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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

崔瑾  
【摘要】: 芋(Colocasia esculenta L.Schott),是一种重要的蔬菜和药用植物,在我国具有悠久的栽培历史。芋还是迄今发现的耐盐性最强的蔬菜作物之一,长期栽培可以降低土壤的盐渍化程度,对滩涂的开发和利用具有较大的应用价值。 在传统栽培中,芋一般采用球茎作为繁殖材料,称为种芋,突出缺点是用种量大,繁殖系数低,种芋的贮藏和调运增加成本,限制了许多南方名优品种的北移和大面积推广。而且长期以来,由于采用无性繁殖方法,芋花叶病毒(Dasheen Mosaic Virus,DMV)病发生严重,导致种性退化,产量和品质的下降,是目前生产上迫切需要解决的问题。利用组织培养方法获得无毒或少毒再生植株,并在短时间内快速增殖,获得大量组培苗是解决这些问题的公认有效途径。但是人们在获得芋的组培苗后又面临一些新的问题,如组培苗难以保存,驯化移栽成活率低,远距离运输困难等。试管球茎虽然需要在试管苗的基础上进一步培养才能获得,但其是完善芋脱毒快繁商品化生产体系的有效方案。 为了改进芋的脱毒快繁技术,建立起高效、实用的芋良种繁育体系,作者在硕、博连读的五年时间内,首先着重研究芋脱毒快繁体系建立过程中的关键技术及其基础原理,取得了如下结果: 1.对建昌红梗芋和福鼎槟榔芋进行大田种植,田间观察结果表明:两个品种都出现与芋花叶病毒病描述相似的感染症状,发生率都达到60%以上。进一步的电镜观察结果表明:两个品种的感病叶片上都发现了与DMV形状、大小相似的病毒粒子,初步认为在这两个品种上普遍发生芋花叶病毒病。 2.在国内首次将苯基噻二唑基脲(TDZ)应用于不同基因型芋的组织培养中。与BA相比,TDZ的细胞分裂素活性至少高出一个数量级,0.1mg·L~(-1)的TDZ能有效地诱导四个基因型芋茎尖的萌动、生长、大量增殖丛生芽,促进试管苗根系发生,将根系活力提高2倍以上,显著提高了试管苗的驯化成活率;浓度为0.01mg·L~(-1)的TDZ能诱导魁芋类型的芋离体叶片切块产生再生芽点,转接后可增殖不定芽并形成再生植株。 3.研究不同培养方式和温度、光照条件对广西荔蒲芋,福建福鼎芋,建昌红梗芋和太仓香子芋试管球茎诱导的影响。试验结果表明:在以液体培养方式、温度为29℃(light)/20℃(dark)和光照时间为8 h/d时的条件下,试管球茎的诱导效率达到95%以上,单瓶试管球茎的最大鲜重和平均鲜重也达到4.5g和2.0g以上。 4.研究不同浓度的TDZ和KNO_3对四种基因型芋试管球茎诱导和发育的影响。结果表明:与浓度为5 mg·L~(-1)的BA相比,浓度为0.2 mg·L~(-1)的TDZ可以显著提高4种基因型芋的单瓶试管球茎的个数,平均提高幅度为分别为45.5%,64.0%,23.2%和16.8%,球茎的最大鲜重和单瓶总鲜重也都得到显著水平提高。浓度为50mmol·L~(-1)的KNO_3对芋试管球茎数量影响不大,但是对重量的影响较大,单瓶试管球茎的平均 鲜重提高的平均幅度为 12.9%。 5.在国内首次研究了不同浓度的水杨酸(SA)对四个品种芋试管球茎诱导和发育的 影响。结果表明:与对照相比,培养基中附加浓度为 0.smmol. L’的 SA,将 LY、 FY、XY和 HY四个品种芋试管球茎的平均鲜重分别提高 ZI.70、16.l0、17.50和 14.30,最大鲜重分别提高12.60、16.00、11.0O和 10.5O,平均干重提高8.10、8.40。 7.2%和 9二%。并且在此浓度下,SA具有调节试管球茎同期发育的作用,试管球茎大 小分布集中,1刀《刀g重量的试管球茎趋多。 6.以茎尖培养获得的红梗芋试管苗和试管球茎为材料,在国内首次研究芋试管苗和 试管球茎连续两年大田种植的生长、产量和品质情况。第一年种植的结果表明:试管 苗和试管球茎在生长期的植物学特性上与原种基本保持一致。由于在子芋个数上存在 显著差异,试管苗和试管球茎折合 667m2产量分别比对照低 7.6%和 8石%。第二年种 植的结果表明:试管苗和试管球茎7d后发芽率高于对照的 8厂%和 9.l%,生长期的 植物学特性上与原种完全保持一致,折合667m‘产量分别比对照提高10.70和 10.20, 比第一年分别提高35.7%和36.5%。红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第二年所体现 的增产潜力是巨大的,显示出脱毒复壮的效果。 7.以红梗芋、香子芋和荔蒲芋为材料,研究这三种基因型芋试管苗在大田种植第一 代的生产性能和遗传稳定性。实验结果表明:三种基因型芋试管苗在成叶数,最大叶 宽,母芋重,子芋平均单重、子芋总淀粉含量和粗蛋白含量等各植物学特性上与普通 对照无显著差异。由于在子芋个数上存在显著差异,三种基因型芋试管苗第一年折合 667m‘产量低于对照。试管苗根尖染色体在形态和数月上与各对照都保持了一致。第 一代芋球茎蛋白质SDS-PAGE电泳图谱以及酯酶和过氧化物酶同工酶电泳图谱都表 明生化特性没有差别,具有遗传的稳定性。 作者在对芋、草萄等园艺作物进行组培研究的过程中,不断发现组培苗由于受 环境条件的限制而出现各种生长障碍。国内外许多研究报道认为,组培苗生长不够 健壮主要原因是组培小植株长期在密闭环境中生长,靠培养基中的糖进行异养,而 导致


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