韓曉勇，王 立，殷劍美，張培通，郭文琦，李春宏

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京 210014)

靖江香沙芋試管芋誘導影響因素研究

韓曉勇，王 立，殷劍美*，張培通，郭文琦，李春宏

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京 210014)

以靖江香沙芋試管苗叢生芽為材料，研究植物生長調節(jié)劑濃度配比、蔗糖濃度、光照強度及外植體大小對試管芋誘導的影響。結果表明，1/2 MS+6-BA 0.1 mg·L-1+NAA 0.5～1 mg·L-1+0.02%活性炭+蔗糖50 g·L-1、光照強度2 000～4 000 lx 及外植體大小為3～5 cm 的培養(yǎng)條件，有利于試管芋的形成。

靖江香沙芋； 組織培養(yǎng)； 試管芋誘導

靖江香沙芋屬天南星科(Araceae)芋屬(Colocasia) 多子芋類型，是靖江農(nóng)民栽培的芋類作物當家品種，其塊莖中富含淀粉、維生素、礦物質等，具消炎、生肌、增強免疫力、軟化血管等藥用價值,且口感好,硬、糯兼?zhèn)?，并有獨特的板栗香味，因而有“芋栗”之美稱。靖江香沙芋加工前景廣闊，聞名并暢銷廣西、廣東及港、澳地區(qū)。傳統(tǒng)的靖江香沙芋生產(chǎn)以球莖繁殖為主，繁殖系數(shù)較低，用種量大，生產(chǎn)成本高，并且長期無性繁殖，造成種性退化嚴重，抗病性和抗逆性減退，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，嚴重影響了靖江香沙芋的產(chǎn)量和品質。利用組織培養(yǎng)技術可以獲得一批基因型、長相一致的無毒優(yōu)良種苗，利于品種的更新復壯，但試管苗又存在馴化要求嚴格、運輸困難、成活率偏低等問題，在一定程度上限制了組培苗大面積的推廣種植。試管球莖不僅具有試管苗的優(yōu)勢，并且對光、溫度的變化抗性更強，易保存，運輸方便，便于種質間的交流[1-2]?？梢猿Ｄ晟a(chǎn)，利于工廠化繁殖。

目前，試管芋的誘導已取得了一定進展。Yamamoto等[3]在 MS 液體培養(yǎng)基中，加入8%的蔗糖，培養(yǎng)40 d 后形成大小約為1 g 的球莖。Zhou等[4]利用液體淺層培養(yǎng)的方式，在 MS 培養(yǎng)基中添加22～44 μmol·L-1的 BA 和8%～10%蔗糖，經(jīng)過6周的培養(yǎng)，芋試管苗100%形成球莖。劉玉平等[5-8]也研究了培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件對不同品種試管芋誘導的影響。這些研究主要圍繞蔗糖和植物生長調節(jié)劑這2個因素對試管芋誘導的影響，而關于培養(yǎng)基用量和光照強度的影響卻鮮有報道。本試驗以靖江香沙芋為材料，就植物生長調節(jié)劑配比濃度、蔗糖濃度和光照強度對靖江香沙芋試管芋形成的影響進行探索，為靖江香沙芋良種繁育、種質交換及試管芋形成機理研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1材料

培養(yǎng)材料為靖江香沙芋試管苗叢生芽，由作者在本實驗室培養(yǎng)。

1.2方法

1.2.1 植物生長調節(jié)劑配比試驗

基本培養(yǎng)基為1/2MS+0.02%活性炭+30 g·L-1蔗糖?；九囵B(yǎng)基中添加0.1 mg·L-16BA和4種濃度的NAA，培養(yǎng)90 d后調查各處理試管芋的誘導率、質量、根數(shù)、根長及根系狀態(tài)，篩選出最佳培養(yǎng)基，并以此為基礎進行其他因素的試驗。NAA的4種濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0 mg·L-1。

1.2.2 蔗糖濃度試驗

蔗糖濃度設置5個處理，分別為10、30、50、70和90 g·L-1，培養(yǎng)90 d后調查各處理試管芋的誘導率、質量、株高、葉片數(shù)、根長、根系狀態(tài)及生長表現(xiàn)。

