2海南大学农学院, 海口, 570228
作者 通讯作者
植物药与药理学杂志, 2013 年, 第 2 卷, 第 3 篇
收稿日期: 2013年06月09日 接受日期: 2013年06月17日 发表日期: 2013年11月28日
为了建立红掌新品种‘Fiesta’和‘Altimo’离体繁殖体系,本文以叶柄为试验材料,进行外植体消毒、愈伤诱导和植株再生试验。结果表明:最佳消毒方法为50 mg/L制霉菌素浸泡20 min、70%乙醇浸泡30 s、0.1%升汞浸泡5 min、无菌水清洗6次,该方法处理的外植体污染率和褐化率均较低;综合考虑出愈率和愈伤活力,‘Fiesta’和‘Altimo’的最佳愈伤诱导培养基分别为1/2MS+6-BA 1.00 mg/L+2,4-D 0.2 mg/L和1/2MS+6-BA 2.00 mg/L+2,4-D 0.10 mg/L;最适分化培养基均为1/2MS(蔗糖25.00 g/L)+6-BA 0.50 mg/L+2ip 0.10 mg/L + NAA 0.05 mg/L本研究建立了红掌品种‘Fiesta’和‘Altimo’的愈伤诱导和再生体系,结果为种苗快繁和遗传转化研究提供了技术参考。
红掌(Anthurium andraeanum Lind.)又名安祖花,凭借其艳丽、挺拔的佛焰苞和烛状花序成为当今流行的高档花卉,为世界花卉产业创造了巨大的经济效益。我国大陆自20世纪90年代初引进红掌以来,产业规模不断扩大,现已成为主要生产国和消费市场之一。在红掌大规模生产中离体繁殖能够快速获得健康整齐、遗传一致的种苗(Viégas et al., 2007; Gantait et al., 2008),是主要的种苗生产方式。但目前商品化的红掌品种大多源于种间杂交,遗传背景复杂(Kobayashi et al., 1987; Kamemoto and Kuehnle, 1996; Matsumoto et al., 1998; Nowbuth et al., 2005),大量研究证明,红掌对外源激素的种类和浓度及培养条件敏感,不同品种(Lightbourn and Deviprasad, 1990; Joseph et al., 2003)和组织(Prakash et al., 2001; Zhao et al., 2004)的离体快繁体系差异较大。因此,建立特异性的高效离体再生技术体系,是新品种规模化商业开发的基础。
‘Fiesta’和‘Altimo’是近年推出的红掌新品种,和常见的品种不同,‘Fiesta’的佛焰苞平滑无褶皱,且为标准心形;‘Altimo’花型奇特,肉穗上的花瓣发育良好,使肉穗丰满有形,广受大众喜爱,市场前景可观。本研究拟通过建立红掌‘Fiesta’和‘Altimo’离体培养技术体系,为大规模育苗和遗传转化等提供技术参考。
1结果与分析
1.1不同的消毒方法对污染和褐化的影响
对由表1可知,对于‘Fiesta’来说,3种消毒方法对霉菌的控制效果相当;方法C对细菌的控制效果最好,污染率仅为1.30%,远远优于方法A和B,对褐化的控制效果也优于方法A和B,褐化率为37.30%。综合考虑,方法C是最适合‘Fiesta’外植体消毒的方法。
对于‘Altimo’来说,方法A对霉菌和细菌控制效果差,但外植体褐化率较低;方法B对霉菌控制效果好,但对细菌控制效果差,外植体褐化率高;方法C对霉菌和细菌控制效果好,但外植体褐化率高。综合考虑,方法C较适合用于‘Altimo’外植体消毒。
表 1 3种消毒方法处理的‘Fiesta’和‘Altimo’外植体的污染和褐化情况 |
1.2不同的激素浓度配比对红掌愈伤诱导效果的影响
1.2.1愈伤形成情况
红掌的叶柄外植体接入培养基第10天时,两端略有膨大,有的切口出现褐化。20 d时,叶柄切口处膨大明显,有的两端已长出黄色颗粒状愈伤。30 d时,叶柄形成较大的黄色愈伤。观察发现,愈伤生长表现出极性,叶柄近叶端较容易膨大产生愈伤
1.2.1各组合的出愈情况
由表2可知,红掌的外植体在9种培养基上均可诱导出愈伤,但不同培养基的诱导率相差很大。‘Fiesta’愈伤诱导效果最好的培养基是组合1,诱导率可达55.6%;其次是组合3,诱导率为55.26%;组合6最差,仅为2.5%。‘Altimo’愈伤诱导效果最好的是组合8,诱导率为63.9%;组合5最差,仅为5.4%。从表中可以明显的看出,6-BA浓度为1.5 mg/L的组合的愈伤诱导率远低于6-BA为1 mg/L和2 mg/L的组合。
表 2 外植体接入培养基中一个月后的出愈情况 |
1.3不同培养基诱导的愈伤在同种分化培养基上的出芽情况
愈伤转入分化培养基后,开始生长、分化、体积也会变大,‘Fiesta’形成的芽点为深绿色,而‘Altimo’的芽点则偏红。培养45 d时,长出的小芽大都为2-4片叶,叶片刚长出来时为绿色偏圆形,慢慢变成心形,此时有些愈伤表面出现褐色或深灰色的老化现象。根据剩下的数据进行分析(表3),分化培养基1/2MS (蔗糖25.00 g/L)+6-BA 0.50 mg/L+2ip 0.10 mg/L+NAA 0.05 mg/L,对‘Altimo’ 所剩8个组合的愈伤分化率都接近100%。而对‘Fiesta’的8个组合的愈伤诱导效果相差较大。
