生姜组培苗的高效快繁技术体系研究_李歆.pdf

生姜组培苗的高效快繁技术体系研究 李歆 宋仁凡 侯娟娟 赵易 魏英豪 符浩 宋星坤 邓学儒 罗亚东 王仁睿 西南科技大学生命科学与农林学院 四川绵阳 雅安市名山区农业农村局 四川雅安 乐山市乐福生物科技有限责任公司 四 川乐山 江油市农业农村局 四川江油 摘要 以生姜 组培苗为试材 通过严格控制继代培养和茎节诱导 个阶段组培苗的苗龄 切割长度和茎节大小 分别 调查限定 种参数后对增殖效果和茎节萌发率的影响 筛选出最佳因素 建立一套适用于生姜组培苗的高效快繁技术体系 结果表明 为最佳继代苗龄 组培苗最佳切割长度为 增殖系数为 不定芽数为 个 苗龄组培苗的不定芽诱导率最高 的茎节长度最适宜用于茎节诱导 时发芽率达 该研究为生姜组培苗的工厂化快繁提供了技术支撑 关键词 生姜 高效 快繁体系 茎节诱导 中图分类号 文献标识码 文章编号 开放科学 资源服务 标识码 基金项目 四川自然科学基金项目 四川省高等教育 人才培养质量和教学改革项目 作者简介 李歆 男 四川内江人 硕士研究生 研究方向 园 艺植物生物技术 通信作者 副教授 博士 从事园艺植 物生物技术研究 收稿日期 生姜 隶属姜科姜属多年生宿根草本 植物 世界粮农组织 数据显示 中国 印度 泰国 秘鲁等是生姜的主要生产国 这些国家的栽培面积和总产量 占世界总量的 以上 我国作为生姜生产 消费和出口大 国 广东 浙江 湖南 四川 山东等为主要种植省份 年 统计数据表明 中国生姜生产面积为 万 总产量为 万 生姜用途广泛 因其特殊香味 是常用的蔬菜 和调味品 其根茎可入药 具有解表散寒 化痰止咳的功效 常用于治疗风寒感冒 胃寒呕吐等症状 同时也是医药工 业的重要原料 对霍乱 疗外伤 治眼肿牙痛 解疟疾寒热往 来 止冷痢等均有一定疗效 由于生姜不开花或很少开花 有性繁殖困难 生产上常 通过块茎进行繁殖 但此方式存在繁殖系数低 速度慢等问 题 而组织培养技术具有繁殖系数高 品种遗传稳定性 高 不受季节和自然条件限制等优点 可实现种苗的大批量 生产 目前 生姜组织培养的研究主要围绕利用块茎或根 茎灭菌来建立无菌体系展开 着重考察最佳消毒时间和浓 度 筛选各阶段最佳培养基 以及探究丛生芽和不定根生长 及分化的最优激素浓度组合 进而建立快繁体系 部分 研究通过茎尖 和茎节 等外植体诱导不定芽并结合增殖 建立快繁体系 然而 生姜工厂化快繁生产过程中 因操作 者存在随意选择不同苗龄组培苗 随意切割组培苗长度等不 规范操作 导致组培苗生长状态参差不齐 整齐度欠佳 质量 较差 繁殖速度慢等问题 严重影响快繁效果 据报道 限定 组培苗生产参数能够降低人为误差 使植物生长速度趋于一 致 提高繁殖效率 加速植物育种和改良过程 因此 对生姜 组培各阶段展开研究 严格控制相关关键参数 建立生姜高 效的快繁技术体系在实际生产和科研中迫在眉睫 笔者主要参考 等 以茎节诱导不定芽为核心的 快繁技术体系 但该体系在继代培养和茎节诱导 个阶段对 苗龄 组培苗切割长度等因素展开研究 极易出现种苗生长 状态不一致 萌芽速度慢等现象 通过严格控制生姜组培苗 的苗龄 切割长度和茎节大小 分别调查限定 种参数后对 增殖效果和茎节萌发率的影响 建立一套适用于生姜组培苗 的高效快繁技术体系 旨在为生姜工厂化育苗提供数据支 撑 也可对姜科其他属植物的组培苗生产起到指导作用 材料与方法 试验材料 试验材料生姜 犍为麻柳姜 组培苗由乐山 市乐福生物科技有限公司提供 继代培养基为 茎节诱导不定芽培养基为 培养基中添加蔗糖 琼脂 培养温度 光照强度 光照周期 试验方法 继代阶段相关指标的筛选 继代试验于 年 安徽农业科学 月进行 组培苗的切割长度是指基部到顶芽的距离 设 置 个水平 苗龄设 个水平 每个处理 选用 个样本 次重复 