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芋艿,又称芋,芋头,毛芋头,是原产于我国的重要蔬菜种质资源.近年来由于病毒侵染,导致品种退化,品质降低,严重影响了芋艿,尤其是我国名特优芋艿品种的生产和发展.
本文通过田间调查、电镜负染和核酸斑点杂交的方法,分析了崇明特产品种崇明‘香酥芋和崇明县主栽品种浙江‘红梗芋芋花叶病毒病的发病情况,初步推断崇明县境内芋艿已被芋花叶病毒侵染.
茎尖分生组织培养是生产脱毒苗最主要的方法.茎尖褐变和污染率高是芋艿茎尖脱毒过程的两大难题.本文研究了外植体灭菌方法、茎尖大小、外植体的接种时间对茎尖诱导和分化的影响.结果表明,同0.1﹪的HgCl<,2>处理7-13min相比,饱和的漂白粉溶液处理25min显著降低了茎尖的褐变率,提高了茎尖的分化率,并使茎尖的污染率大幅度降低.茎尖培养中茎尖的诱导率和脱毒率是一对矛盾.由于酚类化合物含量高,芋茎尖很容易褐变.通过试验,我们建立了0.3-0.5mm茎尖,二次茎尖培养结合28℃-38℃热处理,电镜检测脱毒率为100﹪的脱病毒苗.另外,球茎的贮藏时间影响茎尖的污染率、褐变率和分化率.在正常的田间条件下采收,8-10℃条件下贮藏,比较适合芋茎尖培养的时间为3-4月.
另外,芋艿茎尖分化率低,分化慢,限制了芋茎尖脱毒苗的生产.本文研究了琼脂浓度、无机盐含量、活性炭以及培养基中激素含量和不同培养方式等对芋艿茎尖诱导、分化和增殖的影响.比较了培养基中添加0、3、5、7、9g/l的琼脂对于芋茎尖诱导分化和增殖的影响,其中5g/l的琼脂最有利于茎尖的诱导分化和试管苗的增殖,低的琼脂浓度也有利于试管苗株高的增长.1/2MS培养基有利于茎尖的分化,MS培养基有利于茎尖的增殖,而且2月接种的茎尖和4月接种的茎尖对无机盐表现出同样的反应.0.5﹪的活性炭显著降低茎尖的褐变率,缩短转绿的时间并提高茎尖的分化率.培养基中加入1.0 mg/1的TDZ提高了转绿率,并显著提高了茎尖的分化率.液体培养有利于茎尖的增殖.将分化的茎尖转入液体培养基中,我们发现,1.0 mgl<-1>BAP+0.5 mgl<-1>NAA有利于茎尖的快速起动分化,在转入液体培养基30d后统计发现,该处理的试管苗增殖率最高,而3.0 mgl<-1>BAP+0.1 mgl<-1>TDZ有利于试管苗的长期增殖.
试管成球是脱毒苗田间应用的关键.本文研究了不同培养方式、不同蔗糖浓度和不同外植体大小对芋试管球茎的诱导以及球茎膨大的影响.结果表明,同静置培养相比,旋转培养不影响培养30d后试管球茎的鲜重、干重以及球茎的干物质含量,而影响培养过程中养分的吸收.在MS+1mg/16-BA+0.5 mg/1 NAA的液体培养基中添加3﹪、8﹪或12﹪的蔗糖,发现添加3﹪蔗糖的培养基中没有试管球茎产生,8﹪的蔗糖浓度最有利于试管成球,产生的子球数、球茎的鲜重和干重显著高于12﹪的蔗糖浓度.在8﹪和12﹪的蔗糖浓度下形成球茎的干物质含量没有显著差异.不同大小的外植体影响子球的数量,2-3cm和4-5cm的试管苗形成的子球数差异不显著,而均显著高于6-7cm试管苗所形成的子球数.随着试管苗高度的增加,形成的试管球茎的鲜重和干重增加,4-5cm和6-7cm的试管苗形成的试管球茎的鲜重和干重显著高于2-3cm的试管苗.
茉莉酸类化合物有利于一些作物的试管成球以及球茎的膨大.本文研究了不同浓度的茉莉酸甲酯对芋试管成球过程中子球数、鲜重、干重和干物质含量以及对成球过程中生根的影响,并分析了.MeJA影响芋试管成球的机理.结果表明,不同浓度的MeJA处理对子球数没有显著影响,而显著增加试管球茎的干物质含量.同对照相比,0.1和1μM的MeJA对试管球茎的鲜重没有显著影响,而显著增加了试管球茎的干重0.5和10μM MeJA处理显著降低了试管球茎的鲜重和干重.MeJA影响试管成球过程中根系的产生,随着处理浓度的增加,根数减少,根系变短.适宜浓度的MeJA处理对芋试管成球的影响,可能主要是通过影响培养物营养物质的吸收以及茎尖中贮藏物质的积累,而且MeJA可能主要作用于芋试管球茎的膨大.
球根类植物成球过程中淀粉粒的积累以及质体.造粉体系统的分化,是研究碳水化合物合成以及质体分化生理机制的重要前提条件.本文以离体条件下生长的芋试管苗为材料,主要研究了成球培养不同时期前质体分化为造粉体以及淀粉粒积累的过程,并观察和分析了在质体分化和淀粉积累过程中细胞核和一些细胞器的变化.观察结果表明,在含有8﹪蔗糖的培养基中,质体分化,在培养至第4d时,质体的基质中出现了明显的片层结构,接下来细胞质液泡化,出现了许多小的液泡.在培养至第8d时,观察到淀粉粒.淀粉粒积累的位置在片层膜之间.随着淀粉粒的数量增多,体积增大,质体中的片层膜消失.随着培养时间的延长,细胞核在细胞中所占的比例减少,而液泡的体积增大.最后造粉体逐渐充满整个细胞,液泡的凹陷部位也被造粉体充满.
双向电泳是蛋白质组学研究的关键技术.本研究取在8﹪蔗糖浓度下培养0d、2d、4d、6d、8d的茎尖,采用液氮研磨、4﹪SDS煮沸、10﹪的TCA-丙酮沉淀后再用高浓度的尿素(9,5 MUrea,65mM DTT,4﹪CHAPS,2﹪IPG buffer,1﹪Cocktail)溶解的制样方法,制得的蛋白样品用pH 4-7的线性IPG凝胶和12.5﹪的聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)分离,得到了高分辨率的2-D胶.采用ImageMaster5.0对得到的结果进行分析,发现了13个差异表达的蛋白.采用质谱分析的办法,成功鉴定了4个在球茎诱导和发育过程中特异表达的蛋白.其中点1在0d低表达,而从第2d开始表达量升高,电喷雾电离质谱(ESI-MS)鉴定为细胞质中的3-磷酸甘油醛脱氢酶.点2从第4d开始出现,第6d的表达量升高,ESI-MS鉴定为乙醇脱氢酶.点3第6d开始出现,第8d表达量升高,2次基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱(MALDI-TOF-TOF),PMF搜库鉴定结果为一种存在于叶绿体前体中的延长因子Tu(EF-Tu).点4第8d才开始出现,PMF+MS/MS联合搜库鉴定其为一种锚定重复蛋白.