溫度對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響

豐 鋒，葉銀芳，葉春海（廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 湛江 524088）

溫度對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響

豐 鋒，葉銀芳，葉春海
（廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 湛江 524088）

為探明溫度對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)及根系活力的影響，以巴西香蕉（Musa paradisiaca）為材料，在人工氣候箱條件下研究溫度對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：SOD活性呈現(xiàn)上升-下降波動(dòng)變化，POD活性先上升，培養(yǎng)15～20 d達(dá)到最高后下降，培養(yǎng)45 d后又緩慢上升，CAT活性整體先下降，培養(yǎng)45 d后上升；在30℃以內(nèi)，隨溫度升高，根系活力逐漸增加，培養(yǎng)20 d后游離脯氨酸含量隨溫度升高而上升，培養(yǎng)50 d開(kāi)始下降，MDA含量先逐漸下降后上升，培養(yǎng)20 d和45 d較低；30℃最適宜香蕉不定芽生長(zhǎng)，此條件下培養(yǎng)25 d根系活力達(dá)最高（11.92 mg /g·h），游離脯氨酸（58.76 μg/g）和MDA含量（7.15 nmol/g）都較低，根莖葉生長(zhǎng)旺盛（苗高5.02 cm、葉數(shù)3.64片、根數(shù)4.63條、根長(zhǎng)4.91 cm），是最適宜移栽的時(shí)間；培養(yǎng)45 d根系活力為2.33 mg/g·h，游離脯氨酸（94.83 μg/g）和MDA含量（9.83 nmol/g）都較低，根莖葉生長(zhǎng)旺盛（苗高6.15 cm、葉數(shù)4.97片、根數(shù)6.01條、根長(zhǎng)6.06 cm），是次適宜移栽的時(shí)間。30℃最適宜香蕉不定芽的生長(zhǎng)，培養(yǎng)25 d是最適宜移栽的時(shí)間。

香蕉試管苗；抗氧化酶；根系活力；游離脯氨酸；丙二醛

豐鋒，葉銀芳，葉春海. 溫度對(duì)香蕉不定芽生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（7）：25-30.

香蕉是嶺南四大佳果之一，也是世界上進(jìn)出口貿(mào)易量最大的水果。在香蕉產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，種苗的生產(chǎn)至關(guān)重要，目前國(guó)內(nèi)外大多采用組培快繁進(jìn)行工廠化繁殖。與傳統(tǒng)吸芽繁殖相比，香蕉組培快繁能迅速推廣優(yōu)良品種，繁殖系數(shù)高，周期短，生長(zhǎng)整齊，收獲一致，有利于集約化經(jīng)營(yíng)和商品化生產(chǎn)［1］。當(dāng)前對(duì)香蕉試管苗的研究主要集中在培養(yǎng)基激素配比和環(huán)境因子上［1-3］，生理生化和細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)方面的研究還很少。Andrea等［4］認(rèn)為在生根培養(yǎng)中，根數(shù)、葉數(shù)和根長(zhǎng)是衡量香蕉組培苗能否假植的3個(gè)重要指標(biāo)。試管苗根的質(zhì)量直接影響移栽成活率和試管苗移栽后的生長(zhǎng)發(fā)育，而試管苗根的生長(zhǎng)發(fā)育與培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件等多種因素有關(guān)［5］。CAT活性、SOD活性、POD活性、根系活力、脯氨酸含量和丙二醛（MDA）含量等可間接反映根的質(zhì)量［6-8］。本文研究了香蕉不定芽在不同溫度下生根培養(yǎng)過(guò)程中CAT活性、SOD活性、POD活性、根系活力、脯氨酸含量、MDA含量的變化，以期找到香蕉不定芽的最佳培養(yǎng)條件和培養(yǎng)時(shí)間，培育優(yōu)質(zhì)壯苗，適時(shí)移栽或延長(zhǎng)香蕉生根苗的貨架期，為工廠化規(guī)范化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試品種為巴西蕉，香蕉第7代不定芽，由廣東海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所提供。試驗(yàn)于2012年1～10月在廣東海洋大學(xué)植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1生根培養(yǎng) 將長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的不定芽（株高1.5～2 cm、莖粗0.2～0.3 cm）轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基（1/2MS+IBA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+KT 0.5 mgL+少量活性碳+糖15 g/L+瓊脂5.5 g/L）中，置于氣候培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)箱設(shè)置4個(gè)溫度梯度（20、25、30、35℃），光照強(qiáng)度8.75 μmol/ m2·s，10 h/d。每個(gè)處理60瓶，每瓶6～8個(gè)不定芽。