继代培养 后分别调查种苗 的增殖系数 不定芽数 筛选最佳切割长度和苗龄 增殖系 数 瓶苗在一个继代周期形成的有效苗数 接种总苗数 试 验处理见表 表 继代阶段切割长度和苗龄的试验组合设计 切割长度 苗龄 茎节诱导不定芽阶段相关指标的筛选 茎节诱导不 定芽试验于 年 月至 年 月进行 苗龄设置 个 水平 茎节长度设 个水平 每个处理 选用 个样本 次重复 茎节诱导阶段每天调查不定芽诱 导率 筛选最佳苗龄和茎节长度 不定芽诱导率 长出的 不定芽数 接种茎节数 试验处理见表 表 茎节诱导不定芽阶段苗龄和茎节长度的试验组合设计 苗龄 茎节长度 数据分析 继代试验和茎节诱导不定芽试验数据采用 进行双因素方差分析 数据为平均值 标准误差 采用 进行制图 结果与分析 不同切割长度和苗龄对继代效果的影响 由表 可知 增殖系数和不定芽数最高的组合为 即组培苗切割长 度为 苗龄为 图 增殖系数为 与 差异不显著 显著优于其他处理 种切割长度 下 和 的增殖系数优于 处理 随着切割长度的增 加 处理的增殖系数大于 不定芽数为 个 与 差异不显著 显著优于其他处理 随着苗龄的 增加 处理的增殖系数和不定芽数优于 和 说明 苗龄有利于增殖和诱导不定芽 切割长度和苗龄对增 殖系数和不定芽数的影响极显著 表 表 不同苗龄和切割长度对组培苗继代生长的影响 处理 增殖系数 不定芽数 个 注 同列不同小写字母表示不同处理间差异显著 表 生姜组培苗增殖系数的方差分析 变异来源 平方和 自由度 均方 值 显著性 苗龄 切割长度 误差 总计 不同诱导时间下不同苗龄和茎节长度对不定芽诱导的 影响 对一棵组培苗的茎节进行切取 图 放置于诱导 培养基上培养 图 由表 可知 不同组合处理的不定 芽诱导情况不同 组合 苗龄 茎节长度 诱导 时 茎节开始萌芽 图 不定芽诱导率达 高于其他处理 组合不定芽诱导率为 时 组 合的不定芽诱导率达 不定芽生长良好 图 时 和 的不定芽诱导率达 随着时间的增加 各处理的不定芽诱导率逐渐提高 时 除 外 所有组 合的不定芽诱导率均达 由此可知 苗龄 茎节长度 组合为最佳处理 苗龄 茎节长度对不定 芽诱导的影响极显著 表 卷 期 李歆等 生姜组培苗的高效快繁技术体系研究 表 生姜组培苗不定芽数的方差分析 变异来源 平方和 自由度 均方 值 显著性 苗龄 切割长度 误差 总计 注 同列不同小写字母表示不同处理间差异显著 表 不同诱导时间下不同苗龄和茎节长度的不定芽诱导率对比 诱导天数 处理组合 不定芽诱导率 诱导天数 处理组合 不定芽诱导率 诱导天数 处理组合 不定芽诱导率 注 同列不同小写字母表示不同处理间差异显著 安徽农业科学 年 表 生姜组培苗不定芽诱导率的方差分析 变异来源 平方和 自由度 均方 值 显著性 苗龄 茎节长度 误差 总计 注 切割为 的组培苗进行继代 继代 后组培苗的状态 生长旺盛 一棵生姜的组培苗 红框为切取的茎节 切取后培养 的 茎节 横截面 诱导 的茎节 长出小芽 诱导 的茎节 完全长出不定芽 图 生姜高效快繁流程 讨论与结论 继代培养是将诱导产生的不定芽 叶 原球茎 愈伤组织 等培养物反复多次重新分割 移植到新鲜培养基或其他培养 基上进一步扩大培养的过程 不同植物的继代苗龄不 同 效果不同 因此筛选出最佳继代苗龄可以加快繁殖速度 毕海林等 在蓝莓快繁试验中筛选出最佳继代苗龄为 成晓华等 在草莓组培苗 甜查理 和 红颜 根系发育影响 因子研究中得到 继代苗龄的组培苗 其生根数和侧 根数较多 利于根系发育 在继代中 种苗切割长度对继代 效果也有一定的影响 王锴乐等 在怀菊快繁体系及组培 苗分级标准的建立研究中得出种苗切割长度 时 其生 根数为 根长为 显著优于其他切割长度 由此可 见 在继代试验时 筛选出最佳苗龄和种苗切割长度等参数 可极大地加快繁殖速度 