羅斯斯 林麗虹 王瑛華等
摘要 [目的] 探討藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的最佳條件。[方法]以藍(lán)豬耳莖段為外植體,通過(guò)不同的培養(yǎng)基處理進(jìn)行開(kāi)花誘導(dǎo),探討有機(jī)附加物對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響。[結(jié)果]水解酪蛋白(CH)和酵母浸出液(YE)對(duì)藍(lán)豬耳試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用,縮短了藍(lán)豬耳試管成花時(shí)間,促進(jìn)根生長(zhǎng)。[結(jié)論]以1/2MS為基本培養(yǎng)基,蔗糖濃度為60 g/L和有機(jī)物為50 mg/L CH時(shí),藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的效果最好。
關(guān)鍵詞 藍(lán)豬耳;試管開(kāi)花;有機(jī)附加物;水解酪蛋白;酵母浸出液
中圖分類號(hào) S188 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2015)20-035-03
Abstract [Objective] The aim was to explore the effect of organic additives on in vitro flowering of Torenia fournieri.[Method] The effect of organic additives on in vitro flowering of Torenia fournieri was explored through different media processing induce flowering, using Torenia stem segments as explants. [Result]The results showed that: casein hydrolyzate (CH) and yeast extract (YE) promoted on the growth of Torenia plantlets, but also shortens the in vitro flowering of Torenia and promote root growth.
[Conclusion]MS basic medium, sucrose concentration of 60 g/L and organic additives to 50 mg/L CH treatment was best suitable for in vitro flowering of T. fournieri.
Key words Torenia fournieri Linden; In vitro flowering; Organic additives; CH; YE
藍(lán)豬耳(Torenia fournieri Linden)是玄參科蝴蝶草屬1年生草本植物,原產(chǎn)于越南[1],常見(jiàn)于亞洲、非洲熱帶和亞熱帶地區(qū)。藍(lán)豬耳生長(zhǎng)周期一般為90 d,果莢、種子數(shù)目多且具有特殊的裸露胚囊[2],可成為適合研究和推廣的試管花卉。藍(lán)豬耳還是夏季主要觀賞花卉之一,常作為綠化植物。
試管開(kāi)花是通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù),讓植物在培養(yǎng)容器中完成開(kāi)花過(guò)程[3]。藍(lán)豬耳試管開(kāi)花可以加快繁殖,縮短開(kāi)花時(shí)間,且不受季節(jié)環(huán)境的影響。有研究認(rèn)為,有機(jī)附加物如水解酪蛋白(CH)、酵母提取液(YE)等對(duì)花粉愈傷組織的分化具有促進(jìn)作用[4]。藍(lán)豬耳是花朵器官發(fā)育和授粉受精研究以及植物細(xì)胞分化的模式植物。因而,筆者以藍(lán)豬耳外植體為材料,研究有機(jī)附加物對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響,為探討藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的最佳條件提供一定的參考,并進(jìn)一步為離體植物的發(fā)育提供一個(gè)理想的試驗(yàn)體系。
1 材料與方法
1.1 無(wú)菌材料的獲得及培養(yǎng)
藍(lán)豬耳無(wú)菌苗的獲得參照王瑛華等的方法[5],選取長(zhǎng)勢(shì)良好的藍(lán)豬耳莖段接種于1/2MS+30 g/L蔗糖+7 g/L瓊脂粉,pH 5.8~6.2的培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng),培養(yǎng)條件為:光照16 h/d,光照強(qiáng)度1 600 lx,溫度(25±2)℃。開(kāi)花誘導(dǎo)培養(yǎng)的方法為:每種培養(yǎng)基接種8瓶,每瓶接種3~4個(gè)帶節(jié)莖段,以1/2MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,添加7 g/L瓊脂粉和不同的有機(jī)附加物,光照10 h/d,白天溫度為26 ℃,夜間溫度為23 ℃。
