吳紹鑫 全旭林 黎衛(wèi)東 冉朝輝 付素靜,2 胡玉玲,2
(1銅仁學(xué)院農(nóng)林工程與規(guī)劃學(xué)院,貴州銅仁 554300;2貴州省梵凈山地區(qū)生物多樣性保護與利用重點實驗室,貴州銅仁 554300)
油茶(Camellia oleiferaAbel.)是世界四大木本油料之一,同時也是我國主要的木本油料,具有“東方橄欖油”的美稱,茶油中不飽和脂肪酸含量高達90%,遠遠高于菜油、花生油和豆油,并且含有山茶甙等特定生理活性物質(zhì)[1]。
油茶在我國有一定的栽培歷史,但是同其他山茶屬植物一樣,其細胞不易誘導(dǎo)分化產(chǎn)生再生植株,造成油茶組織培養(yǎng)的難度較大。油茶幼胚再生體系還不完善,需要利用現(xiàn)代科技進一步研究和優(yōu)化油茶幼胚再生的培育方法,以提高油茶的栽培成功率,增加油茶的產(chǎn)量和油茶的經(jīng)濟效益[2]。因此,油茶幼胚再生體系優(yōu)化是重中之重的問題,可以更好地提高油茶產(chǎn)量,增加油茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。我國油茶組培再生體系的研究始于20世紀80年代,顏慕勤等[3]認為油茶的愈傷組織起源于單細胞或者多細胞團。隨后隆振雄[4]和盧天玲[5]先后利用油茶未成熟幼胚子葉作為外植體進行再生體系構(gòu)建,均成功獲得再生植株。在此之后,油茶的再生體系研究進入停滯時期。進入21世紀,油茶組培相關(guān)研究和文獻才開始逐漸增多。張智俊等[6]用湘林4號油茶的腋芽和子葉為外植體,成功誘導(dǎo)出愈傷組織并分化成完整植株。畢方誠等[7]用莖段、幼胚及子葉為外植體進行離體培養(yǎng),獲得了再生植株。
本研究針對油茶幼胚再生體系不完善的問題,期望從中找出適合于愈傷組織誘導(dǎo)的培養(yǎng)基種類,以提高油茶幼胚再生效率,獲取更多的易再生油茶基因型。
1.1 試驗材料采集及處理
1.1.1 外植體的采集和儲存 采集點位于銅仁市松桃縣正大鄉(xiāng),采取7—8月快速生長期[8]的不同油茶樹的果實為試驗材料。對不同品種的油茶果實進行編號,分別于7月15日和8月5日進行采樣,選擇健康、外觀大小一致的茶果,且在晴天的上午采摘,降低污染率。將采回的油茶果實放入4 ℃冰箱保存,適合的低溫有利于促進細胞的分裂。
1.1.2 無菌體系的建立 把試驗用的油茶果用解剖刀剝開油茶外果皮,小心取出里面的種子,按編號放入瓶中流水沖洗30 min以上,轉(zhuǎn)入超凈工作臺用75%的酒精消毒30 s,無菌水清洗4~5次,再用2%的次氯酸鈉溶液浸泡5 min,再用無菌水清洗4~5次,在消毒與清洗的過程中,不停搖晃,使外植體表面和消毒液、無菌水充分接觸,以提高消毒效率,盡量降低消毒液對材料的毒害作用。在無菌操作臺上使用鑷子和解剖刀小心地去除種皮,把油茶幼胚等分切成2~4份,接種到無菌培養(yǎng)基中。每瓶培養(yǎng)基接種一個外植體,每處理接種15瓶,每處理重復(fù)3次,觀察記錄外植體存活情況以及愈傷組織誘導(dǎo)狀況。
1.1.3 愈傷組織誘導(dǎo) 把經(jīng)過滅菌后的外植體接種到添加了不同濃度的NAA、6-BA、KT、TDZ的MS、WPM培養(yǎng)基中,并添加0.5 g/L的活性炭降低外植體組培褐化率,培養(yǎng)基pH為5.8,使用不同水平的正交試驗設(shè)計,見表1。
表1 L16(81+28)正交
續(xù)表1 L16(81+28)正交
1.2 培養(yǎng)環(huán)境在培養(yǎng)室進行油茶幼胚組培苗無菌體系建立,接種后將其放置于培養(yǎng)溫度為(25±2)℃,光照強度為1 500 lx的日光燈下,光照時間為12 h/d。
1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析計算外植體的存活率和愈傷組織誘導(dǎo)率,公式如下:
存活率(%)=(接種外植體總數(shù)-外植體褐化個數(shù))/接種外植體總數(shù)×100;
誘導(dǎo)率(%)=誘導(dǎo)出愈傷組織的外植體個數(shù)/接種外植體總數(shù)×100;
胚性愈傷組織誘導(dǎo)率(%)=胚性愈傷組織塊數(shù)/接種外植體數(shù)×100
