激素對(duì)雜交魔芋不定芽分化的影響

蔡陽(yáng)光 劉次鵬 楊涼花

(陜西省安康市魔芋產(chǎn)業(yè)研究院，陜西 安康 725021) (陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西 安康 725021) (陜西省安康市魔芋產(chǎn)業(yè)研究院，陜西 安康 725021;陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西 安康 725021)

魔芋(Amorphophalluskonjac)屬于天南星科魔芋屬多年生草本植物[1]。除了通過有性雜交獲得實(shí)生種子進(jìn)行繁育以外，無性繁殖是其最重要的繁育途徑。其中組織培養(yǎng)技術(shù)又是重中之重，它不僅可以對(duì)珍稀品種進(jìn)行保種，還可在短時(shí)間內(nèi)使得新品種及優(yōu)良單株等得以快速擴(kuò)繁[2]。前人針對(duì)花魔芋、白魔芋及其他品種魔芋的組培研究很多，利用的外植體包括魔芋的葉、球莖、根狀莖、頂芽、葉柄、花藥以及實(shí)生種子等。如陳永剛等[3]研究發(fā)現(xiàn)，花魔芋經(jīng)過5次繼代培養(yǎng)后的愈傷組織出芽數(shù)最多，平均達(dá)到了3個(gè)，芽分化率達(dá)到了73.3%；且隨著增殖繼代次數(shù)的增加，愈傷組織芽分化率逐漸提高，平均每塊愈傷組織的出芽數(shù)也逐漸增多，但這種差異有逐漸縮小的趨勢(shì)。陳國(guó)愛[4]在對(duì)花魔芋根狀莖組培中發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)不定芽分化的最佳培養(yǎng)基配方為MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 0.5mg/L，分化率高達(dá)86.7%，增殖系數(shù)為2.5。段龍飛等[5]以花魔芋實(shí)生種子為外植體，比較不同激素濃度配比對(duì)愈傷誘導(dǎo)、芽分化的影響，發(fā)現(xiàn)不定芽分化配方為MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 0.5mg/L，分化率高達(dá)100%，增殖系數(shù)為4.6。孫枝柳等[6]用魔芋苞片進(jìn)行組織培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，MS+6-BA 3.0mg/L+NAA 1.0mg/L為魔芋苞片愈傷組織誘導(dǎo)最優(yōu)組合，愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)到72.67%。在對(duì)紅魔芋進(jìn)行組培的過程中發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)紅魔芋塊莖不定芽分化的最適培養(yǎng)基是MS+6-BA 2.0mg/L+NAA 1.0mg/L[7]。潘登浪等[8]以海南本地野生疣柄魔芋球莖頂芽為外植體，采用MS+6-BA 3.0mg/L+NAA 0.1mg/L+蔗糖30g/L+瓊脂7g/L培養(yǎng)基，較有利于從頂芽基部直接誘導(dǎo)出叢芽，且增殖系數(shù)較高，達(dá)4.37。如上所述的研究還有很多，在一定程度上為后來的研究者提供了較好的研究基礎(chǔ)，在對(duì)品種擴(kuò)繁以及珍稀品種的保種等工作上前人也取得了較大的成就。但因?yàn)榈赜?、品種以及其他主客觀因素的影響，筆者在借鑒前人的研究成果對(duì)選育的雜交魔芋后代優(yōu)良單株進(jìn)行組培擴(kuò)繁的過程中發(fā)現(xiàn)，在愈傷組織分化成芽這一階段，分化出芽的速度、分化的效果以及分化的芽數(shù)均不理想，很大程度上影響了整個(gè)擴(kuò)繁的進(jìn)度。因此，本研究通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，重新探討適合雜交魔芋ZH品系的最佳激素組合，以加快這一階段的分化速度及分化效果，為雜交魔芋后代優(yōu)良單株及新品種的快速擴(kuò)繁提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

采用陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自選雜交魔芋ZH優(yōu)良單株球莖分化的愈傷組織，篩選細(xì)胞分裂快、結(jié)構(gòu)疏松、顏色淺而透明的愈傷作為試驗(yàn)材料。

1.2 培養(yǎng)基

采用MS基本培養(yǎng)基+蔗糖20g/L+瓊脂4.2g/L+植物激素，在121℃、0.1MPa條件下高壓滅菌30min，pH5.8，滅菌后將培養(yǎng)基分裝于培養(yǎng)瓶中，每瓶裝培養(yǎng)基50～60mL。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平表 mg/L

