收藏本站
《华中农业大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

魔芋离体形态发生机制及其繁殖技术

胡建斌  
【摘要】:魔芋(Konjac)是植物界中迄今发现唯一能大量合成葡苷聚糖(Konjac glucomannan)的高等植物,属天南星科(Araceae)魔芋属(Amrophophallus Blume),为多年生草本植物,广泛分布于我国西南山区,具有悠久的栽培和利用历史。魔芋葡甘聚糖是魔芋地下球茎主要贮藏物质,为一种高分子量碳水化合物,因具有良好的胶溶性、凝胶性、增稠性、成膜性及与其它植物胶的优良复配性等优点而在食品、化工、医药保健、环保等领域具有广泛的应用。因此,魔芋具有极高的市场开发和利用价值。 魔芋为单叶柄支撑的单叶植物,通常利用球茎着生的根状茎进行无性繁殖,其繁殖系数极低,且多年沿用无性繁殖造成病原菌的积累、种性的退化,进而导致魔芋产量下降、品质劣化。由于缺乏稳定的良种繁育体系,种芋的数量和质量已经成为魔芋生产发展的瓶颈。自上个世纪80年代以来,许多研究者试图利用组织培养技术生产脱毒试管苗,以繁殖种芋,但试管苗因移栽成活率低且对田间管理技术要求较高,不能实现周年供应和长距离运输等缺点,无法在实际生产中广泛运用。二十世纪90年代以来,随着对植物变态器官发育机理认识的不断深入,人们在试管中已成功诱导出了块茎、球茎、鳞茎等营养繁殖器官,其中马铃薯试管块茎生产体系最为成熟,已经实现了工厂化生产,但有关魔芋试管球茎的研究国内外尚未见报道。本研究以花魔芋(A.rivieri)和白魔芋(A.albus)为材料,对魔芋试管球茎的形成及魔芋组织培养繁殖方式开展了系列研究,主要结果如下: 1.幼嫩叶柄是魔芋组织培养较好的外植体,愈伤组织形成率高,状态好。MS+1.0mg/L NAA+1.0mg/L BA适宜于愈伤组织诱导,而MS+0.5 mg/L NAA+0.5 mg/L BA有利于愈伤组织增殖。愈伤组织在继代培养过程中可形成3种不同的类型,即Ⅰ:水渍状,半透明;Ⅱ:淡黄色,结构疏松;Ⅲ:浅红或绿色,呈瘤状或球状,结构致密。在分化培养基上,Ⅰ型愈伤组织不能分化出芽,Ⅱ型可分化出不定芽,而Ⅲ型可通过拟球茎再生完整植株。这三种类型愈伤组织在特定的培养条件下可相互转化。组织学观察显示,三种类型的愈伤组织其组成细胞类型明显不同,其中Ⅲ型愈伤组织由保守分裂型细胞组成,其细胞中含有淀粉和葡甘聚糖颗粒,是一种半组织化结构。中等浓度(1.0~2.0 mg/L)的细胞分裂素(BA、KT、ZT和TDZ)与低浓度(0.1~1.0mg/L)的NAA配合均能促使Ⅲ型愈伤组织再生植株。 2.魔芋离体形态建成以器官发生途径为主,拟球茎和芽发生是主要形式。组织学观察显示,魔芋叶柄无维管组织形成层,维管束外层薄壁在培养过程首先启动脱分化,进而形成愈伤组织。魔芋形态建成以器官发生途径为主,在特定培养条件下也可形成体细胞胚,但频率极低,且绝大部分体胚因高度畸形化而不能形成再生植株。魔芋可通过不定芽器官发生途径或拟球茎器官发生途径形成植株,通过拟球茎形成的植株不需生根培养就具有完整的根系,而不定芽在发育过程中不能直接生根且植株生长势弱。不定芽和拟球茎均起源于Ⅲ型愈伤组织的次表皮细胞,这类细胞在分化过程中首先形成拟分生组织团。拟分生组织团在分化培养中既可直接形成芽原基,进而发生不定芽,可形成一种中间的球状体,这种球状体具顶芽分生组织,叶原基不明显,它可进一步发育成拟球茎,进而形成完整植株。 3.内源GA_3含量增加伴随着不定芽发生,而JA含量增加伴随着拟球茎发生,内源激素平衡是器官发生方式的关键调空因素。魔芋叶柄薄壁细胞在脱分化形成愈伤组织过程中,其内源激素(IAA、GA_3、ABA和JA)含量发生了明显的变化。内源IAA含量培养初期缓慢下降,10d后快速上升,30d后达到平稳。内源ABA含量在培养20d内呈下降趋势,之后迅速上升。内源GA_3和JA含量则在整个愈伤组织诱导过程中迅速下降。研究发现,三种内源激素(GA_3、ABA和JA)在形成芽和拟球茎的愈伤组织中含量变化明显不同。内源GA_3水平在拟球茎发生过程中变动不大,而在不定芽发生过程中快速上升,其绝对含量也比前者高;内源ABA在拟球茎发生过程中基本维持稳定,而在不定芽发生过程中则迅速下降;内源JA含量在拟球茎形成过程中呈明显上升趋势,而在不定芽发生过程中变化不明显。只有内源IAA无论是拟球茎还是不定芽形成过程其含量均呈下降趋势。