徐 君,劉鳳軍,佘旭東,牟建梅,李 軍,宋 英,張國芹
(江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇蘇州 215155)
蘇州荸薺 (Eleocharis dulcis)作為一個優(yōu)良的地方品種,是蘇州“水八仙(鮮)”之一,在國內(nèi)外享有盛譽(yù)。但是近年來,蘇州荸薺的種植和生產(chǎn)卻越來越滿足不了國內(nèi)外市場的需求,究其原因,一是在生產(chǎn)中以球莖繁殖,但其種球繁殖系數(shù)較低,用種量大,限制了荸薺生產(chǎn);二是荸薺長期以來以無性方式繁殖,種性退化現(xiàn)象較為普遍,影響了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量[1-2]。
理論上,組織培養(yǎng)脫毒快繁是解決蘇州荸薺種性退化和繁殖系數(shù)低的最佳方法。采取莖尖培養(yǎng)可減少再生植株的病毒含量,經(jīng)過連續(xù)培養(yǎng)不僅可獲得無病毒植株,而且可在短時間內(nèi)獲得大量無菌植株,20世紀(jì)90年代以來,我國陸續(xù)開展了荸薺組織培養(yǎng)方面的研究[3-7]。但是對于蘇州荸薺組織培養(yǎng)技術(shù)的研究,目前仍然幾乎處于空白狀態(tài)。筆者以蘇州荸薺芽尖為外植體進(jìn)行離體培養(yǎng),探討了不同激素比例的培養(yǎng)基在荸薺芽尖分化、叢芽增殖中的作用,并獲得了荸薺試管苗,進(jìn)而獲得適宜大量生產(chǎn)種苗用的組織培養(yǎng)再生體系,以期改變蘇州地區(qū)荸薺繁殖慢及種苗不足的難題,滿足市場需要,為荸薺組培苗的大規(guī)模生產(chǎn)及推廣種植奠定基礎(chǔ)。
蘇州地方荸薺品種‘蘇薺’。
1.2.1 外植體消毒方法。用手術(shù)刀片切取5~10 mm荸薺種薺芽尖,流水沖洗30 min,放入超凈工作臺,先用75%酒精浸泡30 s,然后用0.1%HgCl2消毒6 min。
1.2.2 頂芽芽尖的誘導(dǎo)培養(yǎng)。消毒后的芽尖在無菌條件下接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基,誘導(dǎo)培養(yǎng)基配方:① MS+0.20 mg/L 6-BA;②MS+1.00 mg/L 6-BA;③ MS+0.20 mg/L 6-BA+0.02 mg/L NAA;④MS+1.00 mg/L 6-BA+0.02 mg/L NAA。每個培養(yǎng)基附加3.0%蔗糖和0.7%瓊脂粉(固體培養(yǎng)),并調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH至6.0,培養(yǎng)條件為(20±2)℃,光照 16 h/d,接種 30 d后記錄分化情況。
1.2.3 叢芽增殖培養(yǎng)。出芽后的幼苗,將葉狀莖切除,基部芽叢切割后在無菌條件下接入增殖培養(yǎng)基。增殖培養(yǎng)基配方:⑤MS+0.50 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA;⑥MS+0.50 mg/L 6-BA+0.20 mg/L NAA;⑦M(jìn)S+1.00 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA;⑧ MS+1.00 mg/L 6-BA+0.20 mg/L NAA。每個培養(yǎng)基添加3.0%蔗糖,并調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH至6.0(液體培養(yǎng)),培養(yǎng)條件為(18±2) ℃,光照 16 h/d,接種 30、60 d 后統(tǒng)計(jì)可用于切割增殖的叢芽簇的數(shù)目,計(jì)算增殖率。增殖率(%)=增殖數(shù)/接種數(shù)×100%。
