论文部分内容阅读
甘薯(Ipomoea batatas)是重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源用块根作物,菜用型甘薯产品近年来逐渐走向餐桌,其作为甘薯产业中非常重要的一环,在中国南方地区稳定发展,然而甘薯病毒病严重制约甘薯产业的发展,每年因病毒病造成的减产高达40%。利用组织培养技术,快速地生产优质无毒的种苗是甘薯产业健康可持续发展的重要保障。在甘薯组织培养中,由于次生代谢产物氧化而引起的褐变,以及微生物造成的污染是甘薯的组织培养的两大难题。植物微生物群落中的部分微生物会引起的组织或幼苗污染,尚有部分微生物对提高农林业产量和植物抗病能力有潜在利用价值。本研究以海南主栽甘薯品种心香、广薯87、川山紫、宁紫薯、薯绿一号、高系14和三角宁为原材料,首先从外植体的选择、不同消毒方案、培养基配方和防褐化剂筛选等环节入手,建立起一套适合热带地区主栽甘薯品种的脱毒快繁最优化再生体系;其次,将传统的分离培养技术与高通量测序技术相结合,全面揭示甘薯茎尖微生物群落物种组成,以期确定甘薯外植体材料携带的病原及有益微生物的身份信息。主要结论如下:1.不同部位外植体比较的结果表明,侧芽增殖率与存活率最高;在不同的外植体消毒处理中,依次用75%酒精消毒60秒,2%次氯酸钠消毒15分钟,以及0.1%氯化汞消毒15分钟的污染率最低;最佳的生根培养基配方为:MS+0.05mg/L NAA+0mg/L 6-BA+0.1 mg/L GA3;茎长生长最快的培养基配方为MS+0.1 mg/L NAA+1mg/L6-BA+0.5mg/LGA3;茎加粗生长最快的培养基配方为:MS+0.1 mg/L NAA+1.5 mg/L6-BA+0 mg/LGA3;鲜重、干重增长最快的培养基配方为:MS+0.1 mg/L NAA+1.5 mg/L6-BA+0.5 mg/LGA3。在培养基中加入5-6g/L硫代硫酸钠和1.25g/L聚乙烯吡咯烷酮(PVP)能有效地抑制外植体的褐变。2.传统平板划线法从甘薯组培污染菌中分离得到6个不同种属的真菌,其中枝孢属(Cladosporium)、镰孢属(Fusarium)和Edenia属为甘薯苗内携带的内生真菌。刺盘孢属(Colletotrichum)、平脐蠕孢属(Bipolaris)和间座壳属(Diaporthe)为污染杂菌。3.高通量测序的结果表明,甘薯茎尖的核心微生物群落物种多样性极高,检测到的真菌、细菌、古菌OTUs数分别为13423,733,和9463个。核心微生物群落中,优势的真菌包括 Fusarium、Alternaria、Cladosporium、Edenia 和 Acremonium 等,优势的细菌有Sphingomonas,Aureimonas和Curtobacterium 等,且优势真菌中 Fusarium、Cladosporium和Edenia可通过传统培养法分离甘薯组培污染杂菌得到。4.不同地区的甘薯茎尖微生物群落物种组成具有明显的差异,其中,海口地区甘薯茎尖真菌群落中优势种为Fusarium(镰刀菌属)、Edenia属和Cladosporium(枝孢属)而桥头地区为Edenia。茎尖的细菌群落中,海口地区的优势种为Rhizobium(根瘤菌属)、Methylobacterium(甲基杆菌属)和Sphingomonas(鞘脂单胞菌属),而海头和新洲地区为Pantoea。本研究创立了一套适合海南热带地区主栽甘薯品种的组培再生体系,并在此基础上全面揭示了甘薯茎尖核心微生物群落的物种身份信息,为进一步针对具体的病原微生物采取精准、有效的外植体消毒措施奠定基础;此外,本研究揭示的非病原微生物的详细物种组成,还将为甘薯后续栽培生产中有益共生微生物的高效筛选、以及科学合理利用奠定基础。