内源GA_3与ABA和JA的平衡水平在两种不同器官发生途径中呈现出明显的差异,但GA_3/JA差异最为显著,在两种器官发生途径中其变化趋势完全相反。上述结果说明,魔芋离体器官发生形式与内源激素变化及平衡水平相关。 4.魔芋试管球茎(即拟球茎)的形成受培养基和培养条件的影响。中等浓度的BA(1.0~2.0 mg/L)与低浓度的NAA(0.1~0.5 mg/L)配合有利于Ⅲ型愈伤组织形成试管球茎,其中以MS+2.0 mg/L BA+0.5 mg/L NAA表现最佳。在一定范围内提高培养基中蔗糖浓度有利于白魔芋试管球茎形成,其中6%(w/v)蔗糖效果最好。而花魔芋试管球茎形成所要求的蔗糖浓度较低(4%)。光周期对试管球茎的发生影响不明显,而培养温度的影响则较大,22℃条件下,花魔芋和白魔芋试管球茎形成率、形成个数和单球茎鲜重均达最大值。试管球茎在培养过程可产生次级小球茎以进行增殖,但自然增殖率较低,通过损伤主芽方法打破主芽顶端优势,可促使次级小球茎的发生。 5.选择性培养魔芋愈伤组织有助于降低再生植株遗传变异频率。对魔芋Ⅲ型愈伤组织进行选择并于适宜培养基上继代培养,弃除状态发生改变的愈伤组织类型,获得不同培养时期的4个再生植株群体G0(初代培养产生)、G2(继代3次产生)、G4(继代5次产生)和G7(继代8次产生)。经两种分子标记技术(RAPD和ISSR)分析显示,G0群体变异频率最高(RAPD:15.6%;ISSR:18.0%),G2、G4和G7的变异频率依次下降。四个群体中,G0再生植株的RAPD差异位点数最多,而其它三个群体的植株差异位点数较少。ISSR技术检测的差异位点数比RAPD技术检测到的要高,但在四个群体中分布差异不明显。上述结果表明,通过对Ⅲ型愈伤组织选择性培养不会导致变异频率增加,魔芋组织培养中的不稳定性主要发生于基因组中重复区域,造成植株性状改变的可能性较小。 6.试管球茎是建立魔芋繁殖体系的适宜方式,魔芋试管球茎田间生长优势比试管苗明显。将魔芋试管球茎和试管苗进行田间种植,结果发现,试管球茎和试管苗均可用作种芋繁殖。但试管苗只在特定的苗龄期时成活率高,且受移栽时温度影响。试管球茎需要一段时间低温贮藏以完成生理休眠,其植株生长势强,成活率高,体积大的试管球茎(重量大于0.5g)优势更明显。与试管苗相比,由试管球茎产生的球茎体积大、重量高,更适宜于商品种芋的生产。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S632.9

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈永波,吕世安,盛德贤,沈艳芬,滕建勋,柳文录;魔芋试管苗及种芋工厂化生产栽培技术研究[J];氨基酸和生物资源;2004年03期
2 陈永波,赵清华,滕建勋,钟刚琼;正交试验优化花魔芋组织培养条件[J];氨基酸和生物资源;2005年02期
3 张东华,汪庆平,杨学义;天然高分子魔芋葡甘聚糖的复配产物成膜研究[J];日用化学工业;2000年01期
4 鲁红学;胡桂香;周燚;潘娜;黄小贞;;花魔芋组织培养初步研究[J];长江大学学报(自科版)农学卷;2005年02期
5 柳俊,谢从华;马铃薯种薯退化与试管薯应用技术[J];长江蔬菜;1998年08期
6 李卫东,葛会波,周春江,张洁;草莓花药愈伤组织类型与状态调控研究[J];河北农业大学学报;2004年02期
7 张和禹,赵正龙;桑下胚轴愈伤组织诱导及分化过程中内源激素的变化[J];蚕业科学;2000年01期
8 陶静,詹亚光,由香玲,杨传平,刘玉喜;白桦组培再生系统的研究(Ⅲ)——组培过程中内源激素的变化[J];东北林业大学学报;1998年06期
9 郭子彪,盖钧镒;内源激素IAA、ABA对大豆萌发子叶胚性愈伤组织诱导及其分化的调控[J];大豆科学;1997年03期
10 史春余,王振林,郭风法,余松烈;甘薯块根膨大过程中ATP酶活性、ATP和ABA含量的变化[J];西北植物学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 柳俊;马铃薯试管块茎的形成机理及块茎形成调控[D];华中农业大学;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙清荣,樊圣华,刘庆忠;大鸭梨叶片高频率不定梢再生诱导研究[J];山东农业科学;2003年02期