1.2.2形態(tài)、生理指標(biāo)及分析方法 每隔3 d觀察1次，記錄香蕉不定芽的形態(tài)變化；從培養(yǎng)10 d開(kāi)始，每隔5 d隨機(jī)取5瓶，共30株苗，分兩組統(tǒng)計(jì)葉數(shù)和根數(shù)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗（距根莖交界部位5～6 mm處），用直尺測(cè)量根長(zhǎng)、株高。取倒數(shù)1～3葉混勻，測(cè)定SOD、CAT、POD活性以及游離脯氨酸、MDA含量［9-12］，取根尖（1 cm）部分測(cè)定根系活力（TTC法）［13］。采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重差異比較。

2 結(jié)果與分析

2.1溫度對(duì)香蕉不定芽根系生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，25、30℃處理香蕉不定芽接種3 d開(kāi)始生根，接種6 d后生根率達(dá)50%，接種10 d后生根率超過(guò)80%；20℃處理接種5 d開(kāi)始生根，接種10 d生根率達(dá)50%；35℃處理不生根。20℃處理香蕉不定芽的根多為主根，根較短、少，伸長(zhǎng)緩慢；25、30℃處理的根白色粗壯，伸長(zhǎng)較快，主根和須根均較多，接種40 d后30℃處理的根大部分中間斷開(kāi)，近根尖部分變褐，25℃處理的根少部分易斷，根尖變褐；20℃處理的根粗壯，呈白色。所有處理均開(kāi)始長(zhǎng)出根毛。

不同溫度處理下不同培養(yǎng)時(shí)期的根數(shù)、根長(zhǎng)變化見(jiàn)圖1和圖2，從圖1、圖2可見(jiàn)在20～30℃范圍內(nèi)，根數(shù)和根長(zhǎng)在培養(yǎng)20 d內(nèi)均直線上升，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，根數(shù)和根長(zhǎng)緩慢增加；根長(zhǎng)隨溫度升高而增加，30℃處理根長(zhǎng)極顯著高于其他處理；培養(yǎng)15～35 d內(nèi)，25℃處理根長(zhǎng)極顯著高于20℃處理，培養(yǎng)40 d后25℃處理根長(zhǎng)顯著高于20℃處理；25℃處理香蕉不定芽根數(shù)最多，顯著高于其他處理。

圖1 溫度對(duì)香蕉不定芽根數(shù)的影響

圖2 溫度對(duì)香蕉不定芽根長(zhǎng)的影響

2.2溫度對(duì)香蕉不定芽株高和葉數(shù)的影響

從圖3、圖4可以看出，溫度過(guò)高（35℃）或過(guò)低（20℃）均不利于香蕉不定芽長(zhǎng)高和長(zhǎng)葉，25、30℃處理株高和葉數(shù)極顯著高于20、35℃處理，35℃處理香蕉不定芽幾乎不長(zhǎng)高，多為蓮座葉，培養(yǎng)25 d內(nèi)30℃處理株高極顯著高于25℃處理，培養(yǎng)30 d后差異不顯著；30℃范圍內(nèi)，隨著溫度提高和培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，株高和葉數(shù)逐漸增加。30℃處理培養(yǎng)25 d內(nèi)株高直線上升，培養(yǎng)20～35 d葉數(shù)增加最快；25℃處理培養(yǎng)30 d內(nèi)株高直線上升，培養(yǎng)20～30 d葉數(shù)增加最快，之后均緩慢增加；20℃處理培養(yǎng)35 d前株高增加緩慢，之后才開(kāi)始快速增加。