提高成活率 该研究结果表明继代 阶段苗龄为 种苗切割长度为 时 其增殖系数和 不定芽数分别为 和 个 优于其他处理 在茎节诱导不定芽的过程中 不同苗龄和茎节切割长度 对不定芽诱导起显著作用 等 研究表明 苗 龄的凤梨茎节在 培养基上经过 的茎节能形成不定芽 等 在丹参茎节不定芽 卷 期 李歆等 生姜组培苗的高效快繁技术体系研究 诱导及植株再生研究中发现每个茎节包含 个腋芽 为 其萌发率最高为 等 报道 个节 的不定芽诱导率为 形成 个芽 高于 个节 和 个节 刘成才等 研究表明 个 茎节 在 的培养 基上 不定芽诱导率为 该研究在 等 和刘成 才等 的基础上 增加了不同苗龄 茎节不同长度和不同天 数的萌发情况调查 结果表明 最适合诱导不定芽的苗龄为 最佳茎节长度为 第 天茎节诱导率为 目前生姜组织培养相关研究集中在以块茎 姜芽或茎尖 为外植体材料建立无菌体系 筛选不同的植物激素配比来诱 导不定芽 并进行增殖和生根 等 报道生姜块茎在 次氯酸钠溶液中有效灭菌 灭菌率达 为最佳增殖培养基 不定芽数最高为 个 杨松 宸等 对六盘水小黄姜脱毒快繁技术及遗传变异研究表 明 以姜芽为外植体 用 乙醇处理 升汞处理 存活率为 灭菌率为 为最佳培养基 丛生芽为 个 不定根为 条 部分研究报道了生姜茎节诱导不定芽的方式 与根茎催 芽 剥取茎尖相比 有效避免了易污染 周期长 效率低等问 题 极大地缩短繁殖周期 降低变异风险 可为脱毒提供大量 的茎尖 等 采用生姜茎节诱导不定芽 再结合筛选 增殖培养基 提高生姜的增殖效率 刘成才等 采用茎节诱 导不定芽的方式进行 犍为麻柳姜 二次茎尖脱毒和复壮研 究 后开始萌发不定芽 后不定芽长至 不定芽诱导率达 在生姜快繁体系中 容易出现种苗生长状态不一致 萌 芽速度慢等现象 王少铭等 对贵州生姜组培脱毒快繁体 系进行研究 以 苗龄的组培苗为对象调查不定芽的诱导 数量 发现不定芽萌芽较缓慢 萌芽率为 刘成才 等 采用茎节诱导不定芽的方式 开始萌发不定芽 时不定芽完全长出 该研究从继代阶段进行限定操作 当不 定芽诱导阶段苗龄达 时 选取 的茎节 第 天 不定芽诱导率为 极大地提高了诱导效率 缩短了繁殖 周期 该研究通过在继代和不定芽诱导 个阶段 对生姜组培 苗的切割长度 苗龄 茎节长度等参数进行限定操作 设计双 因素水平试验 筛选出最佳苗龄 切割长度和茎节长度 使得 组培苗生长速度更快 生长状态更统一 出芽也更迅速 从而 建立了高效的生姜组培苗快繁技术体系 满足了育苗的 需求 参考文献 吕金丽 吕树鸣 张冬莲 等 水城小黄姜 芽茎尖组培脱毒与快繁体系 的建立 分子植物育种 纪晟莹 曾晓娟 谢运河 等 中国生姜产业国际市场竞争力分析 年 中国瓜菜 国家药典委员会 中华人民共和国药典 北京 中国医药科技出版 社 尚小红 周生茂 文俊丽 等 生姜组织培养的影响因子 北方园艺 唐链 田爽琪 植物组织培养技术的应用进展 现代园艺 薛寒青 生姜芽尖组织培养技术的研究 安徽农业科学 静一 雷开荣 陈旭 等 生姜组培快繁技术优化研究 南方农业 刘成才 苏仕林 邓学儒 等 犍为麻柳姜 二次茎尖脱毒及复壮 植物生理学报 骆娜 张小霞 杨丽娇 等 不同光质对珊瑚姜组培苗生长的影响 热带作物学报 孙刚 郑文刚 乔晓军 等 植物组培继代培养机器人研究进展与展望 北方园艺 毕海林 木永青 杨正松 等 蓝莓 绿宝石 组织培养和快速繁殖技术 研究 江西农业学报 成晓华 杜国强 师校欣 甜查理和红颜草莓组培苗根系发育影响因子 分析 江苏农业科学 王锴乐 纪宝玉 裴莉昕 等 怀菊快繁体系及组培苗分级标准的建立 北方园艺 杨松宸 赵德刚 赵懿琛 六盘水小黄姜脱毒快繁技术及遗传变异研究 分子植物育种 王少铭 罗莉斯 侯颖辉 等 贵州生姜组培脱毒快繁体系的建立 贵州农业科学 安徽农业科学 年