2 王玉珍,刘香玲,罗景兰;大叶饲料型刺槐组培技术体系的研究[J];山东农业科学;2005年04期
3 汪宝卿;解备涛;王庆美;张立明;;甘薯内源激素和化学调控研究进展[J];山东农业科学;2010年01期
4 王红霞;王文锋;;芦荟原生质体融合的研究[J];山东农业科学;2010年10期
5 张晓艳;王丽丽;刘淑云;封文杰;王风云;朱建华;;不同基因型甘薯品种产量及营养成分的动态变化[J];山东农业科学;2011年01期
6 唐桂英;柳展基;单雷;;花生子叶不定芽的诱导和组织细胞学观察[J];山东农业科学;2011年02期
7 严睿文,徐洪耀,李玉成;ICP -AES测定魔芋粉中微量元素的方法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年03期
8 黄红;王雪梅;郑雪琴;刘俊亮;;棕榈酸葡甘聚糖酯的合成及取代度的测定[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
9 郜爱民;徐晨光;张瑞明;严平;;凤梨科花卉的组织培养和快繁技术研究[J];安徽农学通报;2005年06期
10 刁英;滕彩珠;吴金平;向发云;顾玉成;胡中立;;魔芋的研究进展[J];安徽农学通报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴林;薛建平;;半夏组织细胞培养的研究概况[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 纪超群;刘永全;徐焰平;黄志宏;;尖尾芋(Alocasia cucullata(Lour)Schott)茎尖脱毒培育研究[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
3 蒋姝;孟金贵;崔光芬;贾文杰;王祥宁;吴丽芳;张艺萍;;植物离体诱变技术及其在百合育种中的应用研究进展[A];中国球根花卉研究进展2011[C];2011年
4 吴超;丁晓瑜;丁渭文;孙崇波;向林;黎侠;郭方其;;延长种球冻藏时间对东方百合‘Siberia’生长发育的影响[A];中国球根花卉研究进展2011[C];2011年
5 李本波;杜国强;张玉星;;不同激素种类和配比对杜梨组培继代苗愈伤组织发生及状态的影响[A];梨科研与生产进展(五)[C];2011年
6 张爱民;卢河东;朱艳芳;常莉;薛建平;;半夏的研究进展[A];2010全国知名中医院院长暨道家文化与中医药养生论坛论文集[C];2010年
7 李际红;;基质添加稀土及多胺对欧石楠瓶苗生根的影响[A];2011新型肥料研发与新工艺、新设备研究应用研讨会论文集[C];2011年
8 王鑫;;魔芋加工的现状和发展[A];'96全国方便食品加工与包装技术交流会论文集[C];1996年
9 刘选明;杨远柱;陈彩艳;唐平徕;刘斌;符辰建;;利用体细胞无性系变异筛选水稻株1S矮秆突变体研究[A];21世纪作物科技与生产发展学术讨论会论文集[C];2002年
10 杨才;王秀英;连俊峰;;采用花药单倍体育种方法育成了花中21号莜麦新品种[A];2003年全国作物遗传育种学术研讨会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 耿小丽;苜蓿单倍体、纯合四倍体的诱导及愈伤组织DNA含量变异的研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 刘鑫;褐藻胶—鱼肉蛋白质复合凝胶体系流变特性及水分状态的研究[D];中国海洋大学;2010年
3 李惠华;龙眼体胚发生过程中激素代谢和信号转导相关基因的克隆与表达[D];福建农林大学;2010年
4 秦伟;新疆野苹果繁育特性及种质资源亲缘关系研究[D];新疆农业大学;2010年
5 彭祺;镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗内源激素与类黄酮代谢影响[D];江南大学;2010年
6 周欣;铵离子对中国红豆杉细胞中紫杉烷生物合成的影响及其信号转导机理研究[D];华东理工大学;2011年
7 刘焕龙;饲料的吸湿解吸平衡规律和颗粒饲料冷却的模型拟合[D];江南大学;2010年
8 马英姿;药用植物蚬壳花椒化学成分分析及繁殖技术研究[D];中南林业科技大学;2010年
9 王森;扁桃胶多糖组分鉴定与加工特性变化规律研究[D];中南林业科技大学;2010年