圖3 溫度對(duì)香蕉不定芽株高的影響

圖4 溫度對(duì)香蕉不定芽葉數(shù)的影響

2.3溫度對(duì)香蕉不定芽抗氧化酶活性的影響

2.3.1SOD活性 所有處理的香蕉不定芽培養(yǎng)25 d SOD活性最強(qiáng)，之后除20℃處理SOD活性波動(dòng)較小外，其他處理波峰波谷交替出現(xiàn)，活性呈“上升-下降-上升-下降-上升-下降”的變化趨勢(shì)，培養(yǎng)10、20、25、45、60 d處理間差異均極顯著（圖5）。

圖5 溫度對(duì)香蕉不定芽SOD活性的影響

2.3.2POD活性 由圖6可知，20、35℃處理的香蕉不定芽POD活性極顯著高于25、30℃處理。從培養(yǎng)10 d起，所有處理的POD活性逐漸上升，20、25℃處理香蕉不定芽POD活性在培養(yǎng)20 d最高，30、35℃處理香蕉不定芽POD活性在培養(yǎng)15 d最高，之后均逐漸下降，培養(yǎng)45 d后又開(kāi)始緩慢上升。

圖6 溫度對(duì)香蕉不定芽POD活性的影響

2.3.3CAT活性 圖7顯示，35℃處理香蕉不定芽CAT活性極顯著低于其他處理，培養(yǎng)30 d后CAT活性隨溫度升高而下降，培養(yǎng)45 d后活性逐漸升高，30、35℃處理的CAT活性極顯著低于20、25℃處理。20℃處理香蕉不定芽的CAT活性在培養(yǎng)15、30 d都出現(xiàn)高峰，隨后下降；25℃處理的CAT活性在培養(yǎng)10～25 d稍微下降，在培養(yǎng)30 d出現(xiàn)高峰，隨后下降；30℃處理的CAT活性在培養(yǎng)15 d出現(xiàn)高峰，隨后下降；35℃處理的CAT活性在培養(yǎng)10～20 d稍微下降，在培養(yǎng)25 d出現(xiàn)高峰，隨后下降。

圖7 溫度對(duì)香蕉不定芽CAT活性的影響

2.4溫度對(duì)香蕉不定芽根系活力的影響

從圖8可以看出，在30℃以內(nèi)，隨著溫度升高，香蕉不定芽的根系活力逐漸增加；培養(yǎng)40 d內(nèi)處理間差異極顯著。20℃處理的根系活力逐漸上升，25℃處理的根系活力緩慢上升、至培養(yǎng)45 d后又逐漸下降，30℃處理的根系活力培養(yǎng)20 d急劇上升，培養(yǎng)25 d達(dá)到最大值，然后急劇下降，培養(yǎng)40 d后又逐漸上升。

圖8 溫度對(duì)香蕉不定芽根系活力的影響

2.5溫度對(duì)香蕉不定芽游離脯氨酸含量的影響

圖9 溫度對(duì)香蕉不定芽游離脯氨酸含量的影響

由圖9可知，在30℃以內(nèi)，香蕉不定芽培養(yǎng)20 d后游離脯氨酸含量隨溫度升高而上升，各處理間差異極顯著；培養(yǎng)10 d起，所有溫度處理的香蕉不定芽游離脯氨酸含量均下降，在培養(yǎng)15～60 d，20、25℃處理香蕉不定芽游離脯氨酸含量均平緩上下波動(dòng)，35℃處理培養(yǎng)30 d達(dá)到高峰，隨后平緩上下波動(dòng)，直至培養(yǎng)50 d開(kāi)始下降，趨于平緩。

2.6溫度對(duì)香蕉不定芽MDA含量的影響

培養(yǎng)30 d后，所有處理間差異不顯著。從培養(yǎng)10 d起，除35℃處理外，其他處理香蕉不定芽的MDA含量均下降，在培養(yǎng)20 d最低，之后逐漸上升，直到培養(yǎng)45 d MDA含量稍下降，培養(yǎng)50 d MDA含量上升，之后逐漸下降；35℃處理香蕉不定芽MDA含量在培養(yǎng)20 d達(dá)最高（圖10）。

