甘薯根倒置離體培養(yǎng)再生植株

黃萍+馬朝宏+顏謙

摘 要：以6個甘薯品種的根為外植體，研究了平鋪和倒置培養(yǎng)對根分化成苗的影響。結果表明，粗根較細根易分化芽；根的倒置放置比平鋪培養(yǎng)更利于芽的誘導，最高誘芽率達100%，平均誘芽率50%以上，較平鋪放置方式誘芽率高出13.9個百分點。同時，倒置放置平均成芽數7個，而平鋪培養(yǎng)只有3個。

關鍵詞：甘薯；離體培養(yǎng)；再生

中圖分類號：S531 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.10.002

Abstract：The root of 6 sweet-potato cultivars was used as explants to explore the influence of different culture methods， including tile culture and inversion culture. The results showed that the coarse root was easy to regenerate buds； The inversion culture of root was found to be beneficial to the bud differentiation. Its highest rate and the average rate of bud differentiation were 100% and 50% respectively. The average bud differentiation rate of the inversion culture was 13.9 percent higher than the tile culture. At the same time， the average buds number in different culture methods were 7 and 3 respectively.

Key words：sweet potato；in vitro culture；regeneration

甘薯屬旋花科、甘薯屬、甘薯種，是重要的糧食作物和食品加工業(yè)原料，營養(yǎng)價值豐富[2]。目前，甘薯離體植株再生主要通過體細胞胚胎發(fā)生的途徑實現，這個過程對基因型依賴很強，并且較復雜、耗時[1-4]。因此，探索其它途徑快速有效地進行甘薯植株再生非常必要。其次，因甘薯是異源六倍體作物，遺傳背景較為復雜，由常規(guī)育種技術引入一些質量性狀基因的可能性小，效果也欠佳。而轉基因技術實現了對甘薯的遺傳轉化，并取得了一定的進展，但還有許多亟待解決的問題，最為突出的是轉化體只長根不長芽，致使遺傳轉化率低，獲得的轉基因植株數量有限[5]。本文通過對甘薯離體培養(yǎng)不定根誘導芽的研究，尋求到了一種方便快捷地獲取甘薯芽的方法，該芽可用于無性繁殖獲得大量試管苗植株。同時該研究也為甘薯的遺傳轉化避免復雜的組織培養(yǎng)程序提供了捷徑。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗材料是貴州省馬鈴薯研究所保存的甘薯資源豫薯王、南薯88、福薯8號、蘇薯2號、徐薯18號和本地紅心甘薯脫毒試管苗。

甘薯培養(yǎng)基成分為MS基本培養(yǎng)基，附加0.4 mg·L-1鹽酸硫胺素，30 g·L-1蔗糖，pH值5.85。

1.2 試驗方法

1.2.1 試管苗轉接 將培養(yǎng)45 d以上的6種甘薯脫毒試管苗進行轉接，轉接莖段帶一片葉，長約1～2 cm，每瓶培養(yǎng)基上接種5個莖段，每個品種轉接40瓶，置于（26±2） ℃，2 000 lx，16 h光照條件下培養(yǎng)。

1.2.2 不定根培養(yǎng) 轉接莖段在培養(yǎng)30，60，90 d后，分別將生長出的不定根剪取平鋪和倒置于甘薯培養(yǎng)基上，于（26±2）℃，2 000 lx，16 h光照下培養(yǎng)60 d，統(tǒng)計根系上生成的芽數。

1.2.3 誘導芽擴繁 待根上生長出的芽長至1.5 cm以上時，取出轉接到新鮮甘薯培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)45 d（培養(yǎng)條件同上），記錄試管苗的株高、莖粗、葉片數，求取平均數。

2 結果與分析

2.1 不定根生芽情況

甘薯莖段轉接入培養(yǎng)基培養(yǎng)約15 d開始自然生根，培養(yǎng)30 d時根長度增加但較細同時量也較少，隨培養(yǎng)時間增加根系逐漸發(fā)達，當培養(yǎng)60 d時根系生長達到最密集狀態(tài)，同時根明顯較30 d時加粗，培養(yǎng)90 d時根量和粗度與60 d差異不明顯，但根顏色變黃褐色。

