石 瑋, 張 玲, 劉永勝
(合肥工業(yè)大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)
獼猴桃又稱(chēng)豐桃、楊桃、奇異果等[1],屬雌雄異株植物,倍性復(fù)雜,雌雄株間花期不遇,致使種間雜交困難,育種周期長(zhǎng)。而利用扦插、嫁接的方法,成活率較低。文獻(xiàn)[2]首次以獼猴桃莖段為材料,進(jìn)行離體培養(yǎng),為獼猴桃組織培養(yǎng)的研究揭開(kāi)了序幕。目前,世界上獼猴桃生產(chǎn)大國(guó)的獼猴桃主要來(lái)源于組織培養(yǎng)[3]。通過(guò)器官再生和胚胎發(fā)育可對(duì)不同的獼猴桃亞種進(jìn)行再生研究,再生結(jié)果在不同種屬、品種、性別和外植體類(lèi)型間存在差異[4]。
紅陽(yáng)獼猴桃是一種新的紅肉獼猴桃,它是中國(guó)經(jīng)過(guò)近20年的繁育和篩選而獲得的。紅陽(yáng)獼猴桃鮮果橫剖面沿果心有紫紅色線條,呈放射狀分布,似太陽(yáng)光芒四射,故稱(chēng)“紅陽(yáng)獼猴桃”。其果實(shí)短圓柱形,肉質(zhì)鮮嫩,果心小,果味濃,品質(zhì)極佳??偺堑馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.45%,高出世界流行品種“海沃德”近5%[5]。
本試驗(yàn)以紅陽(yáng)獼猴桃組培苗的葉片為材料進(jìn)行組織培養(yǎng),優(yōu)化不同激素組合對(duì)外植體脫分化和器官再生的影響,以期建立快速有效的繁殖體系。
以紅陽(yáng)獼猴桃組培苗28d葉齡的葉片作為初始外植體。組培苗葉片愈傷組織、不定芽的誘導(dǎo)培養(yǎng)基以MS為基本培養(yǎng)基,不定根的誘導(dǎo)以1/2MS為基本培養(yǎng)基?;九囵B(yǎng)基中蔗糖質(zhì)量濃度為30g/L(不定根誘導(dǎo)中為20g/L),瓊脂質(zhì)量濃度為7g/L,pH值為5.8。培養(yǎng)條件為光照強(qiáng)度2 500lx,光照時(shí)間16h/d,溫度(25±1)℃。每個(gè)處理接種6瓶,每瓶接種5個(gè)外植體。分別在接種后30d或40d觀察和記錄愈傷組織的發(fā)生,統(tǒng)計(jì)不定芽及不定根的分化情況。
挑選根多且粗壯的植株,擰松瓶蓋于室內(nèi)煉苗3d左右。在瓶?jī)?nèi)加入適量自來(lái)水以保持培養(yǎng)基的濕潤(rùn),再煉苗5d后移栽至溫室,遮蔭、保持土壤濕潤(rùn),溫度控制在(25±1)℃、光照12h/d,空氣濕度90%以上。移栽土壤為營(yíng)養(yǎng)土、珍珠巖、蛭石,三者的質(zhì)量比為3∶1∶1。土壤事先經(jīng)高溫、高壓滅菌,珍珠巖和蛭石在滅菌前要用自來(lái)水沖洗干凈。
將組培苗葉片切成大小為1.0cm×1.0cm的葉盤(pán),接種在不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合的培養(yǎng)基中,調(diào)節(jié)劑對(duì)葉片愈傷組織誘導(dǎo)的影響見(jiàn)表1所列。由表1可以看出,由組培苗葉片進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo)效率比較高,可以達(dá)到100%。所產(chǎn)生愈傷組織的不同狀態(tài)取決于所添加的生長(zhǎng)素的種類(lèi)。添加了2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)的培養(yǎng)基上產(chǎn)生淡黃色或白色、質(zhì)地疏松狀態(tài)的愈傷組織。而IBA(吲哚丁酸)或NAA(萘乙酸)的添加則產(chǎn)生另一種綠色、質(zhì)地致密的愈傷組織,并且還有部分葉盤(pán)也可以直接產(chǎn)生不定芽。愈傷組織和不定芽都主要形成于葉柄基部及葉脈處。
在添加2,4-D的培養(yǎng)基中,隨著細(xì)胞分裂素ZT(玉米素)和BA(6-芐基腺嘌呤)質(zhì)量濃度的升高,愈傷組織的誘導(dǎo)率都呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明,最有利于疏松狀態(tài)愈傷組織形成的培養(yǎng)基為 MS+0.5mg/L ZT+0.5mg/L 2,4-D,最有利于致密狀態(tài)愈傷組織形成的培養(yǎng)基為 MS+3.0mg/L BA+1.0mg/L NAA。
