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‘金凯特’杏的组织培养与快繁

2017-01-21孙清荣王金政薛晓敏孙洪雁

山东农业科学 2016年12期
关键词:增殖

孙清荣+王金政+薛晓敏+孙洪雁

摘 要:为了建立杏新品种 ‘金凯特(Prunus armeniaca Lam.)的组织培养快繁技术体系,以其当年生半木质化绿枝茎段为材料,研究了基本培养基、外源植物生长物质及蔗糖浓度对腋芽启动、试管苗继代增殖及生根的影响。结果表明,腋芽启动培养时,MS培养基较QL培养基更有利于腋芽的萌发生长,在添加1.0 mg/L BA和0.2 mg/L IBA的MS培养基上,腋芽萌发率达85.8%。试管苗的继代增殖培养基以WPM最佳,其次为MS,QL最差。生根培养基以MS最有效,1/2MS和1/2QL均不能诱导根的产生;蔗糖浓度20 g/L比30 g/L显著提高了生根率;最佳生根培养基为MS + 2 mg/L IBA + 20 g/L蔗糖,生根率为93.2%,平均每株生根数为2.5。

关键词:金凯特杏;组织培养与快繁;腋芽启动;增殖;生根诱导

中图分类号:S662.204+.3文献标识号:A文章编号:1001-4942(2016)12-0025-04

Abstract In order to establish the technological system of tissue culture and rapid proliferation of apricot new variety ‘Jinkaite (Prunus armeniaca Lam.), the current half-lignified branches were selected as materials to study the effects of basal media, plant growth regulators and sucrose concentrations on axillary bud initiation, in vitro shoots proliferation and rooting were examined. The results showed that the basal medium MS was more effective than QL for axillary bud initiation and growth. The highest germination rate of axillary bud was obtained on the MS with 1.0 mg/L BA and 0.2 mg/L IBA, which reached 85.8%. For proliferation, the basal medium WPM was the best followed by MS, and QL was the poorest. For rooting, MS was the most effective, and 1/2MS and 1/2QL failed to induce rooting. The concentration of sucrose as 20 g/L significantly improved the rooting rate compared to 30 g/L. The optimal rooting medium was MS + 2 mg/L IBA + 20 g/L sucrose with the rooting rate as 93.2%, and the average root number per plantlet was 2.5.

Keywords ‘Jinkaite Apricot; Tissue culture and rapid proliferation; Axillary bud initiation; Proliferation; Root induction

杏(Prunus armeniaca Lam.)果实含有丰富的蛋白质、矿物质元素、维生素和氨基酸,是一种营养价值较高的水果,深受人们喜爱。但大多数杏栽培品种经常受到由细菌、真菌及病毒等引起的病害威胁[1-4]。病毒病会造成果树生长势衰弱,产量降低,果实品质下降,严重时会导致树体枯死[5]。培育无病毒(严格说应是无特种病毒)种苗是防治病毒病害的最有效措施。无病毒种苗的生产与保存,是现代果业生产优质苗木的基础。组织培养方法脱除果树病毒已在国内外得到了广泛应用[5]。因此,以无性繁殖方式进行果树种苗繁育,成功建立其组织培养快繁技术体系,是进行良种苗木脱毒研究及无病毒苗木培育的基础,也是实现良种苗木快繁及无病毒苗工厂化育苗的基础。杏树组培快繁技术体系的建立,对优特异种质资源的离体保存及利用现代生物技术育种方法改良品种都具有重要的现实意义。

果树的组织培养研究中,桃、杏、李等核果类果树落后于苹果、梨等仁果类果树,被认为是组织培养较困难的种类之一。有关杏的组织培养已有成功的报道[6,7],但都存在繁殖系数低或生根率低的问题,且不同基因型的适宜组培条件存在差异。‘金凯特杏是山东省果树研究所从‘凯特杏的自然杂交实生种中选出的早熟优良新品种[8]。该品种具有早熟、果大、优质、耐贮及自花结实等特点,具有较高的商业生产价值。本试验建立了‘金凯特杏组培快繁技术体系,以期为该优良品种的病毒脱除、无病毒苗木的生产及利用生物技术进行品种改良奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