表3 愈伤接入分化培养基中45 d后的出芽情况 |
2讨论
各种消毒剂对红掌外植体的消毒效果和伤害程度不同,升汞对细菌的杀伤力较大,制霉菌素则对抑制霉菌较为有效。从本文的研究结果来看,单独使用1.5%次氯酸钠对外植体的伤害较小,但对细菌和霉菌的控制效果很差;制霉菌素作为一种真菌类广谱抗生素,对霉菌的控制起一定的作用,但对细菌无明显抑制作用;升汞对细菌的杀灭效果特别明显,与制霉菌素同时使用时,对外植体的伤害较大,但细菌和霉菌都得到很好的控制。
红掌的叶片、叶柄、茎、根、顶芽均可做为组培外植体,但各组织的诱导率却不同,也有研究显示,红掌叶柄的诱导率高于叶片(Gantait et al., 2008),考虑到取材的方便和对植株的伤害,本实验选择叶柄作为外植体材料。
红掌的基础培养基有很多种,但多数研究认为MS和1/2MS最为适合红掌的培养,兰芹英等(2003)通过比较红掌在B5、MS和1/2MS上培养的效果,发现1/2MS的诱导效果最好。在夏时云等(2005)、黄君梅等(2002, 福建热作科技, 27(1): 12-13)的研究中,将MS中NH4NO3的浓度降至1/4和1/8,减少了叶片的褐化率,且提高了愈伤诱导率。本文选择1/2MS为基本培养基,外植体褐化较为严重,若将MS中的NH4NO3浓度适当降低一些,褐化情况可能会改善。在红掌离体快繁中,不同品种适合的外源激素种类和浓度差别较大(Higaki and Ramussen, 1979; Prakash et al., 2002)。本研究中使用的6-BA和2,4-D都是应用广泛、诱导性好的外源激素,但陈华和吴子平(2010)的研究证明,2,4-D在愈伤诱导前期,能起到良好的细胞分裂作用,但在后期却表现出强烈的杀灭作用。本实验所得的愈伤在第二次继代培养时,‘Fiesta’愈伤出现大量死亡,很有可能是2,4-D在诱导后期表现出的不良影响。
在连续继代培养期间,由于愈伤组织发育成熟,‘Fiesta’和‘Altimo’都已长出较多的丛生芽,无需进行分化培养基的筛选,因此本研究只使用一种分化培养基,比较此培养基对不同来源愈伤的诱导效率。结果发现,9种愈伤诱导培养基所诱导出的活力不同的愈伤组织,在此分化培养基上的出芽情况是存在差异的。综合考虑愈伤诱导率和芽分化活力,1/2MS+6-BA 1.00 mg/L+2,4-D 0.2 mg/L最适合作为‘Fiesta’的愈伤诱导培养基,1/2MS+6-BA 2.00 mg/L+2,4-D 0.1 mg/L最适合作为‘Altimo’的愈伤诱导培养基。
3材料与方法
3.1供试材料
供试材料红掌品种‘Fiesta’和‘Altimo’,均来源于中国热带农业科学院品种资源研究所花卉中心的种质保存圃。
3.2消毒方法的比较
试验共设A、B、C 3种消毒方法(表4),消毒部位为从大棚中新采刚展开的嫩叶的叶柄。
表 4 ‘Fiesta’和‘Altimo’叶柄外植体的3种消毒方法 |
3.3消毒愈伤诱导激素配比试验
以1/2MS,为红掌愈伤诱导的基础培养基,试验共设9个浓度组合(表5)。采集红掌新展嫩叶的叶柄,在超净工作台中消毒后,置于无菌滤纸上切成长约1 cm的小节,接入培养基,26℃,先暗培养30 d,再转入光下培养(2500 Lux)。分别在第10天、第20天、第30天时观察外植体的生长情况,并统计30 d后2个红掌品种的无菌外植体数和出愈数,计算出愈率(出愈率=出愈数/无菌外植体数)。
表 5 愈伤诱导激素浓度配比方案 |
3.4芽诱导
愈伤长至直径约1.5~2 cm时,切成小块继代培养,以得到更多愈伤。将再次长到约2 cm的愈伤,切成直径约1 cm的小块,转到分化培养基1/2MS (25.00 g/L蔗糖)+6-BA 0.50 mg/L+2ip 0.10 mg/L+NAA 0.05 mg/L中,26℃,12 h,光暗交替培养,光强2 500 Lux,进行芽诱导,45 d后,统计出芽情况。
作者贡献
高月荣负责实验操作、数据统计和论文撰写;牛俊海负责实验设计、指导及文章修改;杨光穗负责实验器材和实验试剂的提供;黄素荣负责引种和种苗管理;冷青云负责组培室管理;尹俊梅为通讯作者,负责项目管理、实验指导和论文修改。
致谢
本研究由中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所)资助项目(1630032012017);国家自然科学基金项目(31201652/C150303);海口市重点科技项目“红掌优质高效规模化生产关键技术”共同资助,在此以示感谢。
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