紅掌組織培養(yǎng)中不定芽誘導(dǎo)及增殖研究

鄭萍，黃才華，郁琳潔

摘要：目的：探析優(yōu)化紅掌組織培養(yǎng)中不定芽誘導(dǎo)及增殖的培養(yǎng)基比例。方法：選用“紅粉佳人”品種紅掌組織，以葉柄作為初代培養(yǎng)，分別選用MS培養(yǎng)基（100%比例）、MS培養(yǎng)基（50%）、MS培養(yǎng)基（25%）進(jìn)行誘導(dǎo)不定芽培養(yǎng)；對(duì)紅掌愈傷組織做分化處理，添入濃度不一的細(xì)胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L），生長(zhǎng)素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長(zhǎng)素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），評(píng)估紅粉佳人愈傷外植體培養(yǎng)不定芽誘導(dǎo)及分化增殖的變化特征。結(jié)果：MS培養(yǎng)基（100%比例）對(duì)紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽誘導(dǎo)效果及增殖系數(shù)最高，MS培養(yǎng)基（25%）最低，不同梯度MS培養(yǎng)基的誘導(dǎo)效率、增殖系數(shù)差異明顯（P<0.05）；0.5mg/L的6-BA對(duì)紅掌愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)率、增殖系數(shù)最小，1.0mg/L的6-BA可明顯促進(jìn)不定芽誘導(dǎo)率、增殖系數(shù)提升；0.1mg/L生長(zhǎng)素IBA對(duì)紅掌愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)率最小，當(dāng)生長(zhǎng)素IBA≥0.3mg/L可明顯促進(jìn)不定芽誘導(dǎo)率提升（P<0.05），0.1mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為57.39%，0.3mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為72.03%，0.5mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為64.37%，0.7mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為91.89%，表明生長(zhǎng)素NAA用于紅掌愈傷組織不定芽誘導(dǎo)僅在0.7mg/L水平才具備良好效果。結(jié)論：紅掌組織培養(yǎng)中選用100%完整配比的MS培養(yǎng)基與1.0mg/L細(xì)胞分裂素平6-BA聯(lián)合0.3 mg/L 生長(zhǎng)素IBA作為不定芽誘導(dǎo)及增殖的最佳培養(yǎng)配比。

關(guān)鍵詞：紅掌組織；外植體培養(yǎng)；不定芽誘導(dǎo)；增殖

中圖分類號(hào)： S682.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.12.020

20世紀(jì)70年代紅掌組織培養(yǎng)技術(shù)即得以拓展并建立一整套科學(xué)系統(tǒng)的外植體培養(yǎng)規(guī)范[1]，由此紅掌的培養(yǎng)有常規(guī)分株繁殖轉(zhuǎn)變呈組織快速繁殖培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，并為優(yōu)質(zhì)種苗的培養(yǎng)提供基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，紅掌組織培養(yǎng)過(guò)程可受到不定芽誘導(dǎo)與增殖的差異造成紅掌培養(yǎng)質(zhì)量參差不齊，嚴(yán)重時(shí)可對(duì)種苗的生根產(chǎn)生不良及紅掌植株發(fā)育。本文以“紅粉佳人”品種紅掌組織作為研究，采取不同的MS培養(yǎng)基、細(xì)胞分裂素6-BA、生長(zhǎng)素IBA、NAA進(jìn)行解析，旨在探析優(yōu)化紅掌組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基比例[2]。

1材料與方法

1.1材料

花卉市場(chǎng)購(gòu)得“紅粉佳人”紅掌盆栽植物，取材葉柄進(jìn)行初代培養(yǎng)。

1.2方法

將葉柄初代培養(yǎng)，誘導(dǎo)愈傷組織，做切塊處理，單塊直徑0.5～1cm，再行不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基內(nèi)進(jìn)行誘導(dǎo)不定芽，隨后將誘導(dǎo)所得出的不定芽依據(jù)自然形態(tài)進(jìn)行切割，實(shí)施增殖基培養(yǎng)。條件設(shè)置：光照13h每天，溫度25℃，光照1000～1500lx，分別選用MS培養(yǎng)基（100%比例）、MS培養(yǎng)基（50%）、MS培養(yǎng)基（25%）進(jìn)行誘導(dǎo)不定芽培養(yǎng)；對(duì)紅掌愈傷組織做分化處理，添入濃度不一的細(xì)胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L），生長(zhǎng)素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長(zhǎng)素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），開展多組研究同期進(jìn)行，對(duì)不同不定芽誘導(dǎo)增殖處理方案進(jìn)行分析。