1.2.3 光照強度試驗

利用培養(yǎng)室培養(yǎng)架底部和中上部培養(yǎng)層光照強度不同，分別采用光照強度為600 lx(培養(yǎng)架底部無日光燈照射)、2 000 lx(培養(yǎng)架底部正常日光燈照射)和4 000 lx(培養(yǎng)架中上部正常日光燈照射)培養(yǎng)，暗培養(yǎng)(0 lx)采用紙箱加黑膜覆蓋，紙箱置于培養(yǎng)室中。培養(yǎng)90 d后調查各處理試管芋的誘導率、質量、株高、葉片數(shù)、根長、根系狀態(tài)及生長表現(xiàn)。

1.2.4 外植體大小試驗

選取生長健壯，高度為2.0～3.0、3.0～5.0和6.0～8.0 cm的無菌苗，接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng)。培養(yǎng)90 d后調查各處理試管芋的誘導率、質量、株高及葉片數(shù)。

以上試驗每個處理設重復3次，每次重復10瓶，每瓶接種1個芽。

1.3培養(yǎng)條件

培養(yǎng)基高壓滅菌前用1 mol·L-1的KOH調節(jié)培養(yǎng)基至pH 5.8，然后121 ℃滅菌20 min。培養(yǎng)室溫度為(25±2)℃。培養(yǎng)基中瓊脂為7 g·L-1，除特殊說明外，叢生芽高度在3～5 cm左右，外源光照強度為2 000 lx，每天光照12 h。

2 結果與分析

2.1植物生長調節(jié)劑濃度的影響

表1表明，各處理培養(yǎng)90 d后均可看到試管芋，各處理間誘導率無顯著差異。其中以NAA∶6-BA為0.5∶0.1的處理誘導試管芋質量值最大，培養(yǎng)40 d后即可看到有部分試管芋出現(xiàn)，60 d后試管芋逐漸膨大，90 d時平均質量為1.589 g(圖1)。隨著NAA與6-BA配比濃度的增大，試管苗根系長度和根數(shù)呈下降趨勢且逐漸變粗。當NAA∶6-BA為4.0∶0.1時，誘導的試管芋質量最小，只有1.074 g。

表1 不同植物生長調節(jié)劑濃度配比對試管芋誘導的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母，表示其在0.05水平上的差異顯著性。表2～4同。

圖1 靖江香沙芋試管芋生長發(fā)育過程

2.2蔗糖濃度的影響

從表2可以看出，蔗糖濃度為50 g·L-1，試管芋的誘導率為100%，試管芋質量值最大，為1.792 g，與其他處理差異顯著；隨著蔗糖濃度的升高，試管芋的誘導率，試管苗的株高、葉片數(shù)和根系長度呈下降趨勢，且葉片顏色逐漸加深；當蔗糖濃度為90 g·L-1時，試管芋的誘導率和試管苗株高均為最小值，試管芋的質量只有0.547 g，試管苗葉片呈深紅色；當蔗糖濃度為50 和70 g·L-1時，試管芋出現(xiàn)少量子球莖。

表2 不同蔗糖濃度對試管芋誘導的影響

2.3光照強度的影響

從表3可以看出，當光照強度為2 000和4 000 lx時，試管芋誘導率和質量顯著高于其他處理，誘導率為100%，平均質量分別為1.647和1.579 g；隨著光照強度逐漸降低，試管苗葉片數(shù)呈下降趨勢,但株高和根長呈上升趨勢；當無光照時，試管苗葉片數(shù)為0，根系細少，試管芋誘導率最低，為16.7%，試管芋質量僅為0.205 g；當光照強度為4 000 lx時，試管苗葉面積較大。

表3 不同光照強度對試管芋誘導的影響

2.4外植體大小的影響

從表4可以看出，當外植體大小為3～5 cm時，試管芋誘導率為100%，試管芋質量最大，為1.602 g，試管苗的葉片數(shù)最多，為2.8片；隨著外植體的增大，試管芋的質量和試管苗葉片數(shù)呈先升后降的趨勢，株高呈上升趨勢；當外植體大小為6～8 cm時，試管苗葉片數(shù)最少，為2.4片。