1.2 不同糖類對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
選取長(zhǎng)勢(shì)良好的藍(lán)豬耳莖段,接種于1/2MS培養(yǎng)基,分別加入30 g/L葡萄糖、麥芽糖、乳糖、果糖、蔗糖。觀察加入每種材料后藍(lán)豬耳的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,記錄每個(gè)莖段上第一朵花花苞形成時(shí)間、花朵露色時(shí)間和全展時(shí)間,以及開(kāi)花頻率(開(kāi)花莖段數(shù)/接種莖段數(shù)),在所有花朵全展后測(cè)量每個(gè)莖段上花朵個(gè)數(shù)、節(jié)的生長(zhǎng)數(shù)量、株高。試驗(yàn)重復(fù)3次。
1.3 不同蔗糖濃度對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
取長(zhǎng)勢(shì)良好的藍(lán)豬耳莖段,接種于1/2MS培養(yǎng)基,并加入不同濃度的蔗糖進(jìn)行處理,蔗糖濃度分別設(shè)置為15、30、45、60 g/L。測(cè)定項(xiàng)目與觀察方法同“1.2”。試驗(yàn)重復(fù)3次。
1.4 不同有機(jī)附加物濃度對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
取長(zhǎng)勢(shì)良好的藍(lán)豬耳莖段,接種于1/2MS+30 g/L蔗糖+7 g/L瓊脂粉,pH 5.8~6.2的培養(yǎng)基中,分別加入100、500 mg/L有機(jī)物CH或YE。測(cè)定項(xiàng)目與觀察方法同“1.2”。試驗(yàn)重復(fù)3次。
1.5 統(tǒng)計(jì)方法
試驗(yàn)數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS7.5進(jìn)行多重比較分析,具體用最小顯著差異法(LSD法)檢驗(yàn)。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同糖類對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
由表1可知,不同糖類顯著影響植株的開(kāi)花率和花朵形成的各時(shí)期長(zhǎng)短。在各試驗(yàn)組中,培養(yǎng)基添加果糖,花朵形成時(shí)間為21.2 d,且花苞最快露色(圖1);而添加麥芽糖,花朵形成時(shí)間較添加果糖增加4 d;添加葡萄糖后雖然花朵形成與露色所需時(shí)間稍長(zhǎng)于添加果糖,但只需39 d花朵就完全展開(kāi),比添加乳糖縮短近12 d。其中添加果糖后開(kāi)花率最高,達(dá)98.33%,是添加乳糖后開(kāi)花率的1.3倍。通過(guò)對(duì)比可以看出,添加乳糖后植株平均花朵數(shù)明顯較其他糖類組少。從表1也可以看出,不同糖類對(duì)藍(lán)豬耳離體培養(yǎng)的株高有顯著影響。添加蔗糖的培養(yǎng)基中藍(lán)豬耳平均株高在試驗(yàn)組平均株高中最高,為4.15 cm,而添加麥芽糖后藍(lán)豬耳平均株高僅為2.72 cm,蔗糖組株高是麥芽糖組株高的1.5倍。整體來(lái)看,果糖促進(jìn)藍(lán)豬耳植株生長(zhǎng)發(fā)育的作用較明顯,添加葡萄糖后藍(lán)豬耳除露色時(shí)間稍長(zhǎng),花朵形成的其余幾個(gè)時(shí)期均較短;而麥芽糖、蔗糖和乳糖3種糖對(duì)植株各個(gè)花期的影響差別不顯著。
2.2 不同蔗糖濃度對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
由表2可知,培養(yǎng)基添加不同濃度蔗糖不僅對(duì)藍(lán)豬耳株高有明顯影響,且對(duì)花朵狀態(tài)以及單朵花期均有顯著影響。觀察發(fā)現(xiàn),藍(lán)豬耳試管開(kāi)花培養(yǎng)時(shí)隨著蔗糖濃度的增加,植株莖稈增粗,葉片變大,顏色翠綠。當(dāng)蔗糖濃度為30 g/L時(shí),植株生長(zhǎng)發(fā)育良好,平均株高是蔗糖濃度為45 g/L培養(yǎng)基中植株平均株高的2倍。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示出蔗糖濃度對(duì)藍(lán)豬耳植株的平均節(jié)數(shù)沒(méi)有顯著影響。在開(kāi)花方面,培養(yǎng)基添加15 g/L蔗糖濃度植株無(wú)花芽形成,隨著蔗糖濃度的增加,開(kāi)花率增加;而且蔗糖濃度越高,花朵較大、顏色越鮮艷。此外,蔗糖濃度還明顯影響花期,在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的濃度范圍內(nèi),60 g/L蔗糖濃度培養(yǎng)下的植株生命力旺盛,生長(zhǎng)發(fā)育較快,長(zhǎng)勢(shì)良好,較其他植株早進(jìn)入生殖生長(zhǎng),植株形成花蕾(32.29 d)、露色(47.59 d)與全展時(shí)間(56.53 d)明顯縮短。而15 g/L蔗糖濃度導(dǎo)致植株葉片薄且小、黃綠,組織表現(xiàn)不充實(shí),不開(kāi)花(圖2)。