1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按3因素3水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，如表1所示。

1.4 試驗(yàn)方法

挑選生長(zhǎng)良好、一致且質(zhì)地均勻的同一批愈傷組織，于超凈臺(tái)上將所選愈傷組織平均切成1cm3的小塊，然后轉(zhuǎn)接于芽分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基上。每個(gè)處理接種30瓶，每瓶接種1個(gè)，共3個(gè)重復(fù)。于25℃溫室下進(jìn)行培養(yǎng)，光照強(qiáng)度1500～2000lx，光照時(shí)間為每天12h，1個(gè)月后統(tǒng)計(jì)不定芽分化數(shù)量，并計(jì)算不定芽分化率。其中不定芽分化率=(分化的愈傷數(shù)/接種的愈傷數(shù))×100%，分化的芽數(shù)即3個(gè)重復(fù)中所分化芽數(shù)的平均數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003與SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2為正交試驗(yàn)各處理的不定芽分化數(shù)量及分化率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2.1 激素處理對(duì)不定芽分化率的影響

由表3可以看出，添加6-BA、NAA及KT均對(duì)不定芽分化率產(chǎn)生了顯著性影響。由表4可知，按因素列來看，A3、B2、C2分別是各因素中影響最大的水平；由極值R可知，3個(gè)因素間存在主次關(guān)系，表現(xiàn)為A>C>B；所以，誘導(dǎo)不定芽分化的最優(yōu)組合為A3B2C2。

2.2 激素處理對(duì)芽分化數(shù)的影響

由表5可知，添加6-BA、KT對(duì)不定芽分化數(shù)產(chǎn)生了顯著性影響，而NAA對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著。從表6中的因素列來看，A3、B3、C2分別是各因素中影響最大的水平，且由極值R可知，3個(gè)因素間存在主次關(guān)系，表現(xiàn)為A>C>B。所以，對(duì)誘導(dǎo)芽分化數(shù)最優(yōu)的組合為A3B3C2，但考慮到NAA對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著，因此從經(jīng)濟(jì)角度考慮，誘導(dǎo)芽分化數(shù)的最優(yōu)組合為A3B1C2。

表3 不定芽分化率方差分析

表4 不定芽分化率統(tǒng)計(jì)

注：K1、K2、K3表示各因素水平下的和，k1、k2、k3表示各因素水平下的平均數(shù)，R為極值。表6同。

表5 芽分化數(shù)方差分析

表6 芽分化數(shù)統(tǒng)計(jì)

3 討論與結(jié)論

利用組織培養(yǎng)的方法對(duì)花魔芋及白魔芋等進(jìn)行擴(kuò)繁，已進(jìn)行了很多年，取得了很多的研究成果，也基本上解決了花魔芋及白魔芋等在組織培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的一系列問題。但雜交魔芋在芽分化及成苗這一階段，出現(xiàn)了芽分化慢、分化不一致及分化的芽數(shù)少等問題，這在很大程度上制約了雜交魔芋擴(kuò)繁及后期研究工作的進(jìn)展?，F(xiàn)有的一些研究提供了一定的解決方案，但也存在一定程度上的差異。如胡建斌[9]研究發(fā)現(xiàn)，中等濃度(1.0～2.0 mg/L)的細(xì)胞分裂素(BA、KT、ZT和TDZ)與低濃度(0.1～1.0mg/L)的NAA配合均能促使Ⅲ型愈傷組織再生植株。