圖10 溫度對(duì)香蕉不定芽MDA含量的影響

3　結(jié)論與討論

根系活力泛指根的吸收與合成能力，根的生長(zhǎng)情況和活力水平直接影響地上部營(yíng)養(yǎng)狀況及產(chǎn)量水平，根系活力大小在一定程度上反映了作物吸收養(yǎng)分能力的強(qiáng)弱，一般情況下，根系活力越高，吸收養(yǎng)分能力越強(qiáng)，根系的生活力與定植成活率有相關(guān)關(guān)系，是反映容器苗質(zhì)量的主要指標(biāo)［13-14］。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，香蕉不定芽的根數(shù)、根長(zhǎng)在培養(yǎng)20 d內(nèi)、株高在培養(yǎng)25 d內(nèi)、葉數(shù)在培養(yǎng)30 d內(nèi)均直線增加，之后增加緩慢。香蕉不定芽SOD活性在培養(yǎng)25 d出現(xiàn)波峰，培養(yǎng)50 d出現(xiàn)波谷；POD活性在培養(yǎng)25 d出現(xiàn)波峰，培養(yǎng)45 d最低，之后逐漸增加；CAT活性在培養(yǎng)15 d出現(xiàn)波峰，培養(yǎng)30 d后開(kāi)始下降，培養(yǎng)45 d最低，之后快速增加。30℃處理香蕉不定芽根系活力在培養(yǎng)25 d最高，之后逐漸下降，其他處理根系活力在培養(yǎng)40 d后緩慢上升；30℃處理脯氨酸含量極顯著高于其他處理；35℃處理MDA含量在培養(yǎng)20 d出現(xiàn)波峰，其他處理在培養(yǎng)20 d和45 d出現(xiàn)波谷，之后快速增加?？梢?jiàn)，在轉(zhuǎn)接后培養(yǎng)15 d內(nèi)，香蕉不定芽的CAT活性不斷增加，培養(yǎng)20 d內(nèi)POD活性逐漸增加，MDA含量、脯氨酸含量逐漸下降，根數(shù)、根長(zhǎng)直線增加，培養(yǎng)25 d內(nèi)SOD活性逐漸增加，根系活力逐漸增加，株高直線增加，培養(yǎng)30 d內(nèi)葉數(shù)直線增加。

SOD、POD、CAT等抗氧化酶類是植物中重要的抗氧化系統(tǒng)，對(duì)細(xì)胞的分化有促進(jìn)作用［15］。SOD、POD、CAT可清除代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧，其中SOD是抗氧化防御體系的關(guān)鍵酶，可將歧化成H2O2和O2，而CAT和POD可以把H2O2轉(zhuǎn)變成H2O［16］。SOD和CAT或POD共同作用可以清除植物體內(nèi)具有潛在危險(xiǎn)的和H2O2，從而最大程度減少活性氧的形成。MDA是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，其含量反映了細(xì)胞膜脂過(guò)氧化水平，反映植物遭受逆境傷害的程度［17］。游離脯氨酸的積累指數(shù)與植物的抗逆性有關(guān)，可作為植物抗逆性的一項(xiàng)生理生化指標(biāo)［4］。