1.3項(xiàng)目調(diào)查

紅掌組織培養(yǎng)60d，記錄各類不同不定芽誘導(dǎo)增殖方案的誘導(dǎo)率、污染率，計(jì)算增殖系數(shù)（增殖的叢生芽數(shù)÷接種芽數(shù)）。

愈傷組織分化率=分化出不定芽的愈傷組織塊數(shù)÷接種的愈傷組織塊數(shù)×100%。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS19.0軟件分析，（P<0.05）則差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1 不同濃度MS培養(yǎng)基對(duì)紅掌組織不定芽誘導(dǎo)及增殖效果分析

選用MS培養(yǎng)基（100%比例）、MS培養(yǎng)基（50%）、MS培養(yǎng)基（25%）作為梯度研究，結(jié)果證實(shí)，MS培養(yǎng)基（100%比例）對(duì)紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽誘導(dǎo)效果最高，MS培養(yǎng)基（25%）不定芽誘導(dǎo)效果最低，不同梯度MS培養(yǎng)基的誘導(dǎo)效率差異明顯（P<0.05）；MS培養(yǎng)基（100%比例）對(duì)紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽增殖系數(shù)最高，MS培養(yǎng)基（25%）不定芽誘導(dǎo)效果最低，不同梯度MS培養(yǎng)基不定芽增殖系數(shù)差異明顯（P<0.05），見(jiàn)表1與圖1。

2.2 不同濃度細(xì)胞分裂素6-BA對(duì)紅掌組織不定芽誘導(dǎo)及增殖效果分析

紅掌愈傷組織先行采取100%濃度MS培養(yǎng)基與0.3mg/L 生長(zhǎng)素IBA培育，并配合選擇添入濃度不一的細(xì)胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L）進(jìn)行不定芽誘導(dǎo)與增殖。結(jié)果證實(shí)，0.5mg/L的6-BA對(duì)紅掌愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)率最小，1.0mg/L的6-BA可明顯促進(jìn)不定芽誘導(dǎo)率提升，1.5mg/L的6-BA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率可升至最高，1.5mg/L的6-BA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率略有降低。0.5mg/L的6-BA對(duì)紅掌愈傷組織不定芽增殖系數(shù)的影響最小，1.0mg/L的6-BA可顯著提升不定芽增殖系數(shù)，且隨6-BA濃度增多不定芽增殖系數(shù)提高，0.5mg/L的6-BA濃度與1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L的6-BA對(duì)不定芽誘導(dǎo)及增殖效果比較差異明顯（P<0.05），而1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L的6-BA的不定芽誘導(dǎo)及增殖無(wú)明顯差異（P>0.05）。以經(jīng)濟(jì)學(xué)與實(shí)際情況而言，紅掌組織不定芽誘導(dǎo)及增殖選用1.0mg/L濃度細(xì)胞分裂素6-BA最為適宜。見(jiàn)表2與圖2。

2.3不同濃度生長(zhǎng)素IBA與NAA對(duì)紅掌組織不定芽誘導(dǎo)效果分析

紅掌愈傷組織先行采取100%濃度MS培養(yǎng)基與1.0mg/L 細(xì)胞分裂素6-BA培育，并配合選擇添入濃度不一的生長(zhǎng)素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長(zhǎng)素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L）進(jìn)行不定芽誘導(dǎo)。結(jié)果證實(shí)，0.1mg/L生長(zhǎng)素IBA對(duì)紅掌愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)率最小，當(dāng)生長(zhǎng)素IBA≥0.3mg/L可明顯促進(jìn)不定芽誘導(dǎo)率提升（P<0.05），不過(guò)0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L水平的生長(zhǎng)素IBA對(duì)不定芽誘導(dǎo)效果無(wú)明顯差異（P>0.05）。0.1mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為57.39%，0.3mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為72.03%，0.5mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為64.37%，0.7mg/L生長(zhǎng)素NAA對(duì)不定芽誘導(dǎo)率為91.89%，表明生長(zhǎng)素NAA用于紅掌愈傷組織不定芽誘導(dǎo)僅在0.7mg/L水平才具備良好效果。因此，基于經(jīng)濟(jì)學(xué)與實(shí)用性分析，推薦0.3mg/L生長(zhǎng)素IBA為宜。詳見(jiàn)表3與圖3。

