不同生长调节剂水平对木薯组织培养的影响

2022-09-11

木薯为大戟科木薯属植物, 有“淀粉之王”之称, 是世界主粮之一, 与甘薯、马铃薯合称为世界三大薯类作物。木薯是重要的工业原料, 可以深加工生产变性淀粉、山梨醇、降解薄膜、葡萄糖和果糖等经济价值较高、市场潜力较大的产品。工业上用木薯生产酒精, 是同量甘蔗酒精产量的3倍, 因此木薯又是重要的能源植物[1,2]。广西是我国最大的木薯产区, 发展木薯种植具有明显的区位优势, 目前, 生产上多采用扦插方法进行木薯繁殖, 扦插繁殖周期长、繁殖率低, 受各项生长因子影响, 给木薯优良品种大规模迅速推广造成障碍, 制约着广西木薯产业进一步发展[3]。采用组织培养技术繁殖木薯良种, 能很好地解决因木薯茎段种植的繁殖率低、周期长、种茎运输量大、暖地种茎埋地越冬易受寒害、种茎容易退化和感病等不足[4]。本试验研究优良品种‘华南124’组织培养快速繁殖技术, 以期为木薯优良品种的快速繁殖提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

木薯品种‘华南124’。

1.2 方法

1.2.1 外植体采集前处理

外植体采集前用0.1%多菌灵溶液喷施于大田的木薯嫩枝进行灭菌处理7 d后进行采集, 以不处理嫩枝为对照。

1.2.2 外植体表面灭菌

选取带有腋芽的嫩枝, 切除叶片, 将茎段剪成带1个腋芽、长1.5~2.5 cm的小段, 以75%乙醇和0.2%升汞组合进行不同时间的灭菌处理。灭菌剂浸泡期间不断摇晃, 使外植体与灭菌剂充分接触。经上述灭菌处理后, 用无菌水冲洗4次, 每种灭菌处理后接种30个单芽茎段, 接种培养基采用MS基本培养基。接种7 d后统计污染数率、存活率。

1.2.3 芽增殖试验

将木薯初代培养获得的无菌苗切成带有1~3叶的茎段, 每段长1 cm左右, 均带有1~2个腋芽, 把切好的芽茎接种在分别含有6-BA (0.5, 1.0, 2.0 mg/L) 与KT (0.5, 0.1, 2.0 mg/L) 的MS培养基中。30 d后统计各项数据。

增殖系数=新长出的腋芽数/接种的腋芽数

1.2.4 生根培养

将继代增殖获得的健壮苗接种到分别含有NAA、MET的1/2MS、MS培养基中诱导生根, 20 d后观察苗的生根情况, 记录平均苗高/根的平均数量、根的平均长度以及苗生长情况。

1.3 培养基及培养条件

基本培养基为MS, 附加3%蔗糖、4.5 g/L琼脂, p H值5.8~6.0。试验材料均在 (25±2) ℃的培养室中培养, 每天光照10 h, 光照强度1600~2000 lx。

2 结果与分析

2.1 不同灭菌处理对外植体表面灭菌的效果

外植体表面灭菌的关键是选择合适的灭菌剂和灭菌时间。因为灭菌剂不仅杀灭微生物, 也对外植体产生一定的伤害。灭菌剂强度越强, 灭菌处理时间越长, 一般污染率会降低, 但外植体的杀死率会升高, 总体效果就看存活率情况。本试验各灭菌处理中, 采集前喷施过多菌灵的外植体污染率都低于对照, 并且随着灭菌时间的延长, 灭菌效果也提高, 但是, 灭菌时间越长, 存活率也降低。综合考虑, 在采集前用0.1%多菌灵溶液处理后以“75%乙醇20 s+0.2%升汞4min”灭菌效果最佳, 存活率为35.2% (表1) 。

