紫色馬鈴薯離體培養(yǎng)芽誘導(dǎo)因子研究

韋鵬霄，周芳芳，岑秀芬，植菊芳，朱宏

（廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧530004）

紫色馬鈴薯離體培養(yǎng)芽誘導(dǎo)因子研究

韋鵬霄，周芳芳，岑秀芬，植菊芳，朱宏

（廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧530004）

[目的]應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)紫色馬鈴薯進(jìn)行離體培養(yǎng)芽誘導(dǎo)研究，以建立紫色馬鈴薯離體培養(yǎng)技術(shù)體系。[方法]以紫色馬鈴薯芽為外植體，進(jìn)行不同的滅菌處理、基本培養(yǎng)基、蔗糖濃度和培養(yǎng)溫度的比較試驗(yàn)，篩選紫色馬鈴薯芽誘導(dǎo)的適宜因子。[結(jié)果]試驗(yàn)結(jié)果表明：適宜的芽外植體滅菌處理為75%酒精10 s+0.1%升汞10 min，芽誘導(dǎo)成活率為45.56%；適宜的基本培養(yǎng)基是MS培養(yǎng)基，芽誘導(dǎo)成活率為48.89%；適宜的蔗糖濃度是30 g/L，芽誘導(dǎo)成活率為58.89%；適宜的培養(yǎng)溫度是25℃，芽誘導(dǎo)成活率為54.44%。[結(jié)論]研究結(jié)果為紫色馬鈴薯快速繁殖提供了技術(shù)參考。

紫色馬鈴薯；芽外植體；離體培養(yǎng)；誘導(dǎo)因子；培養(yǎng)條件

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）是茄科1年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲安地斯山區(qū)，又稱土豆。紫色馬鈴薯是近幾年育出的彩色馬鈴薯新品種，為馬鈴薯的一個(gè)變種，與傳統(tǒng)的馬鈴薯具有相似的生物學(xué)特征，因其薯皮和薯肉均呈深紫色，富有光澤，口感較好，品質(zhì)極佳，且富含花青素而備受人們的喜愛。大量研究表明，花青素具有抗突變、抗氧化、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生等多種生理功能，是目前發(fā)現(xiàn)的防治疾病、維護(hù)人類健康最直接、有效及安全的自由基清除劑，其清除自由基的能力是維生素C的20倍、維生素E的50倍[1]。花青素具有小分子結(jié)構(gòu)，是唯一能透過血腦屏障清除自由基從而保護(hù)大腦細(xì)胞的物質(zhì)，同時(shí)能夠減少抗生素帶給人體的一些危害，對(duì)人體具有美容養(yǎng)顏、延緩衰老的積極作用。Philpott等研究結(jié)果表明,花色素對(duì)容易患生活習(xí)慣病、人體老化有更好的保健作用[2]。

目前，我國對(duì)馬鈴薯組織培養(yǎng)方面的研究已經(jīng)取得了不少研究成果[3-10]，但有關(guān)紫色馬鈴薯的研究報(bào)道鮮見。筆者以紫色馬鈴薯為試驗(yàn)材料，探究紫色馬鈴薯離體培養(yǎng)芽誘導(dǎo)的相關(guān)影響因子，篩選出適合紫色馬鈴薯離體芽誘導(dǎo)的培養(yǎng)條件，旨在為紫色馬鈴薯離體培養(yǎng)的進(jìn)一步研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為紫色馬鈴薯品種紫云1號(hào)。

1.2 方法

1.2.1 芽外植體的獲得及接種方法。將薯型完好，無損傷的薯塊刷洗干凈后，置于鋪有浸濕毛巾的托盤中，在常溫下催芽，待芽長(zhǎng)至2～3 cm時(shí)切下備用。

接種方法：將消毒滅菌好的芽外植體置于碟子中，用剪刀剪取長(zhǎng)1～2 cm芽段接種至誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，每個(gè)處理10瓶，每瓶接種3個(gè)芽段，3次重復(fù)。