如表1所示，培養(yǎng)不同時間的根芽誘導率存在差異，30 d的根芽誘導率最低，72瓶中只有1瓶形成1個芽，芽誘導率1.39%，而培養(yǎng)60 d和90 d的根芽誘導率分別是43.1%[（13+18）/72]和45.83%[（13+20）/72]，顯著高于培養(yǎng)30 d根的芽誘導率。這與張寶紅等[6]1995年提出的粗根利于誘導獲取再生植株相符。根系在培養(yǎng)基內的放置方式對芽誘導率及數量有顯著影響，根系平鋪于培養(yǎng)基上，根系長芽較困難，只是偶爾從根系上長出少數芽體，而根系倒置培養(yǎng)，根系長芽的幾率得到成倍提高。培養(yǎng)60 d莖段生長出的根系平鋪培養(yǎng)共36瓶，其中13瓶誘導長芽，芽數是41個，誘芽比例是36.1%，平均每瓶誘芽數是3.15個；而倒置培養(yǎng)誘芽瓶數是18瓶，誘芽數是126芽，誘芽比例是50%，平均每瓶誘芽數是7個，誘芽率及誘芽數量明顯高于平鋪培養(yǎng)的誘芽方式。培養(yǎng)90 d莖段生產出的根平鋪和倒置培養(yǎng)各36瓶，其誘芽瓶數、誘芽數和平均每瓶生芽數分別是13瓶、20瓶，48芽、148芽，3.69個、7.4個，誘芽比例及誘芽數量也是倒置培養(yǎng)明顯高于平鋪培養(yǎng)。其中表現最佳的所試材料是中蘇薯2號，其根倒置培養(yǎng)芽誘導率和成芽數最高，分別是100%和10株。培養(yǎng)60 d和90 d莖段生產出的根在同種培養(yǎng)方式（平鋪和倒置）下誘芽的比例及數量差異不顯著。

本試驗共用了6個甘薯品種，其中有5個可以從根組織上形成芽體，誘導出芽的品種所占比例是83.3%（5/6），初步證明該方法適用性廣，對于絕大多數甘薯品種適用。

2.2 誘導芽的生長指標比較

正常情況下甘薯試管苗轉接莖段培養(yǎng)10 d左右切段處開始愈合，約15 d有不定根或不定根生長點形成，同時植株開始生長，當45 d時植株生長旺盛、葉色嫩綠、葉片肥厚而大，植株高度、葉片數達到最佳生長狀態(tài)。從表2得出：所試驗的6個甘薯品種經過根誘導出的苗在培養(yǎng)45 d后，其株高、莖粗和葉片數均與對照無明顯差異，可用于試管苗擴繁和移栽。

3 討 論

甘薯的組織培養(yǎng)已有不少報道，目前已從塊根[6]、莖段[7-8]、葉片[7，9-10]、葉柄[7，9-10]、子葉[11]等各種外植體誘導出愈傷組織并經體細胞胚胎發(fā)生途徑再生出植株，但芽分化率和植株再生頻率都較低。為探討甘薯組織培養(yǎng)植株再生的新方法，提高芽分化率，本項目組專門研究了不同培養(yǎng)方法對甘薯試管苗根分化的影響。結果表明，根系在培養(yǎng)基內的放置方式對芽誘導數量有顯著影響，倒置放置比平鋪更利于芽的誘導，平均誘芽比例分別是50%和36.1%，倒置放置比平鋪放置方式誘芽率高出13.9個百分點。

在甘薯組織培養(yǎng)過程中，要分化出根十分容易，采用本文方法取分化出的根系倒置培養(yǎng)在無激素添加的MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)，不久便可分化出芽，分化率平均能達到50%以上，最高能達100%，且平均每瓶能形成7個芽。從而可一定程度解決甘薯組織培養(yǎng)植株再生難的問題，尤其是在甘薯原生質體培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、離體抗性篩選等過程中植株分化的難題，加速生物技術在甘薯生產和育種中的應用。

在所試的6個甘薯品種中，有5個可以從根組織上形成芽體，但仍有一個未能誘導出芽，這可能與該品種的基因型有關，可能是因為外植體的內部生長機制與培養(yǎng)基的調節(jié)沒有很好地協(xié)調的結果，即外界調控與內部機制未能協(xié)調。故還需進一步探索適合的培養(yǎng)基、培養(yǎng)方式，以適應于甘薯外植體內部再生機制的表達，用最適的外部環(huán)境來滿足甘薯組織培養(yǎng)植株再生的需要。

參考文獻：

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