接種7 d左右,各處理在芽的切割部均出現(xiàn)部分褐化現(xiàn)象,這是由于芽切割傷口受消毒劑HgCl2影響,部分細(xì)胞死亡所致,與培養(yǎng)基成分沒有關(guān)系。由于褐化情況不嚴(yán)重,且未造成外植體整體死亡,因此對芽誘導(dǎo)效果影響有限。接種培養(yǎng)15~20 d后荸薺芽的基部開始膨大,并有小芽或葉狀莖分蘗出現(xiàn)。試驗(yàn)比較了荸薺頂芽在4種激素濃度處理下叢芽的誘導(dǎo)發(fā)生情況,結(jié)果如表1所示,添加NAA對荸薺芽尖的誘導(dǎo)效率有很大影響,處理③、④的平均誘導(dǎo)效率是處理①、②的4倍以上。添加0.20 mg/L 6-BA的處理①、③誘導(dǎo)效率高于添加1.00 mg/L 6-BA的處理②、④,說明過高濃度的6-BA對芽尖的誘導(dǎo)不利。處理③的叢芽誘導(dǎo)效率最高,達(dá)到81.4%,為荸薺頂芽誘導(dǎo)較優(yōu)培養(yǎng)基。
表1 不同濃度激素處理對荸薺頂芽分化的影響
前期預(yù)備試驗(yàn)顯示,固體培養(yǎng)基對荸薺叢芽的增殖沒有液體培養(yǎng)基效果理想,這是由于荸薺本身為水生作物,更加適應(yīng)在液體中增殖培養(yǎng),因此荸薺的增殖培養(yǎng)采用液體培養(yǎng)基。荸薺接種增殖培養(yǎng)30、60 d后的增殖系數(shù)如圖1所示,該試驗(yàn)條件下荸薺苗培養(yǎng)30 d增殖系數(shù)都很低,4個處理增殖系數(shù)分別為1.6、1.3、1.5、1.5,說明荸薺試管苗啟動生長速度不快,究其原因是因?yàn)樵囼?yàn)在秋冬季進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)室溫度不足(18±2)℃導(dǎo)致試管苗生長不夠旺盛。培養(yǎng)60 d后增殖系數(shù)統(tǒng)計(jì)顯示,添加0.50 mg/L 6-BA的處理⑤、⑥增殖效果優(yōu)于添加1.00 mg/L 6-BA的處理⑦、⑧,說明過高濃度的6-BA對荸薺叢芽的增殖沒有明顯效果。
圖1 不同濃度激素處理對荸薺叢芽增殖的影響
NAA的濃度變化對荸薺叢芽增殖的影響不統(tǒng)一,NAA與6-BA的濃度比決定了NAA對荸薺叢芽增殖的影響。該試驗(yàn)條件下,增殖培養(yǎng)60 d后,處理⑤的培養(yǎng)基叢芽增殖系數(shù)最高,達(dá)3.8以上。在增殖培養(yǎng)過程中,處理⑤有18個荸薺試管苗(占總試管苗的52.9%)出現(xiàn)了橫向匍匐莖誘導(dǎo)發(fā)生,匍匐莖在水平方向伸長3~4節(jié)后再向上分化出叢芽簇的現(xiàn)象,該叢芽簇可切割后直接用于荸薺試管苗增殖。試驗(yàn)后期,采用處理⑤培養(yǎng)基對荸薺叢芽進(jìn)行規(guī)模增殖,成功地獲得一批試管植株,并在試驗(yàn)基地的大田中移栽成活。
(1)試驗(yàn)結(jié)果表明,MS+0.20 mg/L 6-BA+0.02 mg/L NAA培養(yǎng)基能有效誘導(dǎo)荸薺芽尖外植體形成叢芽,誘導(dǎo)效率最高,達(dá)到81.40%,為荸薺頂芽誘導(dǎo)較優(yōu)培養(yǎng)基。而MS+0.50 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA培養(yǎng)基叢芽增殖系數(shù)最高,達(dá)3.8以上,為荸薺叢芽增殖最優(yōu)培養(yǎng)基。通過對荸薺外植體取材、消毒、誘導(dǎo)、增殖獲得了一批荸薺試管植株,并在大田移栽成活,為將荸薺脫毒試管苗生產(chǎn)和快速繁殖方法應(yīng)用于蘇州荸薺生產(chǎn)中奠定了基礎(chǔ)。
(2)試驗(yàn)中,采用MS+0.50 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA培養(yǎng)基出現(xiàn)了匍匐莖在水平方向伸長3~4節(jié)后再向上分化出叢芽簇的現(xiàn)象,伸長的節(jié)段為0.3~0.5 cm,能夠直接剪切繁殖,相比傳統(tǒng)需要借助第三方滅菌容器的叢芽切割,這在降低消毒成本的同時也減少了污染的幾率。該試驗(yàn)中僅有MS+0.50 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA培養(yǎng)基出現(xiàn)了部分匍匐莖伸長的情況,如能進(jìn)一步研究,在保證叢芽增殖效率的同時大幅度提高荸薺匍匐莖誘導(dǎo)效率,將其應(yīng)用于荸薺實(shí)際生產(chǎn)中,將大幅度提高荸薺試管苗增殖操作效率。
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