菠萝蜜组培快繁体系建立中褐化抑制方法研究

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菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.),桑科菠萝蜜属,因果实香甜深受大众的喜爱,市场前景非常广阔,受温度影响,种植范围仅限于热带和温度较高的亚热带地区。菠萝蜜常规采用种子繁殖,优良种性难以保持,近年开始嫁接繁殖,但受乳汁影响,嫁接成活率极低。组培快繁技术在许多珍稀名优植物繁殖上已有广泛应用,但目前还没有组培快繁技术应用于菠萝蜜生产实践的报道。组培过程发现,菠萝蜜茎尖褐化严重,导致无性繁殖体系难以建立。因此,研究茎尖褐化原因,探究褐化的克服措施,为茎尖组培快繁体系建立奠定基础,有非常重要的理论和实践意义。本试验以3个不同品种的菠萝蜜茎尖为试验材料进行组织培养,探究不同灭菌时间、培养基类型、细胞分裂素及浓度、低温预处理、暗培养及不同抗褐化剂等处理下外植体的褐化情况,并测定各处理下茎尖的PPO、酚类物质的含量,探究不同处理对菠萝蜜茎尖组织培养过程中褐化的影响,试图寻求不同因子与菠萝蜜组培褐化之间的关系。结果如下:1.不同处理对外植体褐化抑制的研究(1)通过不同消毒时间处理3个品种的菠萝蜜外植体,观察并统计其15 d的污染率和褐化率。结果表明:3个品种经过0.15%的HgCl2处理后,最适合3个品种菠萝蜜外植体的消毒时间为15 min。(2)通过对菠萝蜜不同取材部位进行组培,观察其生长情况和污染情况。结果表明:外植体大小对组织培养的污染率和褐化率有显著影响。最佳外植体为0.5-0.8 cm茎尖,0.3-0.5 mm茎尖褐化率最低,但生长速度极慢甚至不长,茎段经消毒处理后,污染率极高,高达84.44%。(3)通过不同类型培养基培养菠萝蜜外植体,结果表明:不同培养基对3个品种外植体的褐化率和萌芽率有显著影响。其中,MS培养基‘海大1号’中褐化率最高,为80.00%。3个品种均在1/2MS培养基中表现最好,‘海大2号’芽长势最好,筛选出最佳培养基为1/2MS培养基。(4)通过6-BA和KT两种不同浓度的细胞分裂素处理3个菠萝蜜品种的外植体,观察其褐化及生长情况。结果表明:0.5 mg/L的6-BA处理,可萌芽2-3个且此处理下3个菠萝蜜品种的褐化率最低,且长势较其他处理较好。由此可见,6-BA更适合菠萝蜜外植体的生长。(5)通过对菠萝蜜茎尖外植体进行不同时间低温预处理,观察并统计其褐化及诱导情况。结果表明:低温预处理后,3个菠萝蜜品种的表现相似,外植体污染率和萌芽率无显著差异,褐化率差异显著。其中,在冷藏24 h后接种褐化率显著低于其他处理。(6)通过对菠萝蜜茎尖外植体进行不同时长暗培养处理,观察并统计其褐化及诱导情况。结果表明:3个品种在暗培养5 d后再进行光照培养,3个品种的菠萝蜜外植体污染率及褐化率显著降低,萌芽率极显著上升,其中,‘海大2号’萌芽率最高。(7)通过对菠萝蜜茎尖外植体添加不同抗褐化剂,观察并统计其褐化及诱导情况。结果表明:在添加不同抗褐化剂后,3个菠萝蜜品种的褐化得到了显著的抑制,三种褐化剂的效果为,PVP>AC>VC。2.不同处理对菠萝蜜茎尖组培体内PPO活性、总酚及总黄酮含量的变化的影响(1)不同类型的培养基对3个菠萝蜜品种PPO活性、总酚及总黄酮影响显著。其中,‘海大1号’和‘海大2号’在1/2MS培养基中PPO活性最低。3个品种均在1/2MS培养基中总酚及总黄酮含量最低。(2)不同低温预处理时长对3个品种的菠萝蜜PPO活性、总酚及总黄酮影响显著。其中,‘海大1号’和‘海大3号’在低温处理24 h后,PPO活性、总酚及总黄酮含量最低。(3)不同光照时长处理对3个菠萝蜜品种PPO活性、总酚及总黄酮影响显著。暗培养3 d时,‘海大1号’和‘海大2号’PPO活性最低,暗培养5 d,‘海大3号’和‘海大2号’总酚含量最低,‘海大1号’和‘海大3号’总黄酮含量最低。(4)使用3种不同的抗褐化剂处理3个不同品种的菠萝蜜后,结果表明:3种抗褐化剂的效果为PVP>AC>VC,当PVP浓度为2.0 g/L时,抗褐化效果最好,其体内的PPO活性、总酚及总黄酮含量在3种抗褐化剂中最低,且外植体长势优于其他抗褐化剂。综上所述,菠萝蜜组培的最佳外植体为0.5-0.8 cm茎尖,最佳消毒时间为15 min。0.5 mg/L的6-BA有利于外植体的生长。PPO、酚类物质含量的测定结果表明,培养基浓度的降低(1/2MS)、低温预处理、暗培养及褐化剂的处理均能降低外植体体内的酚类物质含量,但最佳效果为在培养基中添加PVP 2.0 g/L时,这一浓度下菠萝蜜外植体的褐化率最低。验证结果表明,在1/2MS培养基中施加2.0 g/L的PVP,有利于菠萝蜜外植体的增殖。
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