3討論

紅掌組織培養(yǎng)研究明確，在合適的培養(yǎng)環(huán)境下，紅掌組織愈傷外緣可產(chǎn)生多個(gè)不定芽分子，這一現(xiàn)象即為叢生芽狀態(tài)，若在這一時(shí)段對(duì)叢生芽進(jìn)行特定的轉(zhuǎn)接與增殖培育，可促進(jìn)愈傷組織不定芽生根，并由此促進(jìn)完整植株生長(zhǎng)[3]。研究發(fā)現(xiàn)，紅掌組織愈傷培育首選MS培養(yǎng)基、鹽類減量MS及改良MS較為常用。馮璐等[4]研究指出，對(duì)于紅掌愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)培育及增殖中，培育基濃度差異將直接影響其不定芽誘導(dǎo)質(zhì)量及增殖效果。本研究結(jié)果亦明確，MS培養(yǎng)基應(yīng)用與不定芽誘導(dǎo)及增殖的效果極佳，其100%完整比例的MS培養(yǎng)基對(duì)不定芽誘導(dǎo)率可達(dá)到86.37%，不定芽增殖系數(shù)為4.13，屬優(yōu)質(zhì)紅掌組織培養(yǎng)基。研究認(rèn)為，紅掌愈傷組織在不定芽的誘導(dǎo)生成期間需多種元素，而50%比例的MS培養(yǎng)基與25%比例的MS培養(yǎng)基有元素配比不足，造成不定芽的生長(zhǎng)發(fā)育受限。這一特征也可能與紅掌愈傷組織不定芽在外植體生物累積量迅猛提升相關(guān)，引發(fā)不定芽增殖需多種元素供給所致[5]。

研究已明確證實(shí)，紅掌快速繁育效率的高低關(guān)鍵受芽分化與增殖率影響。陳彥霖[6]研究證實(shí)，在芽分化中需給予特定的激素進(jìn)行增強(qiáng)效應(yīng)，其BA激素最為常用。周輝明等研究表明芽分化質(zhì)量可受到各類激素的共同刺激及相互平衡作用影響，因此芽分化激素的實(shí)際配比構(gòu)成顯得極為關(guān)鍵。對(duì)紅掌組織而言，僅需要少量的植物激素即可達(dá)到顯著的生物效應(yīng)。常規(guī)基礎(chǔ)的培養(yǎng)基僅僅是確保愈傷組織在不定芽生存與最低限度的生長(zhǎng)需求，只有通過(guò)合理的植物激素誘導(dǎo)，才能夠有效促進(jìn)植物細(xì)胞分裂，提升芽分化增殖。細(xì)胞分裂素作為紅掌不定芽增殖必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)，給予合理的細(xì)胞分裂素配比，與生長(zhǎng)素共同作用誘導(dǎo)當(dāng)屬紅掌組織快速繁殖培養(yǎng)的核心。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素兩者間的配比將直接對(duì)組織增殖系數(shù)及不定芽的生長(zhǎng)質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響，如生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素處于高配比可促進(jìn)培養(yǎng)不定芽生根，而生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素處于低配比可促進(jìn)組織長(zhǎng)芽，當(dāng)兩者配比處于中間平衡狀態(tài)可促進(jìn)組織不定芽的誘導(dǎo)與分化。其中細(xì)胞分裂素6-BA作為紅掌組織培養(yǎng)最為適宜的細(xì)胞分裂素，可有效促進(jìn)組織分化質(zhì)量。本研究結(jié)果證實(shí)，紅掌組織快速繁殖培養(yǎng)中選用1.0mg/L水平6-BA即可達(dá)到高質(zhì)量不定芽誘導(dǎo)效果，同時(shí)亦減少不必要的損耗；而研究還表明，0.3mg/L生長(zhǎng)素IBA最為適合紅掌不定芽誘導(dǎo)，IBA對(duì)NAA對(duì)不定芽的誘導(dǎo)率明顯更具優(yōu)勢(shì)，綜合考慮誘導(dǎo)效果和經(jīng)濟(jì)因素，0.3 mg/L IBA為最佳紅掌不定芽誘導(dǎo)的生長(zhǎng)素。

紅掌組織培養(yǎng)中選用100%完整配比的MS培養(yǎng)基與1.0mg/L細(xì)胞分裂素平6-BA聯(lián)合0.3 mg/L 生長(zhǎng)素IBA作為不定芽誘導(dǎo)及增殖的最佳培養(yǎng)配比。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：鄭萍，博士，農(nóng)藝師，研究方向：遺傳育種。