有机附加物对蓝猪耳试管开花的影响

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  摘要 [目的] 探讨蓝猪耳试管开花的最佳条件。[方法]以蓝猪耳茎段为外植体,通过不同的培养基处理进行开花诱导,探讨有机附加物对蓝猪耳试管开花的影响。[结果]水解酪蛋白(CH)和酵母浸出液(YE)对蓝猪耳试管苗的生长发育有促进作用,缩短了蓝猪耳试管成花时间,促进根生长。[结论]以1/2MS为基本培养基,蔗糖浓度为60 g/L和有机物为50 mg/L CH时,蓝猪耳试管开花的效果最好。
  关键词 蓝猪耳;试管开花;有机附加物;水解酪蛋白;酵母浸出液
  中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2015)20-035-03
  Abstract [Objective] The aim was to explore the effect of organic additives on in vitro flowering of Torenia fournieri.[Method] The effect of organic additives on in vitro flowering of Torenia fournieri was explored through different media processing induce flowering, using Torenia stem segments as explants. [Result]The results showed that: casein hydrolyzate (CH) and yeast extract (YE) promoted on the growth of Torenia plantlets, but also shortens the in vitro flowering of Torenia and promote root growth.
  [Conclusion]MS basic medium, sucrose concentration of 60 g/L and organic additives to 50 mg/L CH treatment was best suitable for in vitro flowering of T. fournieri.
  Key words Torenia fournieri Linden; In vitro flowering; Organic additives; CH; YE
  蓝猪耳(Torenia fournieri Linden)是玄参科蝴蝶草属1年生草本植物,原产于越南[1],常见于亚洲、非洲热带和亚热带地区。蓝猪耳生长周期一般为90 d,果荚、种子数目多且具有特殊的裸露胚囊[2],可成为适合研究和推广的试管花卉。蓝猪耳还是夏季主要观赏花卉之一,常作为绿化植物。
  试管开花是通过植物组织培养技术,让植物在培养容器中完成开花过程[3]。蓝猪耳试管开花可以加快繁殖,缩短开花时间,且不受季节环境的影响。有研究认为,有机附加物如水解酪蛋白(CH)、酵母提取液(YE)等对花粉愈伤组织的分化具有促进作用[4]。蓝猪耳是花朵器官发育和授粉受精研究以及植物细胞分化的模式植物。因而,笔者以蓝猪耳外植体为材料,研究有机附加物对蓝猪耳试管开花的影响,为探讨蓝猪耳试管开花的最佳条件提供一定的参考,并进一步为离体植物的发育提供一个理想的试验体系。
  1 材料与方法
  1.1 无菌材料的获得及培养
  蓝猪耳无菌苗的获得参照王瑛华等的方法[5],选取长势良好的蓝猪耳茎段接种于1/2MS+30 g/L蔗糖+7 g/L琼脂粉,pH 5.8~6.2的培养基中继代培养,培养条件为:光照16 h/d,光照强度1 600 lx,温度(25±2)℃。开花诱导培养的方法为:每种培养基接种8瓶,每瓶接种3~4个带节茎段,以1/2MS培养基为基本培养基,添加7 g/L琼脂粉和不同的有机附加物,光照10 h/d,白天温度为26 ℃,夜间温度为23 ℃。
  1.2 不同糖类对蓝猪耳试管开花的影响
  选取长势良好的蓝猪耳茎段,接种于1/2MS培养基,分别加入30 g/L葡萄糖、麦芽糖、乳糖、果糖、蔗糖。观察加入每种材料后蓝猪耳的生长发育过程,记录每个茎段上第一朵花花苞形成时间、花朵露色时间和全展时间,以及开花频率(开花茎段数/接种茎段数),在所有花朵全展后测量每个茎段上花朵个数、节的生长数量、株高。试验重复3次。
  1.3 不同蔗糖浓度对蓝猪耳试管开花的影响
  取长势良好的蓝猪耳茎段,接种于1/2MS培养基,并加入不同浓度的蔗糖进行处理,蔗糖浓度分别设置为15、30、45、60 g/L。测定项目与观察方法同“1.2”。试验重复3次。
  1.4 不同有机附加物浓度对蓝猪耳试管开花的影响
  取长势良好的蓝猪耳茎段,接种于1/2MS+30 g/L蔗糖+7 g/L琼脂粉,pH 5.8~6.2的培养基中,分別加入100、500 mg/L有机物CH或YE。测定项目与观察方法同“1.2”。试验重复3次。
  1.5 统计方法
  试验数据用统计软件DPS7.5进行多重比较分析,具体用最小显著差异法(LSD法)检验。
  2 结果与分析