使用Microsoft Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計和做圖等,用SPSS 25.0 統(tǒng)計分析軟件進行方差分析。
2.1 各因素對愈傷組織誘導(dǎo)的影響從表2可以看出,各因素中對愈傷組織的誘導(dǎo)影響最顯著的為品種>培養(yǎng)基>NAA>TDZ,其他的因子對愈傷組織的誘導(dǎo)沒有顯著性影響。不同品種對愈傷組織的誘導(dǎo)率為小型茶果>大果品種1>晚熟品種1>大果品種3>大果品種2>早熟品種2>早熟品種1>晚熟品種2。不同基本培養(yǎng)基對愈傷組織誘導(dǎo)率為MS>WPM。添加了1.0 mg/L的NAA培養(yǎng)基對愈傷組織的誘導(dǎo)率有顯著影響。從愈傷組織的誘導(dǎo)率來看,油茶幼胚最適的愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基為2號和15號培養(yǎng)基,其配方分別為:MS+1.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L KT+1.0 mg/L TDZ和MS+1.0 mg/L NAA+1.0 mg/L KT+1.0 mg/L TDZ,愈傷組織誘導(dǎo)率均達到100%,其中2號培養(yǎng)基中愈傷組織有膨大凸起,鑒定為胚性愈傷組織,且體積增大效果最好。
表2 不同培養(yǎng)基和植物激素對油茶幼胚愈傷組織誘導(dǎo)的影響
2.2 不同因素間互作效益對愈傷組織誘導(dǎo)的影響由表3可以看出,NAA與KT和6-BA與TDZ之間的互作效益對愈傷組織的誘導(dǎo)具有顯著性的效果(P<0.05),而其他因子之間的互作效益對愈傷組織的誘導(dǎo)不具有顯著性的效果(P>0.05)。
表3 不同因素間互作效益
2.3 多因素間互作效益對愈傷組織誘導(dǎo)的影響由表4可以看出,不同多因素組合的互作效益對愈傷組織的影響效果不同,6-BA與KT與TDZ之間的多因素互作效益對愈傷組織的誘導(dǎo)具有極顯著性的效果(P<0.01),但是其他多因素之間的互作效益對愈傷組織的誘導(dǎo)不具有顯著性的效果(P>0.05)。而6-BA與KT與TDZ之間的多因素互作效益不止能極顯著的誘導(dǎo)萌發(fā)成愈傷組織,還能明顯增加愈傷組織的發(fā)育速度。如圖1、2所示,2號培養(yǎng)基的胚性愈傷組織體積明顯高于其他處理的愈傷組織體積。
表4 多因素間互作效益
圖1 2號培養(yǎng)基中的胚性愈傷組織
圖2 1號培養(yǎng)基中的愈傷組織
本研究以銅仁市松桃縣正大鄉(xiāng)7—8月快速生長期普通油茶幼胚為外植體,研究了不同品種、不同發(fā)育時期、不同培養(yǎng)基、不同激素種類及濃度、不同培養(yǎng)條件等6個因素的不同水平組合對于胚性愈傷組織誘導(dǎo)的影響,對油茶幼胚再生體系進行優(yōu)化探索。
油茶是喜酸性土壤的植物,但是對于組培來說,培養(yǎng)基酸性的程度并不影響油茶幼胚在不同pH的培養(yǎng)基中對愈傷組織誘導(dǎo)情況,有研究認為隨著pH上升,胚性愈傷組織誘導(dǎo)率略有增加,但影響不顯著,對愈傷組織類型也不影響[9]。因此,本研究培養(yǎng)基的pH為5.8。
單因素中愈傷組織的誘導(dǎo)影響為品種>培養(yǎng)基>NAA>TDZ,其他的因子對愈傷組織的誘導(dǎo)沒有顯著性影響,但是不同激素種類對愈傷組織的誘導(dǎo)具有顯著性差異,其中最佳的為6-BA+KT+TDZ,因此油茶胚性愈傷組織誘導(dǎo)配方為:MS+1.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L KT+1.0 mg/L TDZ,胚性愈傷組織誘導(dǎo)率達到100%,體積增大效果最好。
對于本試驗來說,基本培養(yǎng)基為MS時,愈傷組織誘導(dǎo)率為89.13%,基本培養(yǎng)基為WPM時,愈傷組織誘導(dǎo)率僅為57.13%,說明MS基本培養(yǎng)基更適于油茶愈傷組織的誘導(dǎo)。但在油茶幼胚的誘導(dǎo)中,胡玉玲等[9]認為MS更為適合,賈效成等[10]認為WPM作為基本培養(yǎng)基最適合,可以看出油茶幼胚誘導(dǎo)成愈傷組織的最適培養(yǎng)基還未明確,也可能與不同的激素種類及濃度的互作效益有關(guān),因此還需要進一步探索。