山东省果树研究所苗圃种植的‘金凯特杏成年大树。

1.2 方法

1.2.1 无菌苗的获得 2012年5月,从成年大树上剪取健壮无病虫害的半木质化枝条,去掉叶片后剪成一芽一段的芽段。将芽段用洗衣粉水清洗后,自来水流水冲洗30 min以上,置于超净工作台上的无菌烧杯中,先用70%酒精杀菌1 min,再用5%次氯酸钠溶液杀菌8 min,期间摇动5~8次,最后用无菌水洗4~5次,接种到装有芽启动培养基的三角瓶内。

芽启动培养基为分别添加1.0 mg/L BA和0.2 mg/L IBA的MS、QL和WPM培养基。所有培养基均添加3%蔗糖和0.6%琼脂,灭菌前调pH值5.8。每种培养基接种10瓶,每瓶接种4个外植体。接种后置于光周期为16 h/8 h (光/暗)、培养温度为(25±2)℃的培养室培养。培养4周时统计腋芽萌发率(腋芽萌发芽段数/接种总芽段数×100%)。腋芽萌发并伸长生长形成的绿梢用作增殖试验的材料。

1.2.2 无菌苗的增殖 腋芽萌发获得无菌苗后,转移到增殖培养基进行增殖培养。

试验1:共设3个增殖培养基处理,基本培养基为QL、1/2MS及1/2QL+1/2MS,分别添加1.0 mg/L BA和0.1mg/L IBA。

试验2:将试验1获得的无菌苗用做本试验继代增殖的材料。基本培养基为MS、QL和WPM,分别添加0.5 mg/L BA、0.05 mg/L IBA和0.5 mg/L GA3,共3个处理。每处理接种5瓶,每瓶接种5个外植体。每4周继代一次并记录外植体的新增梢数,共继代培养3次,取其平均值作为每个处理每个继代周期的增殖梢数。重复2次。

1.2.3 无菌苗生根诱导 将增殖培养基上1.5 cm以上的健壮绿梢转移至生根培养基进行生根诱导。生根培养基为添加1 mg/L IBA和20 g/L蔗糖的1/2QL和1/2MS培养基及分别添加1、2 mg/L IBA及20、30 g/L蔗糖的MS培养基,共6个处理(见表2)。接种后暗培养1周,转移至光照条件下培养,光周期为16 h/8 h(光/暗)。培养4周时统计生根株数及每株根数,计算生根率和平均每株根数。生根率(%)=生根梢数/接种总梢数×100;平均每株根数=生根植株的总根数/生根植株数。

1.3 数据处理

试验数据采用DPS v 3.01软件进行统计分析,不同处理平均值采用LSD法进行显著性差异比较分析。

2 结果与分析

2.1 无菌苗的获得

三种启动培养基均可诱导芽段的腋芽萌发(图1A),但不同培养基上的萌发率不同,MS培养基上萌发率最高,达85.8%;其次为QL培养基,为50.1%;WPM培养基最低,仅为29.8%(资料没有列出)。表明MS基本培养基诱导‘金凯特杏半木质化茎段上的腋芽萌发最有效。

2.2 无菌苗的增殖

试验1的三种不同培养基处理均有芽的增殖,但均表现为芽的伸长生长很差或不伸长(图1B、C和D)。表明这三种培养基均不适宜于‘金凯特杏无菌苗的增殖培养。

试验2的不同培养基处理上均获得了伸长生长的绿梢,且各处理均明显优于试验1,但不同培养基上的增殖倍数和伸长梢的生长情况不同。由表1可见,基本培养基为MS和WPM的处理平均增殖梢差异不显著,但显著高于QL培养基处理。由图1可以看出,WPM培养基上产生的有效梢最多,长势最壮,叶绿且大,没有枯顶现象(图1E);其次为MS培养基(图1G、H);QL培养基最差(图1I),产生的有效梢较少,且有枯顶现象发生(图1J)。表明WPM培养基是‘金凯特杏增殖快繁及新梢生长的最适宜培养基。但WPM培养基上的新梢培养时间过长(6周以上)时,会出现黄化或白化现象(图1F)。因此‘金凯特杏继代增殖培养时,较宜选用WPM+0.5 mg/L BA+0.05 mg/L IBA+0.5 mg/L GA3培养基,继代周期时长应控制在6周以内。

