APP下载

不同激素对杂交魔芋愈伤诱导及植株再生的影响

2017-11-22蔡阳光张文慧陈国爱郭邦利

热带农业科学 2017年10期
关键词:球茎组织培养激素

蔡阳光++张文慧++陈国爱++郭邦利

摘 要 以杂交魔芋球茎为外植体,以添加不同种类和浓度的生长素及细胞分裂素的MS为培养基,研究不同浓度激素配比对魔芋愈伤组织诱导形成、增殖、分化以及植株再生等的影响。结果表明:6-BA浓度在3.0 mg/L时,对魔芋愈伤组织的诱导率最高,达到90%;6-BA与NAA配合使用时,有利于提高愈伤组织分化率,6-BA浓度在0.5~1.0 mg/L、NAA浓度在0.1~0.5 mg/L时,成苗率均较高,其中6-BA浓度在1.0 mg/L、NAA浓度在0.1 mg/L时,愈伤分化率最高,达到84.4%,成苗率达到253%;NAA浓度在0.2~0.5 mg/L时,生根率最高,达到247%。综合以上不同浓度及激素配比的作用效果,认为适合杂交魔芋麻杆球茎植株再生的最适愈伤诱导培养基是MS+6-BA 3.0 mg/L;最适愈伤分化及芽分化培养基是MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L;最适生根培养基是1/2 MS+NAA 0.2~0.5 mg/L。

关键词 杂交魔芋 ;球茎 ;组织培养 ;激素

中图分类号 S632.3 文献标识码 A Doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2017.10.001

Effect of Different Hormones on Callus Induction and

Plant Regeneration of Hybrid Amorphophallus konjac

CAI Yangguang ZHANG Wenhui CHEN Guoai GUO Bangli

(Ankang Institute of Agricultural Science in Shanxi Province, Ankang Shanxi 725000)

Abstract Corms of hybrid Amorphophallus konjac were used as explants and cultured in the MS medium at presence of different concentrations of hormones (auxin and cytokinin) to observe the effect of different combinations of hormones on callus formation, proliferation, differentiation and plantlet regeneration of the hybrid konjac. The results showed that the hybrid konjac had a calli inducing rate of 90%, the highest, when cultured in the medium supplemented with 6-BA at a concentration of 3.0 mg/L, and the shoot formation rate was higher when the concentrations of 6-BA and NAA were at the range of 0.5~1.0 mg/L and 0.1~0.5 mg/L, respectively; when the concentrations of 6-BA and NAA were 1.0 mg/L and 0.1 mg/L, respectively, the callus differentiation rate was 84.4%, the highest, and the shoot formation rate was upto 253%; when the NAA concentration was 0.2~0.5 mg/L, the rate of rooting was the highest (247%). The results showed that MS+6-BA 3.0 mg/L was the best medium for callus induction, that MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L was the best medium for callus and shoot differentiation, and that 1/2 MS+NAA 0.2~0.5 mg/L was the best medium for rooting.

Keywords hybrid Amorphophallus konjac ; corm; tissue culture ; hormone

魔芋为天南星科魔芋属多年生草本植物,生产推广上主要是利用芋鞭及球茎进行无性繁殖,其繁殖系数较低,相比于白魔芋,各地主栽品种花魔芋的繁殖系数更低,一般只能产生4~6条根状茎;加上用种需求量大及各品系世代不纯等原因,使得新品种的扩繁和迅速推广受到了很大的限制。近幾年,利用组培快繁技术使得利用根状茎和球茎进行快速.繁殖成为可能,大大缩短了繁殖时间,很大程度上解决了种芋繁殖系数低、种源不足等的问题。针对魔芋组培技术的研究有很多,如利用魔芋的芽、球茎及芋鞭等作为繁殖材料以及不同地区采用当地的主栽或优势品种作为繁殖材料进行扩繁[1-4];利用不同种类及浓度的激素对魔芋进行诱导[5-6];对魔芋组培过程中出现的玻璃化及褐化现象进行研究[7-10];利用诱变等生物技术对白魔芋或花魔芋在组培过程中进行诱变[11-12]。但因为地域气候环境及品种的不同,以及组培过程中存在的褐化、分化慢及内源污染等问题,导致不同的研究者所得到的结果也存在着一定的差异,只能作为一种参考,而实验的可重复性不强。故本实验利用自选杂交品种麻杆的球茎作外植体,在已有的杂交品种黑杆及绿杆研究的基础上,以及综合对不同激素种类及浓度的初步筛选,选用不同种类和浓度的6-BA及NAA作为诱导激素,以期筛选到适合本地麻杆球茎愈伤增殖、分化及植株再生等各个阶段的最适激素配比及浓度,为后期杂交麻杆品种的规模化种芋繁育提供实验依据。endprint