表1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)葉片愈傷組織誘導(dǎo)的影響
將誘導(dǎo)試驗(yàn)得到的淡黃色或白色愈傷組織通過(guò)MS+1.0mg/L ZT培養(yǎng)基進(jìn)行繼代培養(yǎng),使之轉(zhuǎn)綠并變得致密。而經(jīng)誘導(dǎo)試驗(yàn)得到的綠色、質(zhì)地致密的愈傷組織可直接轉(zhuǎn)入愈傷組織分化不定芽的試驗(yàn)。選取生長(zhǎng)良好并呈綠色致密狀態(tài)的愈傷組織,切成1.0cm×1.0cm的方塊,接種在不同的分化培養(yǎng)基上,可得調(diào)節(jié)劑對(duì)不定芽分化的影響見(jiàn)表2所列。
由表2可以看出,在培養(yǎng)基 MS+5.0mg/L BA+0.5mg/L NAA上誘導(dǎo)30d的愈傷組織不定芽分化率就可以達(dá)到100%,而培養(yǎng)基 MS+1.0mg/L ZT+0.3mg/L IAA 上誘導(dǎo)的不定芽分化率在40d才能達(dá)到100%,說(shuō)明紅陽(yáng)獼猴桃愈傷組織不定芽分化中BA的作用優(yōu)于ZT,這與在闊葉獼猴桃組織培養(yǎng)中所報(bào)道的ZT比BA更有利于誘導(dǎo)不定芽的結(jié)果不一致[6],也表明了獼猴桃不同品種之間存在的基因型差異[7]。同時(shí),在添加ZT的培養(yǎng)基中都出現(xiàn)了愈傷組織局部產(chǎn)生暗紅色的現(xiàn)象,并且在后期這些暗紅色愈傷褐化死亡,這種現(xiàn)象在前人的報(bào)道[8-9]中出現(xiàn)不多。試驗(yàn)結(jié)果表明,培養(yǎng)基 MS+5.0mg/LBA+0.5mg/LNAA為愈傷組織不定芽分化的最優(yōu)培養(yǎng)基。
表2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不定芽分化的影響
愈傷組織不定芽在分化培養(yǎng)基上繼代培養(yǎng)2次后,選取長(zhǎng)勢(shì)良好、3cm左右的不定芽,接種到不同的生根培養(yǎng)基中誘導(dǎo)生根。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不定芽生根的影響見(jiàn)表3所列。由表3可見(jiàn),紅陽(yáng)獼猴桃不定芽的生根效率較低,培養(yǎng)基1/2MS+1.2mg/L IBA 的誘導(dǎo)生根效率為最高,達(dá)到83.3%。大部分外植體基部首先形成少量的愈傷組織,接著再生出不定根。添加BA后,促進(jìn)了外植體基部愈傷組織的生長(zhǎng)和基部的膨大,對(duì)誘導(dǎo)生根具有明顯的抑制作用。從誘導(dǎo)不定芽的生根率和平均生根數(shù)2個(gè)指標(biāo)來(lái)看,1/2MS+1.2mg/L IBA為最優(yōu)的不定芽生根培養(yǎng)基。
表3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不定芽生根的影響
生根苗移栽后30d成活率達(dá)到90%以上,成活的苗生長(zhǎng)良好,葉片顏色均勻,呈鮮綠色。
試驗(yàn)由紅陽(yáng)獼猴桃組培苗葉片得到淡黃色或白色、質(zhì)地疏松和綠色、質(zhì)地致密的2類(lèi)愈傷組織。淡黃色或白色、質(zhì)地疏松的愈傷組織可以在相同的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上繼代增殖,增殖系數(shù)大,但也會(huì)出現(xiàn)部分水漬化現(xiàn)象。試驗(yàn)表明,由加入了2,4-D的培養(yǎng)基中產(chǎn)生的淡黃色或白色、質(zhì)地疏松的愈傷組織進(jìn)行不定芽分化時(shí),必須先在只加細(xì)胞分裂素(如 MS+1.0mg/L ZT)的培養(yǎng)基上,通過(guò)1~2次繼代培養(yǎng),逐漸轉(zhuǎn)綠變致密后,才可以在愈傷組織不定芽分化培養(yǎng)基上(同時(shí)添加細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素)實(shí)現(xiàn)分化生芽。如果直接轉(zhuǎn)入不定芽分化培養(yǎng)基,愈傷組織會(huì)產(chǎn)生大量的不定根而不分化、不定芽。雖然大量不定根的產(chǎn)生也可以使愈傷組織迅速增殖,并且在切除這些不定根后繼續(xù)誘導(dǎo)不定芽分化時(shí)可以產(chǎn)生不定芽,但是再生周期明顯增加,不利于快速繁殖。