表4 不同外植體大小對試管芋誘導的影響

3 小結與討論

6-BA與 NAA 作為植物組織培養(yǎng)中2種最重要的激素，其對組培苗的球莖形成的研究結論不盡相同。胡云海等[9]認為生長素不僅可以促進微型薯量的增加，微型薯的質量和大小也可以增加。石梅娟等[8]認為適當提高6-BA 的濃度，可以促進荔浦芋頭微球莖數(shù)的增加。但也有學者認為細胞分裂素不利于微球莖的形成和發(fā)育[10]。本試驗結果發(fā)現(xiàn)，NAA∶6-BA為0.5∶0.1時，試管苗的根系生長狀態(tài)最好，養(yǎng)分吸收最充足，試管芋的質量也最高。我們還發(fā)現(xiàn)，當NAA∶6-BA 為1.0∶0.1時，雖然試管苗根長出現(xiàn)下降趨勢，根數(shù)顯著減少，但試管芋的質量并未出現(xiàn)顯著下降，這可能與NAA可以提高試管芋的質量有關。

蔗糖是組織培養(yǎng)球莖誘導和發(fā)育過程中的重要物質[11]。不同蔗糖濃度對不同作物球莖誘導的影響不同。周素平[12]認為蔗糖是離體培養(yǎng)條件下芋頭形成球莖的必需物質，培養(yǎng)基中不添加蔗糖時，無球莖形成；蔗糖濃度為10%時，球莖誘導率最高。杜紅梅等[7]認為，3%的蔗糖濃度下香酥芋無試管球莖產(chǎn)生，8%和12%的蔗糖濃度下試管苗均100%的成球。石梅娟和姚軍[8]發(fā)現(xiàn)，隨著蔗糖濃度的增加，形成的球莖數(shù)也隨之增加，但當蔗糖濃度超過30g·L-1時，形成的球莖數(shù)反而降低，蔗糖濃度為50g·L-1，沒有球莖形成。本試驗結果表明，蔗糖濃度為50g·L-1，誘導的試管芋質量最大，這與黃萍萍等[6]研究結果一致；而且當蔗糖濃度為50和70g·L-1時，試管芋出現(xiàn)少量子球莖，但子球莖數(shù)目無顯著差異[7]，這可能與品種的基因型有關。本試驗中還發(fā)現(xiàn)隨著蔗糖濃度的提高，不僅試管芋的誘導率和質量呈下降趨勢，而且試管苗的株高、葉片數(shù)、根系長度和根數(shù)等均呈下降趨勢。這說明適宜的蔗糖濃度是試管苗生根和生長發(fā)育的必需條件。蔗糖濃度過高時，培養(yǎng)基水勢降低，試管苗根系生長緩慢，故試管芋形成晚、質量小，且由于糖類分解大于合成，細胞中會積累較多的可溶性糖,花青素的含量進一步增多，因此試驗發(fā)現(xiàn)蔗糖質量濃度為50，70，90g·L-1時, 試管苗逐漸呈深紅色。

孫慧生等[13]指出黑暗是誘導馬鈴薯微型薯的必要條件。本試驗發(fā)現(xiàn)，光照強度為2000和4000lx時，試管芋的誘導質量較高，黑暗并非是誘導微型薯的必要條件。當無光照時，試管苗葉片數(shù)為0，根系細少，嚴重影響根系對養(yǎng)分的吸收，試管芋誘導率和質量均顯著下降。我們推測試管芋的形成一方面需要培養(yǎng)基提供養(yǎng)分，另一方面還需要光合作用調節(jié)營養(yǎng)物質的積累和分配。

關于外植體大小對試管球莖鮮重的影響，Papathanasiou等[14]研究認為，增加馬鈴薯外植體長度影響球莖的鮮重。外植體的長度增加，無菌苗從培養(yǎng)基中吸收養(yǎng)分的能力增強，致使形成球莖的鮮重增加。杜紅梅等[7]在香酥芋試管芋的誘導試驗中發(fā)現(xiàn)了類似的結果。而本試驗發(fā)現(xiàn)，當外植體大小為6～8cm時，誘導試管芋的質量顯著下降，試管苗葉片數(shù)最少，推測外植體大小的增加可能促使試管苗提前進入衰老。

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收入日期：2017-08-14

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目[CX(14)2041]

韓曉勇(1983—)，男，山西忻州人，助理研究員，碩士，從事特色經(jīng)濟作物組織培養(yǎng)技術研究工作，E-mail: hanxy84@163.com。

殷劍美(1977—)，女，江蘇丹陽人，研究員，博士，從事特色經(jīng)濟作物研究工作，E-mail:yinjm2006@jaas.ac.cn。

文獻著錄格式：韓曉勇，王立，殷劍美，等. 靖江香沙芋試管芋誘導影響因素研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2017，58(10)：1766-1769.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171030

S532

A

0528-9017(2017)10-1766-04

(責任編輯張才德)