10 吴金平;魔芋软腐病病原菌及其拮抗菌的研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙源蔚;中国李‘Nubiana’愈伤组织诱导、保存及植株再生研究[D];华中农业大学;2010年
2 王俊;林荫银莲花离体快繁体系的优化及其有效成分的研究[D];华中农业大学;2010年
3 刘冉冉;枫香遗传转化体系的优化及转化PaFT基因的研究[D];华中农业大学;2010年
4 殷巍;澳大利亚扇子花Scaevola crassifolia的繁殖技术研究[D];华中农业大学;2010年
5 汪磊;新型油炸食品外裹层材料的开发及应用[D];华中农业大学;2010年
6 汪晶;二倍体马铃薯原生质体融合创制抗青枯病的新种质[D];华中农业大学;2009年
7 秦华伟;黄瓜再生体系的建立及耐热材料的筛选[D];华中农业大学;2010年
8 刘鹍;苦瓜单倍体诱导的初步研究[D];华中农业大学;2010年
9 卢小三;两个杨树无性系再生体系的建立及抗虫基因Cry1C+9C转化的初步研究[D];华中农业大学;2010年
10 唐磊;两种观赏竹的组织培养研究[D];中南林业科技大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈永波,吕世安,沈艳芬,盛德贤,柳文录;魔芋无土栽培营养液配方研究初报[J];氨基酸和生物资源;2004年02期
2 谢世清,张发春,彭凤梅,赵庆云;云南高原魔芋生产现状分析[J];北方园艺;2001年02期
3 关文灵,李枝林,黄建新;野生花卉大百合的引种栽培[J];北方园艺;2003年04期
4 姚洪军,罗晓芳,田砚亭;植物组织培养外植体褐变的研究进展[J];北京林业大学学报;1999年03期
5 连勇,杨宏福,金黎平,程天庆;提高北京马铃薯二季作区种薯质量的技术措施[J];北京农业科学;1994年04期
6 魏福祥,王新辉,杨晓宇;天然高分子海藻酸盐成膜研究[J];日用化学工业;1998年01期
7 谢世清,赵庆云,张发春,彭凤梅;云南高原魔芋综合配套高产技术[J];长江蔬菜;2000年06期
8 刘桂丰,杨传平,温绍龙,刘关君,王玉霞;盐逆境条件下三个树种的内源激素变化[J];东北林业大学学报;1998年01期
9 詹亚光,陶静,杨传平,刘玉喜;白桦组培再生系统的研究(Ⅱ)——影响因素及培养程序[J];东北林业大学学报;1998年06期
10 陶静,詹亚光,由香玲,杨传平,刘玉喜;白桦组培再生系统的研究(Ⅲ)——组培过程中内源激素的变化[J];东北林业大学学报;1998年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田治安;;魔芋的栽培技术[J];中国农学通报;1986年05期
2 黄丹枫,庄天明,甘晓兵;魔芋组织培养器官发生综合因子的数学分析[J];上海农学院学报;1994年04期
3 魏新雨;;魔芋豆腐实用保鲜技术[J];专业户;1994年08期
4 张乃权;李润龙;王莉娟;田洪云;;魔芋丰产栽培技术[J];陕西林业科技;2006年03期
5 张文学;柳文录;于斌武;;魔芋次生茎繁殖种芋新技术[J];中国果菜;2009年02期
6 曾端香,尹伟伦,赵孝庆,王华芳;牡丹繁殖技术[J];北京林业大学学报;2000年03期
7 宋志红;吴金平;曾祥国;向发云;吴润玲;冯小明;顾玉成;;魔芋组织培养快繁技术研究进展[J];安徽农学通报;2008年20期
8 李谟崧,刘朝荣;魔芋的安全越冬贮藏[J];作物研究;1986年Z1期
9 杨象芬;魔芋的特性及食用魔芋的制法[J];粮食与饲料工业;1986年02期
10 齐莹;具有较高利用价值的野生植物——魔芋[J];新农业;1988年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 牛夏;赵世伟;刘东燕;;巨魔芋在植物园的引种历史和人工栽培技术[A];中国植物园(第十四期)[C];2011年
2 费甫华;李松;张化平;尹宏喜;李爱琴;;中国魔芋病害综合防治技术研究新进展[A];湖北省植物病理学会2002年学术年会论文集[C];2002年
3 谢笔钧;李斌;;我国魔芋产业存在的问题及对策[A];现代科技与湖北新型工业化——第二届湖北科技论坛优秀论文集[C];2003年