1.2.2 培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件。除基本培養(yǎng)基試驗(yàn)設(shè)計(jì)和糖濃度試驗(yàn)設(shè)計(jì)外，其他試驗(yàn)設(shè)計(jì)均以MS為基本培養(yǎng)基，附加蔗糖25 g/L，瓊脂、卡拉膠各3 g/L，以及6-BA 0.5 mg/L、NAA0.05 mg/L。

除不同溫度對(duì)芽外植體影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì)外，芽外植體的培養(yǎng)條件均采?。涸谂囵B(yǎng)室中暗處理3～7 d后再將其移至光照下培養(yǎng)，光照強(qiáng)度1 500～1 800 lx，光照時(shí)間12 h/d，培養(yǎng)溫度25～28℃。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1.2.3.1 芽外植體的消毒滅菌處理比較試驗(yàn)。

（1）0.1%HgCl2不同滅菌時(shí)間處理。設(shè)0.1% HgCl2滅菌時(shí)間分別為6、8、10和12 min，共4個(gè)處理，3次重復(fù)。

（2）2種滅菌劑不同組合處理。以0.1%HgCl2同一滅菌時(shí)間（10 min）和75%酒精不同滅菌時(shí)間（分別為10、20、30和40 s）進(jìn)行組合，共4個(gè)處理，3次重復(fù)。

1.2.3.2 不同基本培養(yǎng)基處理比較試驗(yàn)。以MS、Miller和White 3種基本培養(yǎng)基進(jìn)行比較試驗(yàn)，共3個(gè)處理，3次重復(fù)。

1.2.3.3 不同蔗糖濃度處理比較試驗(yàn)。以MS為基本培養(yǎng)基，分別附加蔗糖10、20、30、40 g/L，共4個(gè)處理，3次重復(fù)。

1.2.3.4 不同培養(yǎng)溫度處理比較試驗(yàn)。將接種入相同誘導(dǎo)培養(yǎng)基的芽外植體，分別置于20、25和30℃的溫度條件下進(jìn)行培養(yǎng)，共3個(gè)處理，3次重復(fù)。

1.2.4 試驗(yàn)觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析。暗處理培養(yǎng)3 d后開始統(tǒng)計(jì)其污染率、死亡率，并及時(shí)轉(zhuǎn)接受污瓶中未被污染的芽外植體。接種10 d后芽開始萌動(dòng)，每隔10 d檢查統(tǒng)計(jì)芽數(shù)、芽長(zhǎng)勢(shì)等。

用SPSS等軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，相關(guān)公式如下：

污染率=（污染的芽外植體數(shù)/接種的芽外植體總數(shù)）×100% （1）

成活率=（成活的芽外植體數(shù)/接種的芽外植體總數(shù)）×100% （2）

2 結(jié)果與分析

2.1 0.1%HgCl2不同滅菌時(shí)間對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

由表1可知，以0.1%HgCl2為滅菌劑，隨著滅菌時(shí)間的延長(zhǎng)，芽外植體的污染率降低。在滅菌時(shí)間為12 min時(shí)，污染率最低，為37.78%；4個(gè)滅菌時(shí)間處理間的差異達(dá)到極顯著。與此同時(shí)，芽外植體的成活率則隨著一定滅菌時(shí)間（10 min→12 min）的延長(zhǎng)呈相反趨勢(shì)。由此說明，如滅菌時(shí)間過長(zhǎng)（＞10 min），HgCl2對(duì)外植體的毒害作用加大而導(dǎo)致芽外植體誘導(dǎo)成活率降低。在滅菌時(shí)間為6和8 min的處理中，由于芽外植體污染率較高（分別為 77.22%和62.22%），所以芽外植體成活率也較低（分別為22.11%和32.22%）。試驗(yàn)結(jié)果表明，0.1%HgCl2對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體的適宜滅菌時(shí)間為10 min，這一滅菌時(shí)間處理的芽誘導(dǎo)成活率最高，又能將污染率降到比較適當(dāng)?shù)姆秶?/p>

