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芒草被认为是一种极具发展前景的纤维素类能源植物。它是一类具根状茎的多年生C4植物,起源于亚洲的热带和亚热带地区,具有生物产量大、养分需求低、水分利用效率高和种植成本较低等特性。 芒草自交不亲和,主要通过切割分蔸的营养繁殖方式进行繁殖,但这不利于品种的遗传改良和快速繁殖。而利用植物组织培养技术建立高效的再生体系,能加快育种中再生苗的大量繁殖和满足规模化生产中种苗的需求。对芒草带腋芽茎段进行离体繁殖和有效的胚性体细胞培养是必要和可行的。芒草属于较难再生的植物,目前还没有一套健全和认可的离体再生体系,能够降低生产成本,适应产业化生产。 本文以南荻和芒的不同基因型为材料,进行快速繁殖和愈伤组织培养体系研究,探讨影响其再生效率的关键因素,初步建立了其有效的快速繁殖体系和胚性愈伤组织培养再生体系。另外,在光度法中利用BP神经网络算法(BP-ANN)建立混合糖液吸光值和相应的六碳糖和五碳糖的浓度之间非线性模型。试验得到如下结果: (1)通过采用3种无性繁殖方法:茎段扦插、暗处理茎芽成苗法和腋芽茎段微繁,初步建立了芒草的快速繁殖体系。 试验发现,茎段扦插受取材时期和茎秆部位的影响。在比较5-8月的茎段扦插成苗率中,发现5月份的插穗成苗率最高,然后逐月降低,8月份成苗率最低。就插穗取材部位而言;基部成苗率最高;中部次之;稍部最低。 通过暗处理茎芽成苗法能成功地培育出再生苗;利用腋芽茎段微繁法,在含适宜浓度(2-5mgL-1)的细胞分裂素的增殖培养基中,不同基因型的腋芽诱导和从生芽增殖都很顺利;且增殖系数较高(6-8)。但外植体的灭菌方式和微繁苗的生根还有待研究。 (2)本试验以芒8种不同基因型的幼穗为外植体,进行了组织培养研究。结果表明,不同基因型在愈伤组织诱导率、胚性愈伤率和胚性愈伤组织分化率等方面均存在显著的差异。W89和W70具有较高的愈伤组织诱导率,分别为91.7%和89.1%,W69几乎全部褐化而未能出愈。W89、W70和W17胚性愈伤分化率较高,易分化成苗。另外,发现愈伤诱导率和细胞壁木质素含量存在一定关系。试验建立了一套稳定有效的再生体系,初步确定W89、W70可作为芒组织培养的理想材料,可为芒的遗传转化和定向改良、良种快繁提供技术支持。 (3)本试验建立了人工神经网络光度法模型,可定量测定细胞壁提取液中六碳糖五碳糖含量。将不同浓度的葡萄糖(六碳糖)和木糖(五碳糖)配制成120组标准混合糖溶液,并与葸酮试剂反应后在510,620,680nm比色测得吸光值。以每组标准溶液的吸光值作为输入变量值,相应的六碳糖、五碳糖的浓度作为期望输出值,建立BP人工神经网络模型。该模型能够很好地预测待测混合糖浓度,并对模型的准确性加以了验证。与常规的一元线性回归模型数据处理方法相比,排除用葸酮硫酸光光度法对两类糖测定的相互干扰,预测精度有显著提高,平均相对误差仅为0.44%。这为快速准确分析细胞壁糖组分提供了一种更有效、精确的方法。