4 谢笔钧;李斌;;我国魔芋产业存在的问题及对策[A];实施科技兴农战略促进农村经济发展学术交流论文集[C];2004年
5 关文灵;李叶芳;陈贤;;大百合自然繁殖特性研究[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年
6 张兴国;杨正安;李贞霞;苏成刚;刘佩瑛;;农杆菌介导的魔芋转化体系建立[A];中国园艺学会第九届学术年会论文集[C];2001年
7 沈丽敏;金晓军;;大火烈鸟人工饲养和繁殖[A];动物学专辑——上海市动物学会1999年年会论文集[C];1999年
8 陈加林;陈其羽;向启华;;中国圆田螺生物学初步研究[A];中国动物学会、中国海洋湖沼学会贝类学分会第四次代表大会暨第五次学术讨论会论文集[C];1991年
9 赵兴喜;崔鸣;;秦巴山区优质魔芋安全生产技术探讨[A];第十九届全国植保信息交流暨农药械交易会论文集[C];2003年
10 舒霖;杜卫国;赵炯;胡凌君;;食物和繁殖对蓝尾石龙子储能的影响[A];衢州市自然科学优秀论文选编(2001-2004)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;魔芋三式[N];中国矿业报;2003年
2 省农办 黄挺;魔芋产品市场广阔[N];福建科技报;2004年
3 一农;魔芋越冬巧保种[N];湖北科技报;2001年
4 建始县农业局 向大铭;魔芋贮藏两法[N];湖北科技报;2002年
5 何益群;冬季如何保存魔芋种[N];湖北科技报;2003年
6 龚太凤;魔芋春播要略[N];湖北科技报;2004年
7 余卫东;魔芋的贮藏与加工[N];中华合作时报;2002年
8 陈丽勤;几种魔芋酱类食品[N];江苏科技报;2001年
9 周和毅;魔芋业打起科研战[N];中国绿色时报;2000年
10 南郑县植保站 郑克明;魔芋巧贮藏[N];陕西科技报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡建斌;魔芋离体形态发生机制及其繁殖技术[D];华中农业大学;2006年
2 李捷;高浓度硅藻对桡足类繁殖、生长的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
3 崔瑾;芋(Colocasia esculenta L. Schott)脱毒快繁体系的构建以及组培苗无糖培养的研究[D];南京农业大学;2002年
4 李艳菊;元宝枫繁育技术与应用研究[D];北京林业大学;2005年
5 陈四清;圆斑星鲽(Verasper variegatus)人工繁育技术及遗传特性的研究[D];中国海洋大学;2005年
6 石振广;达氏鳇人工繁殖和养殖关键技术研究[D];中国海洋大学;2008年
7 张启昌;蓝靛果忍冬生态适应性及高效繁育体系的研究[D];北京林业大学;2010年
8 龚加顺;魔芋多糖在茶饮料中的稳定作用机理研究[D];西南农业大学;2001年
9 翟晓巧;泡桐体外植株再生及反义LFY基因遗传转化研究[D];东北林业大学;2004年
10 席梦利;杉木转基因受体系统的建立及遗传转化研究[D];南京林业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑连姬;魔芋无硫干燥技术的研究[D];西南农业大学;2004年
2 李贞霞;AGP小亚基反义基因导入魔芋研究[D];西南农业大学;2002年
3 黄训端;(60)~Coγ射线辐照魔芋催芽球茎的诱变效应及其对种质改良的影响[D];安徽农业大学;2002年
4 王虎;魔芋有效成分分析及KGM稀溶液性质的研究[D];安徽大学;2003年
5 牛义;硼素营养对魔芋生长发育、品质、产量影响的研究[D];西南农业大学;2004年
6 李鹏;施肥、火烧及光温因子对结缕草种子产量和质量影响[D];中国农业大学;2005年
7 山红艳;番茄组织培养体系的建立及特异蛋白表达差异的研究[D];东北师范大学;2002年
8 方建虎;魔芋葡甘聚糖酶产酶菌的选育及所产酶性质的研究[D];湖南农业大学;2002年
9 张群;水位梯度对千屈菜(Lythrum salicaria)生长、繁殖及园艺性状的影响研究[D];西南农业大学;2005年
10 周波;南亚实蝇生物学特性及不同食料对其种群增长的影响[D];西南农业大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026