2.3 无菌苗生根

由表2可见,添加不同浓度IBA和蔗糖的MS培养基均可诱导‘金凯特杏新梢生根,但四种不同MS培养基上生根率差异显著。其中,MS+2 mg/L IBA+20 g/L蔗糖培养基上的新梢生根率最高,显著高于其它处理;其新梢平均生根数也最高,与MS+1 mg/L IBA+20 g/L蔗糖和MS+2 mg/L IBA+30 g/L蔗糖培养基差异不显著,但显著高于MS+2 mg/L IBA+30 g/L蔗糖培养基。而添加1 mg/L IBA和20 g/L蔗糖的1/2MS和1/2QL培养基均不能诱导‘金凯特杏新梢生根。从根的生长情况来看,高浓度的IBA(2 mg/L)较低浓度的IBA(1 mg/L)更易诱导产生愈伤组织(图1K和L)。综合分析可得,‘金凯特杏试管苗最适宜的生根培养基为MS+2 mg/L IBA+20 g/L,培养时间控制在5周以内,防止根上过多产生愈伤组织。

3 讨论和结论

以半木质化绿枝芽段为外植体进行无菌苗的启动培养,是多年生木本植物获得无菌苗的一种行之有效的方法[5-7],但启动培养适宜的培养基条件因基因型不同而不同。研究表明,‘龙王帽和‘红荷包杏启动培养的适宜基本培养基均为MS培养基[6,12],但添加的外源植物生长物质不同,前者为0.5 mg/L BA和0.2 mg/L IBA,后者为0.25 mg/L BA和0.01 mg/L IBA。而‘Bebecou 杏启动培养的适宜基本培养基为Balla培养基[13]。本研究中 ‘金凯特杏的启动培养基以添加1.0 mg/L BA和0.2 mg/L IBA的MS培养基效果最佳,腋芽萌发率最高,但所添加的植物生长调节物质不同。表明基因型不同的相似外植体,其适宜的启动培养基也不同。

基本培养基的组成对试管苗的增殖具有重要影响。不同品种杏的适宜增殖培养的基本培养基组成不同。品种‘El-Hamawey在WPM上获得了良好的增殖和伸长生长[14];品种‘Currot、‘Helena和‘Lorna在QL培养基上增殖和伸长生长最佳[15];品种‘龙王帽在NN69培养基上的增殖和伸长生长最佳[6]。本研究中‘金凯特杏试管苗的适宜增殖培养基为WPM,在该培养基上既可获得较高的增殖效率,又可获得较高的有效梢数(可用于生根的伸长梢数)。但在WPM上的继代培养时间应控制在6周以内,以防黄化或白化苗的发生。

生根诱导是组培快繁的一个重要步骤。生根难或生根率低是组培快繁的一个重要障碍。本研究中利用全量MS添加2 mg/L IBA诱导‘金凯特杏获得了较高的生根率(93.2%),这与前人报道的1/2或1/3基本培养基可提高生根率的结果不同[6,13],而与‘Helena杏用全量QL比1/3QL更有利于生根的结果相似[15]。本研究中虽然较高浓度IBA(2 mg/L)比较低浓度(1 mg/L)更有利于提高生根率,但随着生根诱导培养时间的增加,较高浓度IBA上产生的根易产生愈伤,较多的愈伤会影响移栽成活率。因此生根培养时间控制在5周以内,可诱导‘金凯特杏达到理想的生根效果。

参 考 文 献:

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