荊半夏胚性愈傷組織的誘導

李先良 李居寧 張喜才 趙志常

摘要：以竹葉型荊半夏葉柄為外植體，研究不同培養基、激素配比、不同葉柄處理方式對愈傷組織誘導的影響。結果表明，單獨添加2，4-D或6-BA均能誘導半夏葉柄愈傷組織，但誘導率較低，愈傷組織質量相對較差。葉柄不同部位對愈傷組織誘導有顯著影響，葉柄下段適合愈傷組織誘導，黃化處理能提高葉柄愈傷組織誘導的效果。正交試驗結果表明，4因素對半夏愈傷組織誘導影響從大到小為2，4-D濃度>葉柄位置>6-BA濃度>蔗糖濃度。從誘導率和愈傷組織質量考慮，取半夏葉柄下段接種于培養基MS+2.0 mg/L 2，4-D+0.5 mg/L 6-BA+60 g/L蔗糖上進行培養，效果較好。

關鍵詞：荊半夏；葉柄；胚性；愈傷組織；誘導；培養基；激素

中圖分類號： S567.23+9.043文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）03-0028-03

收稿日期：2016-08-16

基金項目：國家自然科學基金（編號：31471850）；湖北省荊門市科技局科學基金（編號：110588）。

作者簡介：李先良（1976—），男，副教授，研究方向為園藝植物遺傳改良和分子生物學。E-mail：libusher@sina.com。

通信作者：趙志常，副研究員，研究方向為熱帶果樹遺傳育種與分子生物學。E-mail：zhaozhichang2001@163.com。

半夏（Pinellia ternata）是天南星科多年生草本植物，主要分布于湖北省、四川省、河南省、貴州省、安徽省等地，其中產于湖北省荊州市的半夏被稱為荊半夏，因色白、質堅實、粉性足等優點而被譽為上品。半夏是傳統中藥，據對558個處方分析，半夏出現頻率位于第22位。半夏以塊莖入藥，含半夏生物堿、β-谷甾醇等成分[1-2]，具有燥濕化痰，降逆止嘔，消痞散結等多種功效[3-4]。近年來，半夏蛋白被發現還具有抗早孕、抗腫瘤[4-6]、抗心律失常、抗衰老[7-8]的特殊功效。半夏市場需求量大，市場價格比較穩定，野生半夏滿足不了市場需求，人工栽培逐漸發展起來。人工栽培半夏種莖價格較高，目前湖北省半夏栽培使用種莖量為4.5～6 t/hm2，需 9萬～12萬元/hm2。因此，降低種莖成本可以有效提高半夏人工栽培效益。

[JP2]半夏自然狀態下可進行有性繁殖和無性繁殖。有性繁殖形成的種子發芽率低，除了種子外，半夏通過塊莖形成珠芽來進行無性繁殖，一般2～3年生的塊莖會形成1～2個珠芽，無性繁殖效率較低。因此，組織培養作為一種高效繁殖方法，將其運用于半夏種苗或種莖的培育一直備受重視。半夏主要通過器官發生途徑成苗，但器官發生途徑形式至少有3種類型，[JP3]一是外植體直接成苗，通常也被稱為一次成苗；二是外植體先形成帶芽的球狀體，該球狀體經過進一步培養后成苗；三是外植體形成比較明顯的愈傷組織，該愈傷組織經過分化培養后成苗。[JP]

[JP2]高質量愈傷組織可以建立高效再生體系，在細胞培養和轉基因體系建立等方面也具有基礎性作用。高質量愈傷主要特征是良好胚性，具有較強的再生能力，從外觀上看，高質量愈傷表現為顆粒狀、有光澤，一般將高質量愈傷組織稱為胚性愈傷組織。從半夏愈傷組織誘導所用外植體看，主要是塊莖[9-13]、葉柄[14-18]及葉片[19-21]。關于最佳外植體的篩選，現有研究結果存在一定差異，這可能是由外植體基因型和篩選培養基不同造成的。本研究以荊半夏竹葉形半夏葉柄為外植體，探索葉柄位置、黃化處理、培養基類型、蔗糖濃度、生長調節物質對胚性愈傷誘導的效果，為建立高效組培再生體系建立基礎。[JP]

1材料與方法

1.1材料

試驗材料為荊半夏無菌苗葉柄。無菌苗通過荊半夏葉柄消毒接種到培養基 MS+1.0 mg/L 6-BA上，在溫度（26±2） ℃、光照周期12 h/d、光照度 2 000～3 000 lx下培養30 d即可獲得。

