甘薯茎尖分生组织培养及快繁技术的研究

阮先乐,陈 璨

甘薯在中国是仅次于水稻、小麦和玉米的经济作物.依据甘薯产业技术体系调研资料,2011年中国种植甘薯面积为4.60×106hm2左右,占世界甘薯种植面积的50.0% 以上[1].甘薯在栽培过程中容易感染病毒病,然后通过秧苗和种薯传给后代,导致甘薯的种性退化、产量降低[2].因此,必须对甘薯进行脱毒处理.目前,虽然甘薯主要是通过茎尖分生组织培养来脱除病毒,并且取得了一些研究成果[3-7],但是还存在技术体系不成熟,尤其是茎尖培养技术.本试验通过研究不同培养基及激素对甘薯茎尖组培快繁的影响,旨在为甘薯脱毒苗的生产提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为豫薯12.

1.2 方法

1.2.1 外植体的处理方法

取健壮种薯在温度为28℃的温室内进行育苗,当幼苗高15 cm左右时,剪取1.5～2.0 cm长的大茎尖,去除叶片,蒸馏水冲洗干净.在超净工作台内用70%酒精浸泡30 s,0.1%HgC12消毒8 min,然后用无菌水清洗3～4次.在显微镜下用解剖刀切取带2～3个叶原基(约1.5～2.5 mm长)的茎尖分生组织.

1.2.2 培养基处理茎尖方法

培养基为 MS[8]、1/2MS、1/4MS和1/8MS,不添加任何激素.琼脂用量是0.75%,蔗糖用量是2.5%,p H值为5.8.

1.2.3 6-BA和NAA处理茎尖方法

以1.2.2方法中选择的培养基作为基本培养基,在基本培养基中分别添加不同浓度的6-BA(0.1,0.5,1.0,1.5,2.0 mg/L)和NAA(0.01,0.03,0.05,0.07,0.09 mg/L)做单因子试验.然后,根据单因子试验结果重新设计6-BA和NAA的浓度做两因子试验.琼脂用量是0.75%,蔗糖用量是2.5%,p H值为5.8.

1.2.4 继代快繁培养基的选择

将试管苗切成长1.5～2.0 cm带腋芽的茎段.以1.2.2方法中选择的培养基作为基本培养基,在基本培养基中分别添加不同浓度的GA3(0.1,0.3,0.5,0.7,0.9 mg/L)和NAA(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 mg/L)做两因子试验.琼脂用量是0.75%,蔗糖用量是2.5%,p H值为5.8.

1.2.5 培养条件

光照强度2 000～3 000 lx,光照时间14 h/d,培养温度28℃,相对湿度70%～80%.1.2.6 数据处理方法

培养30 d时测量苗的各项指标.每个处理接种20个茎尖或茎段,共三次重复,结果以平均值计算.

2 结果与分析

2.1 不同培养基处理对甘薯茎尖成苗的影响

表1 不同培养基处理对甘薯茎尖成苗的影响

由表1可知,MS培养基上培养的材料其各项测量指标均高于其他处理,1/2MS培养基次之,而1/4MS和1/8MS培养基上培养的材料虽然都生根,并且有一定的萌芽率,但是都不能成苗.另外,通过试验观察,发现在MS培养基上培养的材料其根系发达、茎秆粗壮、叶色深绿且生长快速,而其他培养基上培养的材料则生长势比较弱.通过以上分析,适合甘薯茎尖成苗的基本培养基是MS培养基.

2.2 不同浓度的6-BA和NAA单因子处理对甘薯茎尖成苗的影响

表2 不同浓度的6-BA和NAA单因子处理对甘薯茎尖成苗的影响

由表2可知,甘薯茎尖在A5培养基中其萌芽时间和生根时间都比较短,成苗率比其他处理的都高,达到62.2%,但苗脆弱,不易转接;A1培养基诱导成苗较慢;在A4培养基中幼株产生少量愈伤组织之后生根,成苗迅速,且其萌芽率和成苗率也比较高.结合试管苗的生长势,A4培养基是比较适宜的培养基.在B1培养基中的茎尖,其萌芽时间和生根时间比其他处理的都少,成苗率为69.3%;在B5培养基中的茎尖,多数未能诱导成苗,且成苗率在所有处理中是最低的.综合分析来看,适宜的培养基应该是B1培养基.

2.3 不同浓度6-BA和NAA处理组合对甘薯茎尖成苗的影响

表3 不同浓度6-BA和NAA处理组合对甘薯茎尖成苗的影响

由表3可知,当NAA的浓度为0.01 mg/L时,6-BA的浓度越大,茎尖越不能成苗,反而产生大量愈伤组织.另外,6-BA的浓度越大,茎尖的萌芽时间也越长,苗的生长情况也不是很好.综合来看,Y6培养基中的根、茎、叶生长状况最好,无黄叶、茎粗壮、根淡绿且发达,其诱导成苗率达到72.3%.因此,最佳茎尖诱导成苗组合培养基是MS+6-BA 0.3 mg/L+NAA 0.01 mg/L.

2.4 同浓度GA3和NAA处理组合对茎段继代增殖的影响

由表4知,当GA3的浓度越大,苗的高度越低,新茎的节数也越少,增值率也越低,苗的长势也不是很好,不适宜于再继续快繁.Z5培养基中的苗高是5.5 cm,新茎节数是355个,增值率达到591.3%.综合考虑,Z5是比较适宜继代增殖的培养基,即是MS+NAA 0.5 mg/L+GA30.1 mg/L.

表4 不同浓度GA3和NAA处理组合对茎段继代增殖的影响

3 讨论

甘薯茎尖的大小和培养基的成分会影响到其形成再生植株的途径.茎尖越小,越是容易通过愈伤组织途径形成再生植株;茎尖越大,就很容易直接再生植株[8].本实验中,要求茎尖直接再生植株,但是考虑到脱毒效果,茎尖又不能太大.所以,在茎尖大小一定的情况下,培养基的选择就显得尤为重要.通过实验研究发现,无激素MS培养基、在MS培养基中单加入细胞分裂素6-BA或生长素NAA都不能使甘薯茎尖的成苗率达到70%以上,而在MS培养基中同时加入细胞分裂素6-BA和生长素NAA,能够使茎尖的成苗率达到72.3%.这说明,培养基中的细胞分裂素类物质和生长素类物质的浓度和比例会影响到甘薯茎尖的成苗率.

参考文献:

[1]马代夫,李强,曹清河,等.中国甘薯产业及产业技术的发展与展望[J].江苏农业学报,2012,28(5):969-973.

[2]张希太,张彦波,肖磊,等.指示植物检测甘薯病毒技术的改进研究[J].西南农业学报,2014,27(4):1509-1514.

[3]苏文瑾,周争明,黄平,等.甘薯济黑1号茎尖脱毒快繁技术研究[J].湖北农业科学,2013,52(23):5887-5888.

[4]周志林,唐君,曹清河,等.若干甘薯优良品种脱毒培养研究初报[J].江西农业学报,2011,23(10):34-35.

[5]何新民,蒋菁,唐洲萍,等.甘薯茎尖培养与脱毒技术研究[J].广西农业科学,2009,40(8):964-968.

[6]孟令文.甘薯茎尖脱毒及快繁技术研究[J].杂粮作物,2010,30(6):4l4-415.

[7]文彤明,刘 迪.甘薯脱毒苗产业化生产新技术及其产量、品质分析[J].江苏农业科学,2013,41(8):109-111.

[8]李浚明,朱登云.植物组织培养教程[M].北京:中国农业大学出版社,2005.