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用安康市农科所自选杂交品种麻杆14-01球茎。

1.2 方法

1.2.1 魔芋愈伤组织的诱导

球茎用自来水冲洗干净后晾干,在超净台上在进行消毒。首先在75%酒精中浸泡30 s,无菌水冲洗3次;然后转入0.1% HgCl2中进行表.面消毒15 min,用无菌水冲洗3次,切成约1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的小块,接于愈伤组织诱导培养基上(MS基本培养基附加不同浓度的6-BA,pH值5.8~6.0,蔗糖浓度30 g/L,琼脂4.2 g/L,每瓶培养基容量为60 mL)。每处理接种30瓶,每瓶1个外植体,共3个重复。于25℃室温的培养室中进行暗培养30 d后,不切割转接到相同的新鲜培养基上继代增殖。30 d后,统计愈伤诱导情况(愈伤诱导率%=形成愈伤的外植体数/接入的外植体数)。

1.2.2 魔芋愈伤分化及芽分化的诱导

挑选同一浓度下长势良好且质地均匀的愈伤组织,切成约1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的小块,接于芽分化诱导培养基上(MS培养基添加不同浓度配比的6-BA和NAA,pH值5.8~6.0,蔗糖浓度30 g/L,琼脂4.2 g/L,每瓶培养基容量为60 ml)。每个处理接种75瓶,每瓶接种外植体1个,3个重复。培养温度(25±2)℃,光照时间12 h,光照强度1 500~2 000 lx。一个月后,统计芽分化情况,两个月后统计成苗情况(以幼苗露出芽鞘2 cm为准;愈伤组织分化率%=分化的愈伤数/接入的愈伤数,芽分化率%=分化的芽数/接入的愈伤数)。

1.2.3 魔芋组培苗的生根诱导

挑选生长良好的幼苗,不切割转接于生根培养基上(1/2 MS基本培养基添附加不同浓度的NAA,pH值5.8~6.0,蔗糖浓度20 g/L,琼脂4.2 g/L,每瓶培养基容量为60 ml)。每处理接种30瓶,每瓶1个外植体,共3个重复。培养温度(25±2)℃,光照时间12 h,光照强度1 500~2 000 lx。一个月后,统计幼苗生根情况(生根率%=生根的幼苗数/接入幼苗数)。

2 结果与分析

2.1 6-BA对魔芋形成愈伤组织的影响

由图1、2可知,6-BA浓度在3.0 mg/L时愈伤诱导率最大达到90%,除2.0 mg/L处理外,与其他组之间差异均达到显著;6-BA浓度在4 mg/L时愈伤诱导率最低,且均与其他处理之间差异显著;而6-BA浓度在0.5~2.0 mg/L时,愈伤诱导率差异并不显著。由此说明6-BA浓度较低(<2.0 mg/L)时,愈伤的形成不会随着6-BA浓度的增加而增加,当6-BA浓度达到一定浓度(2.0 mg/L)时,愈伤诱导率显著上升,但超过这一浓度范围,愈伤诱导率则又会显著下降。综上所述,当6-BA浓度在3.0 mg/L时,魔芋愈伤诱导率最高。

2.2 不同浓度激素配比对魔芋愈伤分化及芽分化的影响

2.2.1 不同浓度激素配比对魔芋愈伤分化的影响

由表1、图3可知,6-BA浓度为1.0 mg/L时,愈伤分化率均较高,其中NAA浓度在0.1 mg/L时,分化率最高,达到84.4%,NAA浓度在0.2~0.5 mg/L时,差异不显著;当6-BA浓度在0.5 mg/L及1.5~3.0 mg/L时,愈伤分化率均较1.0 mg/L处理低,且差异显著。当6-BA浓度在0.5 mg/L时,0.5 mg/L NAA处理获得的魔芋愈伤分化率较高,且与其他组差异显著。说明,当6-BA浓度较低时,适当补充一定浓度的NAA,对愈伤分化能起到很好的促进作用;而当6-BA浓度超过一定浓度范围(1.0 mg/L),NAA浓度变化对魔芋愈伤组织分化无显著影响。综上所述,1.0 mg/L 6-BA+0.1~0.5 mg/L NAA處理为魔芋愈伤分化诱导的最佳组合。

