紅掌組織培養中不定芽誘導及增殖研究

鄭萍，黃才華，郁琳潔

摘要：目的：探析優化紅掌組織培養中不定芽誘導及增殖的培養基比例。方法：選用“紅粉佳人”品種紅掌組織，以葉柄作為初代培養，分別選用MS培養基（100%比例）、MS培養基（50%）、MS培養基（25%）進行誘導不定芽培養；對紅掌愈傷組織做分化處理，添入濃度不一的細胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L），生長素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），評估紅粉佳人愈傷外植體培養不定芽誘導及分化增殖的變化特征。結果：MS培養基（100%比例）對紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽誘導效果及增殖系數最高，MS培養基（25%）最低，不同梯度MS培養基的誘導效率、增殖系數差異明顯（P<0.05）；0.5mg/L的6-BA對紅掌愈傷組織的不定芽誘導率、增殖系數最小，1.0mg/L的6-BA可明顯促進不定芽誘導率、增殖系數提升；0.1mg/L生長素IBA對紅掌愈傷組織的不定芽誘導率最小，當生長素IBA≥0.3mg/L可明顯促進不定芽誘導率提升（P<0.05），0.1mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為57.39%，0.3mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為72.03%，0.5mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為64.37%，0.7mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為91.89%，表明生長素NAA用于紅掌愈傷組織不定芽誘導僅在0.7mg/L水平才具備良好效果。結論：紅掌組織培養中選用100%完整配比的MS培養基與1.0mg/L細胞分裂素平6-BA聯合0.3 mg/L 生長素IBA作為不定芽誘導及增殖的最佳培養配比。

關鍵詞：紅掌組織；外植體培養；不定芽誘導；增殖

中圖分類號： S682.14 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.12.020

20世紀70年代紅掌組織培養技術即得以拓展并建立一整套科學系統的外植體培養規范[1]，由此紅掌的培養有常規分株繁殖轉變呈組織快速繁殖培養轉變，并為優質種苗的培養提供基礎。研究發現，紅掌組織培養過程可受到不定芽誘導與增殖的差異造成紅掌培養質量參差不齊，嚴重時可對種苗的生根產生不良及紅掌植株發育。本文以“紅粉佳人”品種紅掌組織作為研究，采取不同的MS培養基、細胞分裂素6-BA、生長素IBA、NAA進行解析，旨在探析優化紅掌組織培養的培養基比例[2]。

1材料與方法

1.1材料

花卉市場購得“紅粉佳人”紅掌盆栽植物，取材葉柄進行初代培養。

1.2方法

將葉柄初代培養，誘導愈傷組織，做切塊處理，單塊直徑0.5～1cm，再行不定芽誘導培養基內進行誘導不定芽，隨后將誘導所得出的不定芽依據自然形態進行切割，實施增殖基培養。條件設置：光照13h每天，溫度25℃，光照1000～1500lx，分別選用MS培養基（100%比例）、MS培養基（50%）、MS培養基（25%）進行誘導不定芽培養；對紅掌愈傷組織做分化處理，添入濃度不一的細胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L），生長素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），開展多組研究同期進行，對不同不定芽誘導增殖處理方案進行分析。

1.3項目調查

紅掌組織培養60d，記錄各類不同不定芽誘導增殖方案的誘導率、污染率，計算增殖系數（增殖的叢生芽數÷接種芽數）。

愈傷組織分化率=分化出不定芽的愈傷組織塊數÷接種的愈傷組織塊數×100%。

1.4統計學方法

數據經SPSS19.0軟件分析，（P<0.05）則差異有統計學意義。

2結果

2.1 不同濃度MS培養基對紅掌組織不定芽誘導及增殖效果分析

選用MS培養基（100%比例）、MS培養基（50%）、MS培養基（25%）作為梯度研究，結果證實，MS培養基（100%比例）對紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽誘導效果最高，MS培養基（25%）不定芽誘導效果最低，不同梯度MS培養基的誘導效率差異明顯（P<0.05）；MS培養基（100%比例）對紅粉佳人品種紅掌組織愈傷不定芽增殖系數最高，MS培養基（25%）不定芽誘導效果最低，不同梯度MS培養基不定芽增殖系數差異明顯（P<0.05），見表1與圖1。

2.2 不同濃度細胞分裂素6-BA對紅掌組織不定芽誘導及增殖效果分析

紅掌愈傷組織先行采取100%濃度MS培養基與0.3mg/L 生長素IBA培育，并配合選擇添入濃度不一的細胞分裂素6-BA（0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L）進行不定芽誘導與增殖。結果證實，0.5mg/L的6-BA對紅掌愈傷組織的不定芽誘導率最小，1.0mg/L的6-BA可明顯促進不定芽誘導率提升，1.5mg/L的6-BA對不定芽誘導率可升至最高，1.5mg/L的6-BA對不定芽誘導率略有降低。0.5mg/L的6-BA對紅掌愈傷組織不定芽增殖系數的影響最小，1.0mg/L的6-BA可顯著提升不定芽增殖系數，且隨6-BA濃度增多不定芽增殖系數提高，0.5mg/L的6-BA濃度與1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L的6-BA對不定芽誘導及增殖效果比較差異明顯（P<0.05），而1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L的6-BA的不定芽誘導及增殖無明顯差異（P>0.05）。以經濟學與實際情況而言，紅掌組織不定芽誘導及增殖選用1.0mg/L濃度細胞分裂素6-BA最為適宜。見表2與圖2。