根據(jù)培養(yǎng)過(guò)程根數(shù)、根長(zhǎng)、根系活力、株高、葉數(shù)等變化，可見(jiàn)光照強(qiáng)度沒(méi)有顯著影響，25～30℃是最適宜香蕉不定芽生根的溫度。在此條件下，根據(jù)SOD、POD、CAT活性變化可見(jiàn)，培養(yǎng)初始階段（25 d內(nèi)）CAT活性最先上升（15 d），接著是POD活性上升（20 d），然后SOD活性上升（25 d），隨之游離脯氨酸含量降低（15～20 d），MDA含量降低（15～20 d），有效地修復(fù)了切分損傷，根系活力增加并達(dá)到最高（25～30 d），根系數(shù)量和長(zhǎng)度迅速增加（20 d內(nèi)），株高（25 d內(nèi)）和葉數(shù)（35 d內(nèi)）迅速增加，培養(yǎng)25 d是最適宜香蕉試管苗移栽的時(shí)間；隨葉數(shù)增加趨緩（30 d）、葉色逐漸變綠、光合作用逐漸增強(qiáng)，根毛出現(xiàn)，根系活力逐漸增加（40 d），但因環(huán)境密閉，CO2供應(yīng)不足，葉片逐漸變黃衰老，培養(yǎng)后期（60 d內(nèi)），SOD、CAT活性培養(yǎng)50 d最低、培養(yǎng)55 d最高，POD活性培養(yǎng)45 d最低，之后逐漸增加，游離脯氨酸、MDA含量培養(yǎng)50 d最高、培養(yǎng)55 d最低，根系活力培養(yǎng)40 d后開(kāi)始逐漸增加?？梢?jiàn)，培養(yǎng)后期階段，培養(yǎng)55 d是較適宜的移栽時(shí)間。

綜上可知，在香蕉試管苗生根培養(yǎng)過(guò)程中，30℃最適宜香蕉試管苗的生長(zhǎng)，此條件下培養(yǎng)25 d時(shí)根系活力達(dá)到最高值11.92 mg /g·h，游離脯氨酸（58.76 μg/g）和MDA含量（7.15 nmol/g）均較低，根莖葉生長(zhǎng)旺盛（苗高5.02 cm、葉數(shù)3.64 片、根數(shù)4.63 條、根長(zhǎng)4.91 cm），是最適宜移栽的時(shí)間；培養(yǎng)45 d時(shí)根系活力（2.33 mg /g·h）較高，游離脯氨酸（94.83 μg/g）和MDA含量（9.83 nmol/g）均較低，根莖葉生長(zhǎng)旺盛（苗高6.15 cm、葉數(shù)4.97 片、根數(shù)6.01 條、根長(zhǎng)6.06 cm），是次適宜移栽的時(shí)間。

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（責(zé)任編輯 張輝玲）

Effects of different temperatures on growth and root antioxidant enzyme activities of banana adventitious bud

FENG Feng，YE Yin-fang，YE Chun-hai
（College of Agriculture，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

To clear the effects of temperature on the growth of banana adventitious bud and its root activity，taking ‘Brazil’ banana （Musa paradisiaca） as materials in the artificial climate chamber conditions. The results showed that SOD activity first increased and then decreased. POD activity first elevated and reached the highest in the 15-20 d，and then declined and slowly improved after 45 d. CAT activity first fell and increased after 45 d. At 30℃，with the increase of temperature，root activity gradually increased and the free proline content after 20 d rose and began to drop at the 50th d. MDA content decreased gradually and then increased，was lower at the 20th d and the 45th d. Banana adventitious bud grew best at 30℃. At the 25th day under this condition，the root activity reached the highest （11.92 mg /g·h），the contents of free praline （58.76 μg/g） and MDA （7.15 nmol/g） were low，and vigorous growing plantlets （height 5.02 cm，leaf numbers 3.64，root numbers 4.63±0.06，root length 4.91 cm） were most suitable for transplanting. At the 45th day under this condition，the root activity reached higher （2.33 mg /g·h），the contents of free praline （94.83 μg/g） and MDA （9.83 nmol/g） were low，and vigorous growing plantlets （height 6.15 cm，leaf numbers 4.97，root numbers 6.01，root length 6.06 cm） were suitable for transplanting. The results suggested that 30℃ was most suitable for the growth of banana adventitious bud and the most suitable time for transplanting was to train for 25 days.

banana plantlet； antioxidant enzyme； root activity； free proline； MDA

S668.1

A

1004-874X（2016）07-0025-06

2016-02-25

國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐教學(xué)基地項(xiàng)目；廣東省高等學(xué)校本科特色專業(yè)、專業(yè)綜合改革、試點(diǎn)專業(yè)項(xiàng)目；廣東省重大科技專項(xiàng)（2012A020200009，2013B020201004）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（0909354）

豐鋒（1969-），男，教授，E-mail：ff1703@126.com