2.2.2 不同浓度激素配比对魔芋芽分化的影响

由表1、图4可知,6-BA浓度在0.5~1.0 mg/L时,芽分化率均较高,且除0.5 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA处理外,均与其他处理组之间差异显著,而6-BA浓度在1.0 mg/L时的芽分化诱导率又较0.5 mg/L时更高;其中1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA处理组合下魔芋芽分化率最高,达到253%,与所有处理组合之间差异均达到显著;而6-BA浓度在1.5~3.0 mg/L时,芽分化率均较低,且各组之间差异不显著。此结果说明,当6-BA浓度较低时,适当增加NAA的浓度,对芽分化诱导能起到很好的促进作用;当6-BA浓度过大(>1.0 mg/L)时,NAA浓度变化对魔芋芽分化诱导无显著影响。综上所述,6-BA浓度在0.5~1.0 mg/L,NAA浓度在0.1~0.5 mg/L时,魔芋芽分化率较高。

2.3 NAA对魔芋组培苗生根诱导的影响

由图5、6可知,NAA浓度在0.2~0.5 mg/L时,魔芋组培苗的生根率最高,达到247%以上,与其他组之间差异显著;在0.1 mg/L与1.0 mg/L时的生根率差异不显著;1.5 mg/L时的生根率最低,为138%,且与其他组之间差异显著。说明NAA浓度较低(<0.5 mg/L)时,随着NAA浓度的增加,魔芋组培苗的生根率逐渐上升,但超过这一浓度范围时,魔芋组培苗的生根率则会显著下降。综上所述,NAA浓度在0.2~0.5 mg/L时,魔芋组培苗的生根率最高。

3 讨论与结论

3.1 不同浓度激素配比对诱导愈伤增殖及分化的影响

植物的生长发育主要是在不同种类激素的相互调控作用下发生的,其中生长素及细胞分裂素对离体植物组织或器官的调控作用表现得尤为明显,研究表明其对植物离体培养中的细胞分化和形态发生具有明显的调控作用[13],尤其是两类激素的平衡对于诱导原基的形成非常重要[14-15]。一般认为,细胞分裂素/生长素比例较高时,有利于芽的分化,比例较低时则有利于根的分化[16]。徐小燕等[17]研究表明,6-BA浓度为1.5 mg/L,NAA浓度在0.1~0.2 mg/L时,有利于愈伤组织的诱导、增殖;而当6-BA浓度为2.0 mg/L时,则有利于芽的分化。黄丹枫等[18]研究表明,魔芋球茎中生长素含量很低,若在培养基中添加0.1~1.0 mg/L的NAA,与6-BA配合使用,对愈伤的诱导及增殖具有较好的促进作用,但较高浓度对于出苗速度有一定的影响。秦廷豪等[19]研究发现,细胞分裂素与生长素浓度接近时,有利于愈伤组织的诱导,6-BA浓度为1.5~2.0 mg/L、NAA的浓度为0.1~0.5 mg/L时,则有利于芽的分化及植株再生,且在愈伤诱导阶段两者比值宜小。孙继华等[20]研究表明,不同浓度配比对愈伤的诱导以及芽和根的分化有较大的影响,其中0.5 mg/L 6-BA和0.5 mg/L NAA为诱导愈伤组织的最佳组合;1.5 mg/L 6-BA和0.5 mg/L NAA为诱导芽分化的最佳组合;0.5 mg/L NAA和1.0 mg/L 6-BA为诱导生根的最佳激素组合。endprint

本实验中,适合魔芋球茎愈伤组织诱导和增殖的6-BA浓度为3.0 mg/L,在此基础上添加0.1~0.5 mg/L NAA对芽诱导分化效果较好,添加0.2~0.5 mg/L NAA对魔芋生根诱导效果较好,这与上述秦廷豪等的研究结果较一致。从而表明激素种类或激素浓度的不同都会对相同或者不同外植体愈伤的增殖及分化产生很大的影响。在一定的浓度范围内,细胞分裂素与生长素两者浓度相接近,则有利于愈伤的分化;二者配比越小,越利于芽的分化;两者配比越大,越利于根的分化。