2.3不同濃度生長素IBA與NAA對紅掌組織不定芽誘導效果分析

紅掌愈傷組織先行采取100%濃度MS培養基與1.0mg/L 細胞分裂素6-BA培育，并配合選擇添入濃度不一的生長素IBA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L），生長素NAA（0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L）進行不定芽誘導。結果證實，0.1mg/L生長素IBA對紅掌愈傷組織的不定芽誘導率最小，當生長素IBA≥0.3mg/L可明顯促進不定芽誘導率提升（P<0.05），不過0.3mg/L、0.5mg/L、0.7mg/L水平的生長素IBA對不定芽誘導效果無明顯差異（P>0.05）。0.1mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為57.39%，0.3mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為72.03%，0.5mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為64.37%，0.7mg/L生長素NAA對不定芽誘導率為91.89%，表明生長素NAA用于紅掌愈傷組織不定芽誘導僅在0.7mg/L水平才具備良好效果。因此，基于經濟學與實用性分析，推薦0.3mg/L生長素IBA為宜。詳見表3與圖3。

3討論

紅掌組織培養研究明確，在合適的培養環境下，紅掌組織愈傷外緣可產生多個不定芽分子，這一現象即為叢生芽狀態，若在這一時段對叢生芽進行特定的轉接與增殖培育，可促進愈傷組織不定芽生根，并由此促進完整植株生長[3]。研究發現，紅掌組織愈傷培育首選MS培養基、鹽類減量MS及改良MS較為常用。馮璐等[4]研究指出，對于紅掌愈傷組織的不定芽誘導培育及增殖中，培育基濃度差異將直接影響其不定芽誘導質量及增殖效果。本研究結果亦明確，MS培養基應用與不定芽誘導及增殖的效果極佳，其100%完整比例的MS培養基對不定芽誘導率可達到86.37%，不定芽增殖系數為4.13，屬優質紅掌組織培養基。研究認為，紅掌愈傷組織在不定芽的誘導生成期間需多種元素，而50%比例的MS培養基與25%比例的MS培養基有元素配比不足，造成不定芽的生長發育受限。這一特征也可能與紅掌愈傷組織不定芽在外植體生物累積量迅猛提升相關，引發不定芽增殖需多種元素供給所致[5]。

研究已明確證實，紅掌快速繁育效率的高低關鍵受芽分化與增殖率影響。陳彥霖[6]研究證實，在芽分化中需給予特定的激素進行增強效應，其BA激素最為常用。周輝明等研究表明芽分化質量可受到各類激素的共同刺激及相互平衡作用影響，因此芽分化激素的實際配比構成顯得極為關鍵。對紅掌組織而言，僅需要少量的植物激素即可達到顯著的生物效應。常規基礎的培養基僅僅是確保愈傷組織在不定芽生存與最低限度的生長需求，只有通過合理的植物激素誘導，才能夠有效促進植物細胞分裂，提升芽分化增殖。細胞分裂素作為紅掌不定芽增殖必不可少的物質基礎，給予合理的細胞分裂素配比，與生長素共同作用誘導當屬紅掌組織快速繁殖培養的核心。多項研究發現，生長素與細胞分裂素兩者間的配比將直接對組織增殖系數及不定芽的生長質量產生明顯影響，如生長素/細胞分裂素處于高配比可促進培養不定芽生根，而生長素/細胞分裂素處于低配比可促進組織長芽，當兩者配比處于中間平衡狀態可促進組織不定芽的誘導與分化。其中細胞分裂素6-BA作為紅掌組織培養最為適宜的細胞分裂素，可有效促進組織分化質量。本研究結果證實，紅掌組織快速繁殖培養中選用1.0mg/L水平6-BA即可達到高質量不定芽誘導效果，同時亦減少不必要的損耗；而研究還表明，0.3mg/L生長素IBA最為適合紅掌不定芽誘導，IBA對NAA對不定芽的誘導率明顯更具優勢，綜合考慮誘導效果和經濟因素，0.3 mg/L IBA為最佳紅掌不定芽誘導的生長素。

紅掌組織培養中選用100%完整配比的MS培養基與1.0mg/L細胞分裂素平6-BA聯合0.3 mg/L 生長素IBA作為不定芽誘導及增殖的最佳培養配比。

參考文獻

[1]王德歡，施先鋒，張娜，等.紅掌組織培養育苗技術的研究進展[J].貴州農業科學，2016，44（10）：107-110.

[2]李小東，劉愛鳳，鄭林，等.3個品種紅掌的組織培養研究[J].農業與技術，2016，36（16）：18.

[3]陳育青.紅掌的葉片培養及快速繁殖技術研究[J].江西農業學報，2006，18（04）：104-105.

[4]馮璐，王玉國，溫銀元，等.納米碳對離體培養條件下幾種植物生長及分化的影響[J].生物技術通報，2017，33（04）：164-168.

[5]盛慧，杜偉玲.紅掌高效再生體系及遺傳轉化體系的建立[J].南方農業，2017，11（07）：64-66.

[6]陳彥霖.紅掌葉片愈傷組織誘導與植株再生的優化[J]. 湖北農業科學，2016，55（06）：1572-1574.

作者簡介：鄭萍，博士，農藝師，研究方向：遺傳育種。