零配比正交试验设计分析与甘薯组织培养植株再生体系研究

【摘要】： 正交试验及正交配比试验是农业及生物研究中常用的试验设计。正交试验可以在较小的试验规模下综合研究多个试验处理因素效应，提高试验的可行性和有效性。正交配比试验则是在需要研究一类因素处理之间比例关系时采用的一种正交试验设计。 本文将总量正交因素为0值的正交配比试验称为零配比(Null Ratio)正交试验。以三因素、三水平、无互作零配比正交设计[L_9(3~4)]为例，采用Matlab软件建立数学模型对试验结果的极差与平方和分量进行分析，并与非零配比正交试验结果比较，发现由于零配比处理的存在： 1．按常规分析方法对各因素极差进行估算，配比因素(列)的部分水平间效应差被分配到其它因素(列)的水平间效应差之中；不能准确估计各因素的水平间效应差与极差。 2．采用常规方法对零配比正交试验进行平方和分解时，配比因素(列)的部分平方和将分别被计入其它处理因素(列)以及误差的平方和中，所得到的各平方和均是混合的平方和。 3．对极差估计偏差和平方和估计偏差的比较表明，两者均表现为配比因素处理效应被分解到其它处理因素中。 因此零配比正交试验设计的结果不能直接使用常规极差分析与方差分析方法进行分析。 深入分析极差与平方和估计值分量，发现可以对常规方法得到的极差估计与平方和估计结果进行校正，推导出极差与平方和的校正方法。采用校正结果再进行极差与方差分析能够在一定程度上提高分析结果的可靠性。 将零配比正交试验设计与分析方法应用于两个甘薯基因型A051和A033愈伤组织诱导试验[四因素、四水平零配比正交试验设计，L_(32)(4~9))。根据前述思路编制了极差、平方和分量分解程序，推导了相应的极差与平方和校正方法；并进而编制相应的极差与方差分析校正分析程序，对试验结果进行分析。 愈伤组织器官发生途径获得再生植株是讫今为止研究得最多的甘薯离体培养与植株再生途径。本文采用三组试验(共10种基因型)分别对愈伤组织诱导、培养及器官发生进行了比较细致的研究。 本文共进行了三组愈伤组织诱导试验：A051与A033两种基因型的零配比正交试验(四种外植体、四个处理因素、四个水平)；A017和A001两种基因型的四种外植体，15种诱导培养基诱导试验；另外六种基因型三种外植体四种培养基的诱导试验。三组试验结果表明，基因型和外植体类型间存在愈伤组织诱导能力的差异，其中： l．A051 出愈率受外植体类型的影响tb A033大，并且表现为茎段出愈能力最 强，A001各种外植体间出愈率差异相对较小；但是两者出愈率均与激素水平相关， 而 BA水平对出愈率的影响最大。 2．AOI7与 A00各种外植体中，茎尖和叶片的出愈率相对较低，但是主要表现 在MS基本培养基和添加叫氏水平2，4D的培养基上；而在其它培养基上，茎段、叶 柄和叶片基本上都能达到 100％的出愈率而不表现差异。 3．在所采用的 4种培养基上，六种基因型的三种外植体均达到 100％的出愈 率，而没有差异。 综合分析认为：不同基因型及外植体类型出愈对激素水平的要求不同，其中茎 段和叶柄的要求可能相对较低，而茎尖和叶片则需要较高的激素水平。在较高（或适 宜柏激素水平下，不同基因型、外植体类型均能达到完全出愈，困而不表现差异。 可以解释本文三组试验结果及其它研究者在不同条件下所得到的明显不同的结果。 根据这一解释，对于目前不能诱导愈伤组织或诱导率低的基因型、外植体类 型，通过精心选择、设计适当的培养基将可以获得高频率的愈伤组织诱导率。 培养基中植物生长调节物质的种类和浓度是影响愈伤组织诱导和生长的重要因 。；素，并且最适的激素种类和浓度又因供试材料的基因型和外植体种类不同而异。因 此，目前尚无一个适合于大多数基因型的培养基。已有研究大多数都是根据愈伤组 织诱导来评价愈伤组织诱导培养基的优劣，但是由于诱导愈伤组织的最终目的是获 得再生植株，因此仅仅考察愈伤组织诱导率、生长和形态特征也许并不足以判断一 个培养基的优劣。本试验表明： l．BA水平高低对A05和A033愈伤组织诱导率的影响最为关键，但是两者的 最适水平不同；生长素类对两者的重要程度也不同，并且 2AD和 NAA在 A051愈 伤组织诱导中作用不同，而在A033中没有明显差异；A051最适的愈伤组织诱导培 养基为：4 pmol几生长素类O，88 mg几 2，4－D或 0．74 m叭 NAA卜4 piol／L BAO．90 mg／L）；而 A033贝为：4 piol／L生长素类（0二9 mg／L 2，4－D＋0．50 m叭 NAA）＋12 pof／L（2．70 m叭）。 2．单独添加生长素类或细胞分裂素类都能诱导A017和A001产生愈伤组织， 较低的2，4D浓度对茎尖和叶片的诱导率明显较低；同时添加生长素类和细胞分裂 素?