3.2 不同浓度激素对组培苗根诱导分化与生长的影响

董文尧等[21]研究发现,将魔芋分化的丛生苗切成单株转接到生根培养基中,当NAA浓度在0~0.5 mg/L范围内时,均能诱导生根,更进一步研究对比后发现,当NAA浓度为0.3~0.5 mg/L时,生根率最高,且在相同浓度6-BA处理下,适当提高NAA的浓度有利于根的形成。Hu等[22]用不同的植物激素及不同配比浓度(6-BA和NAA或KT)并进行组合实验,结果表明,这些激素的组合产生球状茎结构,进一步培养能诱导产生芽和根,且最适诱导激素比为(细胞分裂素和生长素比值)4∶1。王玲等[23]的研究发现,若不再单独配制生根培养基,而是将诱导分化的芽继续转接到芽分化诱导培养基上,会使愈伤增殖、再分化及不定芽壮苗生根同时进行。本实验采用常规方法,发现NAA浓度在0.2~0.5 mg/L时,对诱导魔芋组培苗生根效果较好,这与董文尧等研究较一致,表明NAA在一定浓度范围内对生根有促进作用,超过这一浓度范围,则会出现抑制现象。

参考文献

[1] 苏承刚,张兴国,张盛林. 桂平魔芋组织培养研究[J]. 西南农业大学,1999, 8(1):76-80.

[2] 卢丽红,付洪冰. 花魔芋侧芽增殖及诱导愈伤研究[J]. 陕西农业科学,2014(12): 43-45.

[3] 周 涛. “楚魔花1号”组培快繁体系的建立[D]. 四川农业大学,2016.

[4] 王自布,杞文瑞,梁 慧,等. 魔芋不同外植体组培快繁及其再生体系的研究[J].分子植物育种,2016(03):699-703.

[5] 杨 睿,初美静,雷 敏,等. 不同外植体与激素组合对花魔芋组织培养效果的影响[J]. 现代园艺,2015(22):5-7.

[6] 朱 玲,郭雄辉,胡选萍. 魔芋愈伤诱导的多因子正交试验[J]. 湖北农业科学,2016(13):3 479-3 481.

[7] 柳 俊,谢 从,余展深. 魔芋离体繁殖研究[J]. 华中农业大学学报,2001,23(3):228-229.

[8] 林 蓉,谢春梅,谢世清. 优质魔芋组培快繁技术研究进展[J]. 中国农学通报,2005(01):153-155.

[9] 宋志红,吴金平,曾祥国,等. 魔芋组织培养快繁技术研究进展[J]. 安徽农学通报,2008(20):57-59.

[10] 崔继梅,梁艳丽,谢世清. 魔芋组培快繁中常见的几个问题及对策[J]. 云南农业大学学报,2008(01):96-98.

[11] 刘好霞,高启国,夏永久,等. 白魔芋多倍体诱导研究初报[J]. 中国农学通报,2006(11):83-85.

[12] 胡建斌,柳 俊. 魔芋属植物组织培养与遗传转化研究进展[J]. 植物学通报,2008(01):14-19.

[13] 吕冬霞,曲长福. 植物生长调节剂对愈伤组织培养的影响[J]. 北方园艺,2004(5):68.

[14] 朱青松,梅康凤,王沙生. 外源生长索对烟草髓愈伤组织分化和内源IAA含量的影响[J]. 北京林业大学学报,1999,12(1):22-25.

[15] 熊国胜,李家洋. 植物激素调控研究进展[J]. 科学通报,2009,54(18):2718- 2723.

[16] 崔德才,徐培文. 植物组织培养与工厂化育苗[M]. 北京: 化学工业出版社,2003:27-30.

[17] 徐小燕,汤万香,杨文治. 激素对魔芋球茎愈伤组织诱导和植株再生的影响[J]. 现代农业科技,2014,22:67-68

[18] 黄丹枫,陆文初. 细胞分裂素与魔芋组织培养器官发生研究[J]. 西南农业大学学报,1993,15(6):522-526.

[19] 秦廷豪,李晓梅,张 军,等. 花魔芋离体再生体系的建立[J]. 湖北农业科学,2015,54(23):6 054-6 058.

[20] 孙继华,杨 超,劉菊华,等. 魔芋高效再生体系的建立与优化[J]. 热带作物学报,2012,33(1):84-88.

[21] 董立尧,武淑文,高同春,等. 千金子发生特点与危害及其防除研究进展[J]. 中国农学通报,2003(1):55-61.

[22] Hu J B, Gao X X, . Liu J, et al. Plant regeneration from petiole callus of Amorphophallus albus andendprint

猜你喜欢

球茎组织培养激素
谈激素色变?没必要!
长江流域荸荠高产栽培技术
激素怎么用才安全
激素草莓能吃吗
中华石蝴蝶组织培养及试管开花诱导
高粱幼穗再生体系建立的研究
激素软膏不可长期使用
青天葵组织培养条件优化
植物的无性繁殖