  2.1 不同糖类对蓝猪耳试管开花的影响
  由表1可知,不同糖类显著影响植株的开花率和花朵形成的各时期长短。在各试验组中,培养基添加果糖,花朵形成时间为21.2 d,且花苞最快露色(图1);而添加麦芽糖,花朵形成时间较添加果糖增加4 d;添加葡萄糖后虽然花朵形成与露色所需时间稍长于添加果糖,但只需39 d花朵就完全展开,比添加乳糖缩短近12 d。其中添加果糖后开花率最高,达98.33%,是添加乳糖后开花率的1.3倍。通过对比可以看出,添加乳糖后植株平均花朵数明显较其他糖类组少。从表1也可以看出,不同糖类对蓝猪耳离体培养的株高有显著影响。添加蔗糖的培养基中蓝猪耳平均株高在试验组平均株高中最高,为4.15 cm,而添加麦芽糖后蓝猪耳平均株高仅为2.72 cm,蔗糖组株高是麦芽糖组株高的1.5倍。整体来看,果糖促进蓝猪耳植株生长发育的作用较明显,添加葡萄糖后蓝猪耳除露色时间稍长,花朵形成的其余几个时期均较短;而麦芽糖、蔗糖和乳糖3种糖对植株各个花期的影响差别不显著。   2.2 不同蔗糖濃度对蓝猪耳试管开花的影响
  由表2可知,培养基添加不同浓度蔗糖不仅对蓝猪耳株高有明显影响,且对花朵状态以及单朵花期均有显著影响。观察发现,蓝猪耳试管开花培养时随着蔗糖浓度的增加,植株茎秆增粗,叶片变大,颜色翠绿。当蔗糖浓度为30 g/L时,植株生长发育良好,平均株高是蔗糖浓度为45 g/L培养基中植株平均株高的2倍。试验结果同时显示出蔗糖浓度对蓝猪耳植株的平均节数没有显著影响。在开花方面,培养基添加15 g/L蔗糖浓度植株无花芽形成,随着蔗糖浓度的增加,开花率增加;而且蔗糖浓度越高,花朵较大、颜色越鲜艳。此外,蔗糖浓度还明显影响花期,在试验设计的浓度范围内,60 g/L蔗糖浓度培养下的植株生命力旺盛,生长发育较快,长势良好,较其他植株早进入生殖生长,植株形成花蕾(32.29 d)、露色(47.59 d)与全展时间(56.53 d)明显缩短。而15 g/L蔗糖浓度导致植株叶片薄且小、黄绿,组织表现不充实,不开花(图2)。
  2.3 CH和YE浓度对蓝猪耳试管开花的影响
  由表3可知,低浓度的CH和YE均有利于蓝猪耳开花,而高浓度的处理则会出现负效应。当培养基添加100 mg/L CH时,蓝猪耳植株平均株高在参试试验组中最高,达5.5 cm,是500 mg/L YE组植株平均
  株高的1.9倍。500 mg/L CH和YE对株高均有一定的抑制作用。在花朵形成时期,500 mg/L CH和500 mg/L YE对蓝猪耳的作用几乎无明显差异;但在花朵露色和全展这两个时期,500 mg/L CH与500 mg/L YE相比,500 mg/L YE具有极显著的促进作用(图3)。100 mg/L CH虽不能缩短蓝猪耳花期,却有利于花苞的形成。观察发现,CH和YE均不同程度地促进蓝猪耳不定根生长。
  3 结论与讨论
  植物试管开花是多种因素相互作用的结果,包括光周期[6]、内外源激素[7-8]、外植体状态[9]、温度[9]、碳水化合物[10]等。植物自身碳水化合物的积累也可能对开花造成一定影响,在一定范围内,培养基的糖浓度越高,开花率越高[11]。该试验也表明,培养基中蔗糖浓度的提高促进了蓝猪耳的生殖生长,原因可能是蓝猪耳在营养生长时从培养基中吸收了足够多的蔗糖等碳水化合物,从而为其生殖生长提供了充足的能量。
  前人的研究表明,葡萄糖和蔗糖对植株营养生殖的促进效果较好,而麦芽糖几乎没有促进作用[12]。据《中国园艺文摘》中前人对不同糖类及浓度对非洲菊生长影响的研究中可知,乳糖会抑制植株的生长速率,有利于继代培养时间的延长。从表1也可以看出,果糖、葡萄糖和蔗糖培养的植株生长效果稍胜于乳糖和麦芽糖的作用,果糖培养的植株长势及花朵发育整体稍胜于葡萄糖,蔗糖对植株生长开花的影响处于果糖和葡萄糖之间。原因主要是葡萄糖和果糖是单糖,更容易被植物吸收利用,而麦芽糖和乳糖不易被分解,所以对蓝猪耳生长发育的促进作用不明显。由于试验研究中普遍使用蔗糖,且从节约经济成本来看,蔗糖为最佳选择。
  Yongsak等把糖的含量提高到5%和7%时,在8周内荞麦(Fagopyrum esculentum L.)开花率达到100%[13]。但含糖量过高也会抑制植物开花,可能是因为糖含量过高引起培养基的渗透压过高,而抑制了植物开花。另外,C/N比还会影响植物开花的性别。研究表明,提高蔗糖的浓度,可促进苦瓜开花,并且促进雄花的形成;降低氮的含量时,促进雄花的形成。虽然C/N比值高促进植物开花,但也抑制了植物的营养生长[14]。
  有机氮可以很好地促进植物组织的生长,MS培养基只有唯一的有机氮源——甘氨酸[15]。而CH中具有丰富的蛋白质,且种类齐全[16]。YE中除有蛋白质外,还有大量的矿物质、氨基酸和维生素等,且种类丰富,是一种高质量的有机氮源[17]。有机物附加物CH、YE均促进植物的形态建构,尤其是对株高和节数的影响显著,可能是CH和YE中的有机氮及时给予植物的生长所需[15,18]。CH和YE还缩短植株从幼苗到开花所需时间,即迅速经过营养生长进入生殖生长,且浓度越高作用效果越明显。而低浓度的CH和YE更利于蓝猪耳在试管内开花。4个试验组相比较,500 mg/L CH不同程度地促进了蓝猪耳的营养生长和生殖生长。
  参考文献
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