韓曉勇，王 立，殷劍美，張培通，郭文琦，李春宏

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，江蘇 南京 210014)

靖江香沙芋試管芋誘導(dǎo)影響因素研究

韓曉勇，王 立，殷劍美*，張培通，郭文琦，李春宏

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，江蘇 南京 210014)

以靖江香沙芋試管苗叢生芽為材料，研究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度配比、蔗糖濃度、光照強(qiáng)度及外植體大小對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響。結(jié)果表明，1/2 MS+6-BA 0.1 mg·L-1+NAA 0.5～1 mg·L-1+0.02%活性炭+蔗糖50 g·L-1、光照強(qiáng)度2 000～4 000 lx 及外植體大小為3～5 cm 的培養(yǎng)條件，有利于試管芋的形成。

靖江香沙芋； 組織培養(yǎng)； 試管芋誘導(dǎo)

靖江香沙芋屬天南星科(Araceae)芋屬(Colocasia) 多子芋類型，是靖江農(nóng)民栽培的芋類作物當(dāng)家品種，其塊莖中富含淀粉、維生素、礦物質(zhì)等，具消炎、生肌、增強(qiáng)免疫力、軟化血管等藥用價(jià)值,且口感好,硬、糯兼?zhèn)?，并有?dú)特的板栗香味，因而有“芋栗”之美稱。靖江香沙芋加工前景廣闊，聞名并暢銷廣西、廣東及港、澳地區(qū)。傳統(tǒng)的靖江香沙芋生產(chǎn)以球莖繁殖為主，繁殖系數(shù)較低，用種量大，生產(chǎn)成本高，并且長(zhǎng)期無(wú)性繁殖，造成種性退化嚴(yán)重，抗病性和抗逆性減退，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，嚴(yán)重影響了靖江香沙芋的產(chǎn)量和品質(zhì)。利用組織培養(yǎng)技術(shù)可以獲得一批基因型、長(zhǎng)相一致的無(wú)毒優(yōu)良種苗，利于品種的更新復(fù)壯，但試管苗又存在馴化要求嚴(yán)格、運(yùn)輸困難、成活率偏低等問(wèn)題，在一定程度上限制了組培苗大面積的推廣種植。試管球莖不僅具有試管苗的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)光、溫度的變化抗性更強(qiáng)，易保存，運(yùn)輸方便，便于種質(zhì)間的交流[1-2]。可以常年生產(chǎn)，利于工廠化繁殖。

目前，試管芋的誘導(dǎo)已取得了一定進(jìn)展。Yamamoto等[3]在 MS 液體培養(yǎng)基中，加入8%的蔗糖，培養(yǎng)40 d 后形成大小約為1 g 的球莖。Zhou等[4]利用液體淺層培養(yǎng)的方式，在 MS 培養(yǎng)基中添加22～44 μmol·L-1的 BA 和8%～10%蔗糖，經(jīng)過(guò)6周的培養(yǎng)，芋試管苗100%形成球莖。劉玉平等[5-8]也研究了培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件對(duì)不同品種試管芋誘導(dǎo)的影響。這些研究主要圍繞蔗糖和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑這2個(gè)因素對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響，而關(guān)于培養(yǎng)基用量和光照強(qiáng)度的影響卻鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)以靖江香沙芋為材料，就植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比濃度、蔗糖濃度和光照強(qiáng)度對(duì)靖江香沙芋試管芋形成的影響進(jìn)行探索，為靖江香沙芋良種繁育、種質(zhì)交換及試管芋形成機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1材料

培養(yǎng)材料為靖江香沙芋試管苗叢生芽，由作者在本實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。

1.2方法

1.2.1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比試驗(yàn)

基本培養(yǎng)基為1/2MS+0.02%活性炭+30 g·L-1蔗糖?；九囵B(yǎng)基中添加0.1 mg·L-16BA和4種濃度的NAA，培養(yǎng)90 d后調(diào)查各處理試管芋的誘導(dǎo)率、質(zhì)量、根數(shù)、根長(zhǎng)及根系狀態(tài)，篩選出最佳培養(yǎng)基，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行其他因素的試驗(yàn)。NAA的4種濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0 mg·L-1。

1.2.2 蔗糖濃度試驗(yàn)

蔗糖濃度設(shè)置5個(gè)處理，分別為10、30、50、70和90 g·L-1，培養(yǎng)90 d后調(diào)查各處理試管芋的誘導(dǎo)率、質(zhì)量、株高、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根系狀態(tài)及生長(zhǎng)表現(xiàn)。

1.2.3 光照強(qiáng)度試驗(yàn)

利用培養(yǎng)室培養(yǎng)架底部和中上部培養(yǎng)層光照強(qiáng)度不同，分別采用光照強(qiáng)度為600 lx(培養(yǎng)架底部無(wú)日光燈照射)、2 000 lx(培養(yǎng)架底部正常日光燈照射)和4 000 lx(培養(yǎng)架中上部正常日光燈照射)培養(yǎng)，暗培養(yǎng)(0 lx)采用紙箱加黑膜覆蓋，紙箱置于培養(yǎng)室中。培養(yǎng)90 d后調(diào)查各處理試管芋的誘導(dǎo)率、質(zhì)量、株高、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根系狀態(tài)及生長(zhǎng)表現(xiàn)。