有報(bào)道稱(chēng),在不定芽分化前將由添加了2,4-D的培養(yǎng)基誘導(dǎo)出來(lái)的疏松的愈傷組織轉(zhuǎn)接到MS+1.0mg/L ZT的培養(yǎng)基上培養(yǎng)14d,然后再轉(zhuǎn)接到不定芽分化培養(yǎng)基上,即采用“二次培養(yǎng)”的方法來(lái)解除2,4-D對(duì)分化的抑制作用[10]。本試驗(yàn)將2,4-D作為細(xì)胞生長(zhǎng)素所表現(xiàn)出來(lái)的是誘導(dǎo)生根效應(yīng)。在愈傷組織誘導(dǎo)不定芽分化階段,必須用只加入細(xì)胞分裂素作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基來(lái)誘導(dǎo)不定芽才能獲得成功。
2種不同狀態(tài)的愈傷組織都可以最終再生成完整植株。由 MS+3.0mg/L BA+1.0mg/L NAA誘導(dǎo)的綠色、質(zhì)地致密的愈傷組織的再生過(guò)程更快、效率更高,可以用于工廠化快繁和遺傳轉(zhuǎn)化等方面。由 MS+0.5mg/L ZT+0.5mg/L 2,4-D所誘導(dǎo)的淡黃色、質(zhì)地疏松的愈傷組織再生周期較長(zhǎng),但是對(duì)于降低一些試驗(yàn)(例如多倍體誘導(dǎo)試驗(yàn))中的嵌合體現(xiàn)象是有利的。
[1] 胥小林.獼猴桃栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代園藝,2013(6):28.
[2] Hirsch A M.The culture of Actinidia chinensis fruit tissues and the metabolism of free amino acids in stem segments cultured in vitro[J].Comptes-Rendus-Hebdomadaires-des-Seances-de-l'Aeademiedes-Sciences,D,1975,280(11):1369-1372.
[3] 謝志兵,魯旭東.獼猴桃組織培養(yǎng)中適宜激素組合的篩選[J].北方果樹(shù),2003(3):7-8.
[4] Wu Y J,Xie M,Long Q J.In vitro organogenesis and plant regereration from leaves of Actinidia eriantha Benth.cv White[J].New Zealand Journal of Crop and Horticultual Science,2011,39(4):231-240.
[5] 汪克強(qiáng),周建峰,王曉兵.紅陽(yáng)獼猴桃的栽培與管理[J].山西林業(yè)科技,2010(5):68-71.
[6] Bi J H,Liu Y L,Syed A H.In vitro organogenesis and plant regeneration from leaf explants of Actinidia latifolia[J].Journal of Fruit Science,2005,22(4):405-408.
[7] 黃宏文,龔俊杰,王圣梅,等.獼猴桃屬(Actinidia)的遺傳多樣性[J].生物多樣性,2000,8(1):1-12.
[8] 隆前進(jìn),吳延軍,謝 鳴.‘紅陽(yáng)’獼猴桃葉片和帶芽莖段的組織培養(yǎng)快繁技術(shù) [J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,22(4):429-432.
[9] 尚霄麗,馬春華,馮建燦,等.中華獼猴桃葉片再生體系的建立[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,22(4):50-52.
[10] 賈?;?中華獼猴桃愈傷組織的誘導(dǎo)與分化[J].山東林業(yè)科技,2010(3):41-42.