2.2 6-BA和KT对芽增殖的影响

由表2可以看出, 6-BA和KT浓度由0.5 mg/L增加到2.0 mg/L, 芽增殖率都随生长调节剂浓度的增高而上升, 6-BA促进芽增殖的效果优于KT。试验还发现, 培养一段时间后, 接种的茎段基部均长出愈伤组织, 且随着生长调节剂浓度的升高而增多、增大, 颜色加深, 含有6-BA的培养基中茎段愈伤组织颜色呈黄褐色, 在KT培养基中茎段只出现少量愈伤组织, 呈松散颗粒状, 颜色呈白色偏黄。在含有KT的培养基中的木薯芽长得较高, 普遍高于6-BA培养基中的芽。6-BA培养基中, 芽高随着6-BA浓度的增大而下降, 高浓度的6-BA抑制了芽的生长。综上结果考虑, 最适宜木薯芽增殖的配方是“MS+6-BA2.0 mg/L”。

2.3 MET、NAA对生根的影响

从表3可以看出, 在各处理中, 木薯芽都可以长根, 即使是在不含任何生长调节剂的MS培养基中, 木薯芽都获得很高的生根率, 可见木薯品种‘华南124’很容易生根。1/2MS培养基对生根的诱导效果与MS培养基相差不大, 因此用1/2MS进行生根培养较为经济。其中在添加NAA和MET的培养基中, 木薯生根率都达到100%。添加NAA浓度为0.1 mg/L的MS培养基中, 木薯苗发根速度较快, 5~7 d就开始长根, 在MET0.1 mg/L的MS培养基中, 幼苗8~12 d开始长根, 根生长慢, 长出的根粗, 且组培苗植株矮壮, 叶片较绿。综合考虑, 最适宜木薯组培苗生根的配方为“1/2MS+MET 0.1 mg/L”。

3 结论与讨论

热带亚热带植物, 尤其是多年生植物, 由于生长在热带潮湿地区, 极易感染微生物。采自大田植株的外植体难以进行灭菌是组织培养遇到的第一个障碍。灭菌的一个基本原则是, 既要杀死植物材料表面的微生物, 同时尽可能对植物材料的伤害最小[5]。所以, 灭菌时采用的灭菌剂种类、浓度和处理时间等, 必须根据植物材料的生长环境及对灭菌的敏感性来确定。本研究发现, 外植体采集前用0.1%多菌灵溶液喷施于种植在大田的木薯, 对采下的外植体进行灭菌处理时, 用“75%酒精漂洗20 s+0.2%升汞浸泡4 min”组合效果较好。

利用组织培养的方法对木薯进行快速繁殖, 可以在较短时间和较小空间内获得大量无性系种苗, 有助于木薯良种的繁育和推广[6]。本试验通过采用不同生长调节剂进行芽增殖及生根培养, 结果表明, 6-BA在芽的增殖中起到主要作用, 使用KT更利于苗的健壮。多效唑是英国ICI公司在20世纪70年代末、80年代初推出的一种高效、低毒的植物生长延缓剂, 兼有广谱杀菌作用, 又名氯丁唑, 代号PP333、MET。它可抑制细胞的纵向生长, 缩短茎节, 降低株高, 改善植物的群体结构, 提高作物光合活性等[7]。在试验中, 木薯品种‘华南124’组培苗很容易生根, MET可使木薯组培苗植株矮壮, 叶片较绿, 根粗壮, 达到壮苗效果。在试验范围内, 最佳芽增殖培养基为“MS+6-BA 2.0 mg/L”, 最适宜生根培养基为“1/2MS+MET 0.1 mg/L”。

摘要：以木薯带腋芽茎段为外植体, 以MS培养基为基本培养基, 添加不同浓度的细胞分裂素6-BA和KT、生长素NAA和MET, 研究不同生长调节剂水平对木薯组织培养的影响。实验结果表明, 最佳芽增殖培养基为“MS+6-BA 2.0 mg/L”, 最适宜生根培养基为“1/2MS+MET 0.1 mg/L”。

关键词：木薯,繁殖,组织培养,生长调节剂,培养基