1.2.4 外植體大小試驗(yàn)

選取生長(zhǎng)健壯，高度為2.0～3.0、3.0～5.0和6.0～8.0 cm的無(wú)菌苗，接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng)。培養(yǎng)90 d后調(diào)查各處理試管芋的誘導(dǎo)率、質(zhì)量、株高及葉片數(shù)。

以上試驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)重復(fù)3次，每次重復(fù)10瓶，每瓶接種1個(gè)芽。

1.3培養(yǎng)條件

培養(yǎng)基高壓滅菌前用1 mol·L-1的KOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基至pH 5.8，然后121 ℃滅菌20 min。培養(yǎng)室溫度為(25±2)℃。培養(yǎng)基中瓊脂為7 g·L-1，除特殊說(shuō)明外，叢生芽高度在3～5 cm左右，外源光照強(qiáng)度為2 000 lx，每天光照12 h。

2 結(jié)果與分析

2.1植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度的影響

表1表明，各處理培養(yǎng)90 d后均可看到試管芋，各處理間誘導(dǎo)率無(wú)顯著差異。其中以NAA∶6-BA為0.5∶0.1的處理誘導(dǎo)試管芋質(zhì)量值最大，培養(yǎng)40 d后即可看到有部分試管芋出現(xiàn)，60 d后試管芋逐漸膨大，90 d時(shí)平均質(zhì)量為1.589 g(圖1)。隨著NAA與6-BA配比濃度的增大，試管苗根系長(zhǎng)度和根數(shù)呈下降趨勢(shì)且逐漸變粗。當(dāng)NAA∶6-BA為4.0∶0.1時(shí)，誘導(dǎo)的試管芋質(zhì)量最小，只有1.074 g。

表1 不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度配比對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫(xiě)字母，表示其在0.05水平上的差異顯著性。表2～4同。

圖1 靖江香沙芋試管芋生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程

2.2蔗糖濃度的影響

從表2可以看出，蔗糖濃度為50 g·L-1，試管芋的誘導(dǎo)率為100%，試管芋質(zhì)量值最大，為1.792 g，與其他處理差異顯著；隨著蔗糖濃度的升高，試管芋的誘導(dǎo)率，試管苗的株高、葉片數(shù)和根系長(zhǎng)度呈下降趨勢(shì)，且葉片顏色逐漸加深；當(dāng)蔗糖濃度為90 g·L-1時(shí)，試管芋的誘導(dǎo)率和試管苗株高均為最小值，試管芋的質(zhì)量只有0.547 g，試管苗葉片呈深紅色；當(dāng)蔗糖濃度為50 和70 g·L-1時(shí)，試管芋出現(xiàn)少量子球莖。

表2 不同蔗糖濃度對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響

2.3光照強(qiáng)度的影響

從表3可以看出，當(dāng)光照強(qiáng)度為2 000和4 000 lx時(shí)，試管芋誘導(dǎo)率和質(zhì)量顯著高于其他處理，誘導(dǎo)率為100%，平均質(zhì)量分別為1.647和1.579 g；隨著光照強(qiáng)度逐漸降低，試管苗葉片數(shù)呈下降趨勢(shì),但株高和根長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)無(wú)光照時(shí)，試管苗葉片數(shù)為0，根系細(xì)少，試管芋誘導(dǎo)率最低，為16.7%，試管芋質(zhì)量?jī)H為0.205 g；當(dāng)光照強(qiáng)度為4 000 lx時(shí)，試管苗葉面積較大。

表3 不同光照強(qiáng)度對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響

2.4外植體大小的影響

從表4可以看出，當(dāng)外植體大小為3～5 cm時(shí)，試管芋誘導(dǎo)率為100%，試管芋質(zhì)量最大，為1.602 g，試管苗的葉片數(shù)最多，為2.8片；隨著外植體的增大，試管芋的質(zhì)量和試管苗葉片數(shù)呈先升后降的趨勢(shì)，株高呈上升趨勢(shì)；當(dāng)外植體大小為6～8 cm時(shí)，試管苗葉片數(shù)最少，為2.4片。

表4 不同外植體大小對(duì)試管芋誘導(dǎo)的影響

3 小結(jié)與討論

6-BA與 NAA 作為植物組織培養(yǎng)中2種最重要的激素，其對(duì)組培苗的球莖形成的研究結(jié)論不盡相同。胡云海等[9]認(rèn)為生長(zhǎng)素不僅可以促進(jìn)微型薯量的增加，微型薯的質(zhì)量和大小也可以增加。石梅娟等[8]認(rèn)為適當(dāng)提高6-BA 的濃度，可以促進(jìn)荔浦芋頭微球莖數(shù)的增加。但也有學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞分裂素不利于微球莖的形成和發(fā)育[10]。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NAA∶6-BA為0.5∶0.1時(shí)，試管苗的根系生長(zhǎng)狀態(tài)最好，養(yǎng)分吸收最充足，試管芋的質(zhì)量也最高。我們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NAA∶6-BA 為1.0∶0.1時(shí)，雖然試管苗根長(zhǎng)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，根數(shù)顯著減少，但試管芋的質(zhì)量并未出現(xiàn)顯著下降，這可能與NAA可以提高試管芋的質(zhì)量有關(guān)。

