環(huán)境脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

洪森榮，胡文韜，鄧小艷，聶鳳琴

（上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西上饒 334001）

黃獨(dú)（Dioscorea bulbiferaL.）為薯蕷科薯蕷屬植物，是世界廣布種，其肉質(zhì)塊莖性平味苦，具有散結(jié)消癭、清熱解毒、涼血降火的功效，臨床上常常用于治療甲狀腺腫大、抗腫瘤、抗炎、抗病毒等[1]。大量研究表明，環(huán)境脅迫（如干旱、鹽和重金屬等）能刺激植物次生代謝產(chǎn)物的積累和釋放，這些次生代謝產(chǎn)物可能更有利于植物種質(zhì)的離體保存[2-5]。因此，開展環(huán)境脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存影響的研究十分必要和迫切。國內(nèi)對黃獨(dú)組織培養(yǎng)的研究進(jìn)行較少，而關(guān)于環(huán)境脅迫對其生長發(fā)育的影響尚未見報(bào)道。

本試驗(yàn)利用植物組織培養(yǎng)的方法研究了干旱、鹽和重金屬（銅）等環(huán)境脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響，以期為黃獨(dú)的大田栽培生產(chǎn)和種質(zhì)離體保存提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

黃獨(dú)試管苗由上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院

植物組織培養(yǎng)室提供。

1.2 黃獨(dú)試管苗的環(huán)境脅迫和離體保存

以切取的黃獨(dú)脫毒苗的帶芽莖段（1.0～1.5 cm）為試驗(yàn)材料，進(jìn)行試管苗的環(huán)境脅迫研究。環(huán)境脅迫涉及干旱、鹽和重金屬（銅）等。模擬干旱脅迫試驗(yàn)中，聚乙二醇6000（PEG）濃度設(shè)置為 0，15%，25%，30%；鹽脅迫試驗(yàn)中，Na2SO4質(zhì)量濃度梯度設(shè)置為 0，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L；重金屬脅迫試驗(yàn)中，CuCl2質(zhì)量濃度梯度設(shè)置為0，0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L。以上處理培養(yǎng)基均采用MS＋KT 2.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L，所用瓊脂和蔗糖含量均為7.5，30 g/L，pH值5.8～6.0。培養(yǎng)條件為：光強(qiáng)1 000～2 000 lx；光照時(shí)間12 h/d；溫度（25±1）℃；濕度80%～85%。在30 d時(shí)統(tǒng)計(jì)黃獨(dú)試管苗的芽數(shù)、根數(shù)、株高。在180 d時(shí)統(tǒng)計(jì)各處理組黃獨(dú)帶芽莖段的成活數(shù)，計(jì)算成活率。

成活率=每處理組黃獨(dú)試管苗帶芽莖段的成活數(shù)/每處理組黃獨(dú)試管苗帶芽莖段總接種數(shù)×100%。每試驗(yàn)重復(fù)3次，數(shù)據(jù)取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

從表1可以看出，PEG濃度為15%，25%和30%時(shí)，黃獨(dú)帶芽莖段的再生芽數(shù)、根數(shù)以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明PEG對黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育具有抑制作用，且與其質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。PEG雖然可抑制黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育，卻有利于黃獨(dú)離體保存后成活率的提高，且隨著PEG濃度增加，成活率提高；但當(dāng)PEG濃度超過25%時(shí)，成活率開始下降。因此，黃獨(dú)種質(zhì)離體保存最佳的PEG濃度為25%。

表1 干旱脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

2.2 鹽脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

從表2可以看出，Na2SO4質(zhì)量濃度為0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L時(shí)，黃獨(dú)帶芽莖段的再生芽數(shù)、根數(shù)以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明Na2SO4對黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育具有抑制作用，且與其質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。Na2SO4雖然可抑制黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育，卻有利于黃獨(dú)離體保存后成活率的提高，且隨著Na2SO4質(zhì)量濃度增加，成活率提高；但當(dāng)Na2SO4質(zhì)量濃度超過2.0 g/L時(shí)，成活率開始下降。因此，黃獨(dú)種質(zhì)離體保存最佳的Na2SO4質(zhì)量濃度為2.0 g/L。

表2 鹽脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

2.3 銅脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

從表3可以看出，CuCl2質(zhì)量濃度為0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L時(shí)，黃獨(dú)帶芽莖段的再生芽數(shù)、根數(shù)以及株高與對照相比，均有顯著性差異。說明CuCl2對黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育具有抑制作用，且與其質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。CuCl2雖然可以抑制黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育，卻有利于黃獨(dú)離體保存后成活率的提高，且隨著CuCl2質(zhì)量濃度增加，成活率也提高；但當(dāng)CuCl2質(zhì)量濃度超過0.8 g/L時(shí)，成活率開始下降。因此，黃獨(dú)種質(zhì)離體保存最佳的CuCl2質(zhì)量濃度為0.8 g/L。

表3 銅脅迫對黃獨(dú)帶芽莖段生長發(fā)育和離體保存的影響

3 結(jié)論與討論

植物受到環(huán)境脅迫時(shí)，其體內(nèi)生理活動與代謝物質(zhì)都會發(fā)生相應(yīng)的變化。大量研究表明，環(huán)境脅迫會導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生和清除的不平衡，從而出現(xiàn)活性氧自由基的大量積累，并由此引發(fā)和加劇細(xì)胞的膜脂過氧化，對植物造成傷害[6-7]，抑制植物的生長發(fā)育，雖然植物生長發(fā)育遲緩，卻有利于植物種質(zhì)的離體保存。植物種質(zhì)資源保存研究對于保護(hù)生物多樣性及優(yōu)良種質(zhì)保存意義重大[8]。限制生長的離體保存是較為有效的新型種質(zhì)保存方法，是以組織培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過改變培養(yǎng)條件，如在培養(yǎng)基中加入化學(xué)物質(zhì)或采用一些物理方法，限制或延緩培養(yǎng)物的生長，使組織或細(xì)胞的生長盡量緩慢（但不死亡或者少量死亡），從而達(dá)到延長繼代培養(yǎng)的保存方法[9]。本研究表明，干旱、鹽和重金屬（銅）等環(huán)境脅迫均可抑制黃獨(dú)帶芽莖段的生長發(fā)育，提高其離體保存后的成活率；其中，黃獨(dú)種質(zhì)離體保存最佳的PEG，Na2SO4和CuCl2濃度分別為25%，2.0 g/L，0.8 g/L。本試驗(yàn)為進(jìn)一步進(jìn)行黃獨(dú)種質(zhì)資源的長期保存研究積累了經(jīng)驗(yàn)，為建立黃獨(dú)優(yōu)良種質(zhì)資源離體保存庫奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

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