1.2方法

取將無菌苗葉柄下段平躺接入單獨添加了2，4-D（濃度為0.5、1.0、2.0、4.0 mg/L）或6-BA（濃度為0.1、0.5、1.0、2.0 mg/L）的MS培養基，比較2，4-D和6-BA對半夏愈傷組織誘導的效果；取葉柄下段平躺接入分別添加15、30、45、60、75、90 g/L蔗糖的MS+2.0 mg/L 2，4-D+0.5 mg/L 6-BA培養基，比較蔗糖濃度對愈傷組織的誘導效果；取暗培養 10 d 和正常光照的無菌苗，取葉柄分上、中、下段，分別平躺接入培養基 MS+2.0 mg/L 2，4-D+0.5 mg/L 6-BA，考察黃化處理對愈傷組織誘導效果；以不同濃度2，4-D、6-BA、蔗糖、不同葉柄位置為因素，設置4因素3水平L9（34）正交試驗，各因素水平見表1，研究各因素水平對愈傷組織誘導效果。以上各處理每瓶各接5個，每處理重復15次，培養25 d統計愈傷組織誘導率。

2結果與分析

2.16-BA、2，4-D對半夏葉柄愈傷組織誘導效果

從表2可以看出，單獨添加6-BA或2，4-D均能誘導葉柄形成愈傷組織，但誘導率及愈傷組織狀態都有較大差別。添加2，4-D誘導率較高，出愈時間較長，愈傷組織質地松軟。添加6-BA出愈較快，愈傷組織量較少，顏色呈現黃綠色，質地較硬，后期愈傷組織出現再分化成苗的現象。

2.2蔗糖對半夏愈傷組織誘導的效果

從表3可以看出，低濃度（15～60 g/L）蔗糖處理下，增大蔗糖利于愈傷組織誘導，葉柄膨大和出現愈傷組織的時間提前，而且愈傷組織在葉柄兩端分布較均勻，相對疏松且顏色呈現黃白色。當濃度過大（60～95 g/L）時，可能滲透壓過大，會引起外植體死亡。

2.3黃化處理對愈傷組織誘導的影響

從表4可以看出，葉柄不同部位對愈傷誘導率影響差異明顯，下部誘導率最高，其次是中部，上部最低，但對愈傷質量影響不大。這說明葉柄下段可能發育程度較低，脫分化相對容易。黃化處理誘導率提高，特別是對中上部葉柄，效果最為明顯，黃化處理后葉柄上、中、下段誘導率差異變小，這有利于擴大合適外植體來源。

2.4荊半夏胚性愈傷組織誘導條件的不同因素正交試驗

由表5可以看出，4個因素對無菌苗葉柄愈傷組織誘導的影響作用大小為2，4-D濃度>葉柄部位>6-BA濃度=蔗糖濃度，最優組合為A2B3C3D3，即采用葉柄下段為外植體，培養基為MS+2.0 mg/L 2，4-D+1.0 mg/L 6-BA+60 g/L蔗糖。但從愈傷組織質量來看，6-BA濃度過高會使愈傷緊密，如不及時繼代容易分化成苗。

3結論與討論

本研究以竹葉形荊半夏葉柄為外植體，考察不同部位葉柄、黃化處理2個會影響外植體生理狀態的因素及2，4-D濃度、6-BA 濃度、蔗糖濃度對愈傷組織誘導率和愈傷組織質量的影響。研究的4個因素中，2，4-D濃度對半夏葉柄愈傷組織誘導影響較大，這與章偉標等的研究結果[10，14]一致。當2，4-D濃度較高而6-BA濃度較低時，誘導的愈傷組織往往呈現暗黃色和水浸狀，質地軟。當6-BA濃度較高而2，4-D 較低時，形成的愈傷組織呈現黃白色，質地硬而板結。因此，2，4-D和6-BA合適的濃度是形成胚性愈傷組織的關鍵。

半夏葉柄的位置對愈傷組織誘導也具有較大的影響。從誘導率和和愈傷組織質量兩方面看，葉柄下段比較合適。黃化處理可改變葉柄的生理狀態，從而影響其愈傷組織誘導。經過黃化處理的試管苗上、中、下段愈傷組織誘導率差異縮小，與未經黃化處理的葉柄比較，上中段葉柄誘導率有所提高。蔗糖在培養基中的作用除了作為碳源外，另一個作用是提供合適的滲透壓。在一定濃度范圍內，提高蔗糖濃度可以增加葉柄兩端膨大速度和程度，這可能主要是由培養基滲透壓提高造成的。

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