蔗糖是組織培養(yǎng)球莖誘導(dǎo)和發(fā)育過(guò)程中的重要物質(zhì)[11]。不同蔗糖濃度對(duì)不同作物球莖誘導(dǎo)的影響不同。周素平[12]認(rèn)為蔗糖是離體培養(yǎng)條件下芋頭形成球莖的必需物質(zhì)，培養(yǎng)基中不添加蔗糖時(shí)，無(wú)球莖形成；蔗糖濃度為10%時(shí)，球莖誘導(dǎo)率最高。杜紅梅等[7]認(rèn)為，3%的蔗糖濃度下香酥芋無(wú)試管球莖產(chǎn)生，8%和12%的蔗糖濃度下試管苗均100%的成球。石梅娟和姚軍[8]發(fā)現(xiàn)，隨著蔗糖濃度的增加，形成的球莖數(shù)也隨之增加，但當(dāng)蔗糖濃度超過(guò)30g·L-1時(shí)，形成的球莖數(shù)反而降低，蔗糖濃度為50g·L-1，沒(méi)有球莖形成。本試驗(yàn)結(jié)果表明，蔗糖濃度為50g·L-1，誘導(dǎo)的試管芋質(zhì)量最大，這與黃萍萍等[6]研究結(jié)果一致；而且當(dāng)蔗糖濃度為50和70g·L-1時(shí)，試管芋出現(xiàn)少量子球莖，但子球莖數(shù)目無(wú)顯著差異[7]，這可能與品種的基因型有關(guān)。本試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)隨著蔗糖濃度的提高，不僅試管芋的誘導(dǎo)率和質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，而且試管苗的株高、葉片數(shù)、根系長(zhǎng)度和根數(shù)等均呈下降趨勢(shì)。這說(shuō)明適宜的蔗糖濃度是試管苗生根和生長(zhǎng)發(fā)育的必需條件。蔗糖濃度過(guò)高時(shí)，培養(yǎng)基水勢(shì)降低，試管苗根系生長(zhǎng)緩慢，故試管芋形成晚、質(zhì)量小，且由于糖類分解大于合成，細(xì)胞中會(huì)積累較多的可溶性糖,花青素的含量進(jìn)一步增多，因此試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蔗糖質(zhì)量濃度為50，70，90g·L-1時(shí), 試管苗逐漸呈深紅色。

孫慧生等[13]指出黑暗是誘導(dǎo)馬鈴薯微型薯的必要條件。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度為2000和4000lx時(shí)，試管芋的誘導(dǎo)質(zhì)量較高，黑暗并非是誘導(dǎo)微型薯的必要條件。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，試管苗葉片數(shù)為0，根系細(xì)少，嚴(yán)重影響根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，試管芋誘導(dǎo)率和質(zhì)量均顯著下降。我們推測(cè)試管芋的形成一方面需要培養(yǎng)基提供養(yǎng)分，另一方面還需要光合作用調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累和分配。

關(guān)于外植體大小對(duì)試管球莖鮮重的影響，Papathanasiou等[14]研究認(rèn)為，增加馬鈴薯外植體長(zhǎng)度影響球莖的鮮重。外植體的長(zhǎng)度增加，無(wú)菌苗從培養(yǎng)基中吸收養(yǎng)分的能力增強(qiáng)，致使形成球莖的鮮重增加。杜紅梅等[7]在香酥芋試管芋的誘導(dǎo)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。而本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外植體大小為6～8cm時(shí)，誘導(dǎo)試管芋的質(zhì)量顯著下降，試管苗葉片數(shù)最少，推測(cè)外植體大小的增加可能促使試管苗提前進(jìn)入衰老。

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收入日期：2017-08-14

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目[CX(14)2041]

韓曉勇(1983—)，男，山西忻州人，助理研究員，碩士，從事特色經(jīng)濟(jì)作物組織培養(yǎng)技術(shù)研究工作，E-mail: hanxy84@163.com。

殷劍美(1977—)，女，江蘇丹陽(yáng)人，研究員，博士，從事特色經(jīng)濟(jì)作物研究工作，E-mail:yinjm2006@jaas.ac.cn。

文獻(xiàn)著錄格式：韓曉勇，王立，殷劍美，等. 靖江香沙芋試管芋誘導(dǎo)影響因素研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1766-1769.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171030

S532

A

0528-9017(2017)10-1766-04

(責(zé)任編輯張才德)