表1 0.1%HgCl2不同滅菌時(shí)間對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)的影響%

2.2 2種滅菌劑不同組合對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

由表2可以看出，用75%的酒精和0.1%的HgCl2對(duì)芽外植體進(jìn)行組合滅菌處理，能夠有效地降低芽外植體的污染率。隨著75%酒精滅菌時(shí)間的延長(zhǎng)，芽外植體的污染率呈明顯下降趨勢(shì)，但其死亡率也明顯增加，從而導(dǎo)致芽的誘導(dǎo)率、成活率降低。這說明75%酒精可以作為輔助滅菌劑，但滅菌的時(shí)間不宜過長(zhǎng)，因?yàn)榫凭跉⒕耐瑫r(shí)對(duì)植物細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生毒害作用。因此，酒精（75%）滅菌時(shí)間應(yīng)選擇在10～20 s。

表2 2種滅菌劑不同組合對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響%

從表1和表2的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來看，組合滅菌劑處理相對(duì)單一滅菌劑處理的滅菌效果要好。在2種滅菌劑不同組合的比較試驗(yàn)中，以75%酒精10 s+ 0.1%HgCl210 min的組合處理效果最好，即芽外植體誘導(dǎo)成活率最高。

2.3 不同基本培養(yǎng)基對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

由表3可知，不同基本培養(yǎng)基對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響不同，3種基本培養(yǎng)基對(duì)芽外植體誘導(dǎo)成活率的高低次序?yàn)镸S（48.89%）＞Miller（41.11%）＞W(wǎng)hite（28.89%），不同處理間的差異均達(dá)到極顯著水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，MS基本培養(yǎng)基適宜紫色馬鈴薯芽外植體的誘導(dǎo)，這可能是由于MS培養(yǎng)基所含無機(jī)鹽類較為豐富和全面，從而較好地滿足紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)的需要。

表3 不同基本培養(yǎng)基對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響%

2.4 不同蔗糖濃度對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

由表4可知，不同蔗糖濃度對(duì)芽外植體的誘導(dǎo)有明顯的影響。當(dāng)蔗糖濃度為30 g/L時(shí)，芽外植體誘導(dǎo)成活率最高，為58.89%，且芽的生長(zhǎng)勢(shì)最佳。而隨著蔗糖濃度的升高或降低，芽外植體誘導(dǎo)的成活率均不同程度地下降，生長(zhǎng)勢(shì)也隨之變差。對(duì)芽外植體誘導(dǎo)效果最差的蔗糖濃度處理為10 g/L，芽外植體誘導(dǎo)成活率最低，僅為24.44%，且芽生長(zhǎng)勢(shì)也最差。試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)的蔗糖濃度為30 g/L。過高的蔗糖濃度（＞30 g/L）會(huì)因?yàn)榕囵B(yǎng)基內(nèi)的滲透壓不合適而導(dǎo)致芽外植體成活率降低；過低的蔗糖濃度（＜30 g/L）則無法給芽外植體提供充足的能源，從而降低其成活率。

表4不同蔗糖濃度對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫與大寫字母分別表示在0.05與0.01水平存在差異?！?”越多表示長(zhǎng)勢(shì)越佳。

2.5 不同培養(yǎng)溫度對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響

由表5可知，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25℃時(shí)，芽外植體誘導(dǎo)成活率最高，達(dá)到54.44%，同時(shí)芽的長(zhǎng)勢(shì)也最好；當(dāng)培養(yǎng)溫度升高到30℃時(shí)，芽外植體的成活率降低至44.42%，芽的生長(zhǎng)勢(shì)中等；當(dāng)培養(yǎng)溫度降低到20℃時(shí)，芽外植體的成活率最低，僅為37.78%，且芽生長(zhǎng)勢(shì)也最差。由此說明，培養(yǎng)溫度過高或過低都會(huì)直接影響到芽誘導(dǎo)成活率及芽生長(zhǎng)勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)中，適宜的培養(yǎng)溫度是25℃。