劉貴周等[10]也發(fā)現(xiàn)，2.0mg/L BA+1.0mg/L IAA為不定芽分化的最適培養(yǎng)基，在不定芽誘導(dǎo)和生長(zhǎng)上，BA與IAA的組合較與NAA的組合好。而以魔芋新品種“楚魔花1號(hào)”為研究對(duì)象，以塊莖為外植體，發(fā)現(xiàn)不定芽誘導(dǎo)的最適培養(yǎng)基為MS+0.01mg/L NAA+2.0mg/L 6-BA,誘導(dǎo)率為96.15%[11]。筆者發(fā)現(xiàn)，針對(duì)花魔芋愈傷誘導(dǎo)及芽分化的研究結(jié)果，雖存在一定的差異，但總體表現(xiàn)為誘導(dǎo)愈傷增殖的激素配比為1～3mg/L6-BA(KT)+0.1～1.0mg/LNAA(IAA)，這為花魔芋的組織培養(yǎng)擴(kuò)繁提供了有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。再以西盟魔芋芽鞘為外植體，發(fā)現(xiàn)不同濃度激素配比適宜芽分化和增殖的培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.2 mg/L+NAA 0.2mg/L[12]。黃遠(yuǎn)新等[13]以不同類型的白魔芋Md和Ms與花魔芋CMH和CCDY這4種材料的塊莖為外植體，發(fā)現(xiàn)適合不定芽分化及快繁的培養(yǎng)基激素配比，花魔芋為6-BA1.0mg/L+NAA0.5mg/L，白魔芋為6-BA2.0mg/L+NAA0.5mg/L。黃丹楓等[14]研究結(jié)果表明，魔芋愈傷組織的不定芽發(fā)生對(duì)培養(yǎng)基中CTK種類有很強(qiáng)的選擇性，適宜的分化培養(yǎng)基為MS+NAA0.5mg/L+6-BA2.0～4.0mg/L。 筆者發(fā)現(xiàn)不同地域、不同品種的魔芋對(duì)培養(yǎng)基中激素的要求存在較大的差異，最普遍使用的為6-BA1.0～4.0mg/L+NAA0.1～1.0mg/L。魯紅學(xué)等[15]研究認(rèn)為愈傷組織芽分化最適培養(yǎng)基是MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.5mg/L+KT2.0mg/L,分化率為73.81%，該研究結(jié)果與本研究存在一定的差異，這可能與所使用的品種及地域等因素的差異有關(guān)。綜上所述，前人對(duì)不同魔芋的組織培養(yǎng)均做了大量研究，結(jié)果雖存在一定程度的差異，但總體在一個(gè)范圍內(nèi)浮動(dòng)，這為后來者的研究提供了充分的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究在前人的基礎(chǔ)上，綜合不同激素配比的作用設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，促進(jìn)了雜交魔芋愈傷及芽的分化，取得了較好的結(jié)果。

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[1]劉佩瑛.魔芋學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2004:8～11.

[2]蔡陽(yáng)光,張文慧,陳國(guó)愛,等.不同激素對(duì)雜交魔芋愈傷誘導(dǎo)及植株再生的影響[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,37(10):1～5,11.

[3]陳永剛,黃重.花魔芋組培快繁過程中不同愈傷繼代次數(shù)對(duì)芽分化能力的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,62(12):17～18，32.

[4]陳國(guó)愛.花魔芋根狀莖組培配方優(yōu)化研究[J].蔬菜,2016，(11):19～21.

[5]段龍飛,郭邦利,陳國(guó)愛,等.花魔芋實(shí)生種子組織培養(yǎng)研究初探[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,36(9):639～643.

[6]孫枝柳,李川,崔鳴,等.魔芋苞片組織培養(yǎng)技術(shù)研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,63(5):40～44.

[7]蔣曉云,陳燕萍,常梅仙,等.紅魔芋塊莖組培培養(yǎng)基篩選試驗(yàn)[J].云南農(nóng)業(yè)科技,2012，(6):22～23.

[8]潘登浪,曾憲海,鄒積鑫,等.海南野生疣柄魔芋組培快繁技術(shù)[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,34(10):67～70.

[9]胡建斌.魔芋離體形態(tài)發(fā)生機(jī)制及其繁殖技術(shù)[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[10]劉貴周,謝世清,趙慶云,等.優(yōu)質(zhì)魔芋組織培養(yǎng)快繁技術(shù)研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005，(6):47～51.

[11]周濤.“楚魔花1號(hào)”組織培養(yǎng)快繁體系的建立[D].成都:四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2016.

[12]吳金平,宋志紅,刁英,等.西盟魔芋組織培養(yǎng)初步研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007，(11):98～99,114.

[13]黃遠(yuǎn)新,何鳳發(fā),張盛林.魔芋組織培養(yǎng)與快繁技術(shù)研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003，(4):309～312.

[14]黃丹楓,陸文初.細(xì)胞分裂素與魔芋組織培養(yǎng)器官發(fā)生研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào),1993,(6):52～56.

[15]魯紅學(xué),胡桂香,周燚,等.花魔芋組織培養(yǎng)初步研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科科學(xué)版)農(nóng)學(xué)卷,2005,(5):52～54,111.