2.3 CH和YE濃度對(duì)藍(lán)豬耳試管開(kāi)花的影響
由表3可知,低濃度的CH和YE均有利于藍(lán)豬耳開(kāi)花,而高濃度的處理則會(huì)出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。當(dāng)培養(yǎng)基添加100 mg/L CH時(shí),藍(lán)豬耳植株平均株高在參試試驗(yàn)組中最高,達(dá)5.5 cm,是500 mg/L YE組植株平均
株高的1.9倍。500 mg/L CH和YE對(duì)株高均有一定的抑制作用。在花朵形成時(shí)期,500 mg/L CH和500 mg/L YE對(duì)藍(lán)豬耳的作用幾乎無(wú)明顯差異;但在花朵露色和全展這兩個(gè)時(shí)期,500 mg/L CH與500 mg/L YE相比,500 mg/L YE具有極顯著的促進(jìn)作用(圖3)。100 mg/L CH雖不能縮短藍(lán)豬耳花期,卻有利于花苞的形成。觀察發(fā)現(xiàn),CH和YE均不同程度地促進(jìn)藍(lán)豬耳不定根生長(zhǎng)。
3 結(jié)論與討論
植物試管開(kāi)花是多種因素相互作用的結(jié)果,包括光周期[6]、內(nèi)外源激素[7-8]、外植體狀態(tài)[9]、溫度[9]、碳水化合物[10]等。植物自身碳水化合物的積累也可能對(duì)開(kāi)花造成一定影響,在一定范圍內(nèi),培養(yǎng)基的糖濃度越高,開(kāi)花率越高[11]。該試驗(yàn)也表明,培養(yǎng)基中蔗糖濃度的提高促進(jìn)了藍(lán)豬耳的生殖生長(zhǎng),原因可能是藍(lán)豬耳在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)從培養(yǎng)基中吸收了足夠多的蔗糖等碳水化合物,從而為其生殖生長(zhǎng)提供了充足的能量。
前人的研究表明,葡萄糖和蔗糖對(duì)植株?duì)I養(yǎng)生殖的促進(jìn)效果較好,而麥芽糖幾乎沒(méi)有促進(jìn)作用[12]。據(jù)《中國(guó)園藝文摘》中前人對(duì)不同糖類及濃度對(duì)非洲菊生長(zhǎng)影響的研究中可知,乳糖會(huì)抑制植株的生長(zhǎng)速率,有利于繼代培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)。從表1也可以看出,果糖、葡萄糖和蔗糖培養(yǎng)的植株生長(zhǎng)效果稍勝于乳糖和麥芽糖的作用,果糖培養(yǎng)的植株長(zhǎng)勢(shì)及花朵發(fā)育整體稍勝于葡萄糖,蔗糖對(duì)植株生長(zhǎng)開(kāi)花的影響處于果糖和葡萄糖之間。原因主要是葡萄糖和果糖是單糖,更容易被植物吸收利用,而麥芽糖和乳糖不易被分解,所以對(duì)藍(lán)豬耳生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用不明顯。由于試驗(yàn)研究中普遍使用蔗糖,且從節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本來(lái)看,蔗糖為最佳選擇。
Yongsak等把糖的含量提高到5%和7%時(shí),在8周內(nèi)蕎麥(Fagopyrum esculentum L.)開(kāi)花率達(dá)到100%[13]。但含糖量過(guò)高也會(huì)抑制植物開(kāi)花,可能是因?yàn)樘呛窟^(guò)高引起培養(yǎng)基的滲透壓過(guò)高,而抑制了植物開(kāi)花。另外,C/N比還會(huì)影響植物開(kāi)花的性別。研究表明,提高蔗糖的濃度,可促進(jìn)苦瓜開(kāi)花,并且促進(jìn)雄花的形成;降低氮的含量時(shí),促進(jìn)雄花的形成。雖然C/N比值高促進(jìn)植物開(kāi)花,但也抑制了植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[14]。
有機(jī)氮可以很好地促進(jìn)植物組織的生長(zhǎng),MS培養(yǎng)基只有唯一的有機(jī)氮源——甘氨酸[15]。而CH中具有豐富的蛋白質(zhì),且種類齊全[16]。YE中除有蛋白質(zhì)外,還有大量的礦物質(zhì)、氨基酸和維生素等,且種類豐富,是一種高質(zhì)量的有機(jī)氮源[17]。有機(jī)物附加物CH、YE均促進(jìn)植物的形態(tài)建構(gòu),尤其是對(duì)株高和節(jié)數(shù)的影響顯著,可能是CH和YE中的有機(jī)氮及時(shí)給予植物的生長(zhǎng)所需[15,18]。CH和YE還縮短植株從幼苗到開(kāi)花所需時(shí)間,即迅速經(jīng)過(guò)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng),且濃度越高作用效果越明顯。而低濃度的CH和YE更利于藍(lán)豬耳在試管內(nèi)開(kāi)花。4個(gè)試驗(yàn)組相比較,500 mg/L CH不同程度地促進(jìn)了藍(lán)豬耳的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。
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