表5 不同培養(yǎng)溫度對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)效果的影響 %

3 結(jié)論與討論

影響馬鈴薯離體培養(yǎng)芽誘導(dǎo)的相關(guān)因子有很多，如種薯的質(zhì)量、莖尖的大小、培養(yǎng)基的種類及培養(yǎng)條件等[3-5]。在芽外植體誘導(dǎo)過程中，其消毒滅菌的效果如何，會(huì)直接影響芽外植體的成活率和芽誘導(dǎo)率的高低。該試驗(yàn)結(jié)果表明，在對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體進(jìn)行消毒滅菌處理時(shí)，可采取75%酒精10 s+ HgCl210 min的組合處理，以降低污染率和提高芽外植體成活率?；九囵B(yǎng)基成分對(duì)馬鈴薯離體培養(yǎng)有著重要的影響[6]。不同基本培養(yǎng)基的比較試驗(yàn)結(jié)果表明，MS培養(yǎng)基適宜用于紫色馬鈴薯芽外植體的誘導(dǎo)及培養(yǎng)。蔗糖濃度是影響紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)的一個(gè)重要因子，適宜的蔗糖濃度為30 g/L，過高或過低的蔗糖濃度會(huì)明顯影響芽外植體的誘導(dǎo)效果。培養(yǎng)溫度對(duì)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)有著明顯的影響，適宜的培養(yǎng)溫度為25℃左右，過高（30℃）或過低（20℃）會(huì)明顯降低芽外植體誘導(dǎo)成活率和芽生長(zhǎng)勢(shì)。有關(guān)紫色馬鈴薯芽外植體誘導(dǎo)的其他一些因素如激素的種類、濃度及組合和添加物的種類及濃度等，有待進(jìn)一步研究。

[1]邱廣偉，夏平，夏靜波，等.紫色馬鈴薯莖尖培養(yǎng)基篩選試驗(yàn)[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（3）：24-25.

[2]PHILPOTT，MARTIN，F(xiàn)ERGUSON，et al.Anthocyanidin-containing compounds occur in the periderm cell walls of the storage roots of sweet potato（Ipomoea batatas）[J].Journal of Plant Physiology，2009，166（10）：1112-1117.

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[5]董越，張丹，靖凱.淺談馬鈴薯脫毒苗組培快繁技術(shù)[J].園藝與種苗，2012（2）：17-18，31.

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[8]馬賢森.畢節(jié)市脫毒馬鈴薯種薯繁育技術(shù) [J].園藝與種苗，2012（9）：47-49.

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（責(zé)任編輯 張楊林）

Study on the Induction Factors of Purple Potato Bud in vitro Culture

WEI Peng-xiaoet al.(Agricultural College,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530004)

s[Objective]The aim was to use tissue culture technology for bud inductionin vitroculture,in order to establish the technique systemin vitroculture of purple potato.[Method]Using bud of purple potato as the explant,making compared experiments on different sterilization treatments,basic media,sucrose concentration and culture temperature,to select the suitable factors on the bud induction of purple potato. [Result]The experimental results indicated that the suitable treatment on sterilization of bud explant was 75% Ethanol(10s)＋0.1%HgCl2(10min)and the survival rate of bud induction showed 45.56%,the suitable basic medium was MS and the rate showed 48.89%,the suitable sucrose concentration was 30g/L and the rate showed 58.89%and the suitable culture temperature was 25℃ and rate showed 54.44%.[Conclusion]The results provided technical references for potato rapid propagation.

Purple potato;Bud explant;Culturein vitro;Induction factor;Cultural condition

S532.035

A

2095-0896（2014）01-023-03

韋鵬霄（1956-），男，廣西百色人，副研究員，碩士生導(dǎo)師，從事植物組織培養(yǎng)和作物遺傳育種研究，E-mail：weipengxiao @163.com。

2014-01-01