蔗汁在甘蔗腋芽组织培养中的应用

2019-07-17江清梅陈海生刘连军唐利球廖韦卫李晓羚马文清韦海球李杨瑞

广西糖业 2019年3期

江清梅，陈海生，刘连军，唐利球，廖韦卫，李晓羚，马文清，韦海球，李杨瑞

（1.广西南亚热带农业科学研究所，广西崇左 532415；2.广西壮族自治区农业科学院，广西南宁 530007）

0 引言

甘蔗是世界上最重要的糖料作物和能源作物，蔗汁被用来生产糖（红糖、白糖、糖浆等）、酿酒、制作酒精等［1］。此外，蔗汁中还富含其他各种植物生长发育所需的有机无机营养物质。浓缩甘蔗汁（CSJ）热重分析表明，其沉积物主要由有机物组成；傅立叶变换红外光谱表明，多糖、蛋白质、酯类、胶体和多酚是沉积物的主要成分；扫描电子显微照片和能量扩散X射线光谱也表明沉积物主要由有机物质组成；在沉积物中也发现少量无机元素，如钠、镁、铝和硅等，而且在沉积物中意外地检测到了碳酸钙晶体［2］。

甘蔗系无性繁殖作物，繁殖系数低，繁种速度慢，且经多年无性繁殖后，甘蔗体内多种病原菌逐渐积累，极易引起甘蔗品种退化，主要有花叶病、宿根矮化病、黄叶病等，目前还没有很好的防治方法，采用脱毒甘蔗健康种苗是防治病害最有效的措施［1，3-6］。同时，组织培养技术的应用为甘蔗品种的快速繁殖和良种推广提供了有效的手段，不仅大大增加了繁殖系数，节省种苗，而且在脱毒苗生产、抗性选育方面都有不可替代的应用价值［1，3-6］。因此，近年来关于甘蔗组织培养快繁技术的研究和应用蒸蒸日上，呈现出规模化、专业化、现代化的景象。而甘蔗心叶苗的获得与使用植物激素有关，导致种苗变异大，容易引起品种退化等问题［1，3，7］，目前还没有很好的解决办法。

1 材料和方法

1.1 材料

甘蔗品种新台糖22号采自位于龙州县的广西南亚热带农业科学研究所东北二区大田。

成熟甘蔗鲜榨蔗汁，静置沉淀后，倾掉上清液，分装于普通玻璃瓶中，于121℃、1.01×105Pa高压蒸汽灭菌20min完成后，保藏于4℃冰箱中，按需取用，使用效果等同于鲜榨蔗汁。

1.2 方法

甘蔗茎经清洗，砍成单芽段，52℃温水脱毒处理30min，甲基托布津处理10min，于34℃、90%湿度的人工气候箱催芽8天，取催芽苗基部表面消毒灭菌后接种于无糖MS培养基中培养。

1.3 试验设计

设置三个蔗汁浓度梯度（0.1mL/L、1mL/L、10mL/L）

表1 蔗汁对甘蔗腋芽组织培养中根生长的影响

处理和一个常规生根无糖MS培养基添加生长素对照，每个处理设三次重复，甘蔗腋芽均为单芽接种。

2 结果与分析

2.1 蔗汁对甘蔗腋芽组织培养中根生长的影响

由图1可见，无糖MS培养基添加蔗汁培养可获得长且粗，互相缠绕的根系。

图1 蔗汁对甘蔗腋芽组培苗根生长的作用

表1的结果表明，蔗汁对甘蔗腋芽苗中根启动和伸长均有显著的促进作用，其中无糖MS培养基添加0.1mL/L蔗汁的处理根启动较快，但无糖MS培养基添加10mL/L蔗汁的处理根伸长较快。因此，如果想要获得长且粗互相缠绕的庞大根系，则宜先无糖MS培养基添加0.1mL/L蔗汁的处理促进根启动，然后在将已根启动的甘蔗腋芽苗转移到添加了10mL/L浓度蔗汁的无糖MS培养基中培养。

2.2 蔗汁对甘蔗腋芽苗组织培养中芽生长的影响

甘蔗腋芽组织培养在添加激素培养基中培养通常有三至五个月左右的生长停滞期，组织褐化严重甚至变黑，生长缓慢或几乎不生长。表2的结果表明，添加蔗汁培养基中芽可迅速启动，甚至可以使正处于休眠期的腋芽开始萌动，快速进入增殖阶段，而对照的芽长时间保持休眠。添加蔗汁的处理芽启动时甘蔗组织基部可吸附蔗汁沉淀物，而对照中没有观察到这种现象。

表2 蔗汁对甘蔗腋芽组织培养中芽生长的影响

图2 添加蔗汁进行甘蔗腋芽组织培养产生的小苗

由图2可见，添加蔗汁进行甘蔗腋芽组织培养产生的小苗粗壮结实，根系发达，质量很好。

3 讨论

Takaragawa等［8］研究指出，根密化不会增加枝条生物量，然而，它在一些非生物胁迫条件下具有增强抗倒伏性和提高资源利用效率的潜力。在本研究中，添加适当浓度蔗汁的培养基可以获得根系发达的健康甘蔗腋芽苗，有利于健壮生长和增强甘蔗的抗倒伏性。蔗汁具有成本低廉、容易获得、环保生态、效果突出的特点，在甘蔗腋芽组织培养中应用具有促进根、芽快速萌发生长，缩短培养时间，节约成本的作用。

本研究观察到，蔗汁沉淀物附着在甘蔗组织基部有利于根启动和打破休眠，这可能跟蔗汁沉淀物富含天然的蛋白质、矿物质和一些天然活性的有机大分子有关。至于蔗汁对甘蔗腋芽组培中根启动和芽启动促进的机理有待进一步探索。