響

由圖1可見，無糖MS培養基添加蔗汁培養可獲得長且粗，互相纏繞的根系。

圖1 蔗汁對甘蔗腋芽組培苗根生長的作用

表1的結果表明，蔗汁對甘蔗腋芽苗中根啟動和伸長均有顯著的促進作用，其中無糖MS培養基添加0.1mL/L蔗汁的處理根啟動較快，但無糖MS培養基添加10mL/L蔗汁的處理根伸長較快。因此，如果想要獲得長且粗互相纏繞的龐大根系，則宜先無糖MS培養基添加0.1mL/L蔗汁的處理促進根啟動，然后在將已根啟動的甘蔗腋芽苗轉移到添加了10mL/L濃度蔗汁的無糖MS培養基中培養。

2.2 蔗汁對甘蔗腋芽苗組織培養中芽生長的影響

甘蔗腋芽組織培養在添加激素培養基中培養通常有三至五個月左右的生長停滯期，組織褐化嚴重甚至變黑，生長緩慢或幾乎不生長。表2的結果表明，添加蔗汁培養基中芽可迅速啟動，甚至可以使正處于休眠期的腋芽開始萌動，快速進入增殖階段，而對照的芽長時間保持休眠。添加蔗汁的處理芽啟動時甘蔗組織基部可吸附蔗汁沉淀物，而對照中沒有觀察到這種現象。

表2 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養中芽生長的影響

圖2 添加蔗汁進行甘蔗腋芽組織培養產生的小苗

由圖2可見，添加蔗汁進行甘蔗腋芽組織培養產生的小苗粗壯結實，根系發達，質量很好。

3 討論

Takaragawa等［8］研究指出，根密化不會增加枝條生物量，然而，它在一些非生物脅迫條件下具有增強抗倒伏性和提高資源利用效率的潛力。在本研究中，添加適當濃度蔗汁的培養基可以獲得根系發達的健康甘蔗腋芽苗，有利于健壯生長和增強甘蔗的抗倒伏性。蔗汁具有成本低廉、容易獲得、環保生態、效果突出的特點，在甘蔗腋芽組織培養中應用具有促進根、芽快速萌發生長，縮短培養時間，節約成本的作用。

本研究觀察到，蔗汁沉淀物附著在甘蔗組織基部有利于根啟動和打破休眠，這可能跟蔗汁沉淀物富含天然的蛋白質、礦物質和一些天然活性的有機大分子有關。至于蔗汁對甘蔗腋芽組培中根啟動和芽啟動促進的機理有待進一步探索。

4 結論

無糖MS培養基添加蔗汁進行甘蔗腋芽組織培養可有效促進根啟動和芽啟動，產生健壯的甘蔗腋芽組培苗，縮短培養周期，降低組培甘蔗健康種苗生產成本，應用前景良好。