生姜組織培養(yǎng)技術(shù)研究進(jìn)展

楊小麗，胡振興，高龍梅，李 薇，張 玲，賈薈芹，劉小英

(四川省達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 達(dá)州 635000)

生姜組織培養(yǎng)技術(shù)研究進(jìn)展

楊小麗，胡振興，高龍梅，李 薇，張 玲，賈薈芹，劉小英

(四川省達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 達(dá)州 635000)

主要對生姜組織培養(yǎng)技術(shù)的研究進(jìn)行分析與總結(jié)，探討現(xiàn)有的生姜組培技術(shù)類型及特點，為進(jìn)一步開展生姜組織培養(yǎng)工作提供理論參考。

生姜；組織培養(yǎng)；快速繁育；技術(shù)

生姜是姜科姜屬的多年生草本植物，一年生蔬菜，同時具有食用和藥用價值，因此在日常食品與藥品領(lǐng)域都有很大需求。作為香辛料類調(diào)味品之一，生姜的獨特風(fēng)味不可取代，在很多食品加工過程中都有廣泛應(yīng)用，多年來有著十分優(yōu)良的市場發(fā)展前景。除此之外，生姜還具有容易種植、產(chǎn)量較高、耐貯藏及經(jīng)濟效益佳等優(yōu)點，所以人們對生姜的相關(guān)研究也異常廣泛。隨著近年來生姜的出口市場發(fā)展越來越好，其種植面積也日益增加，傳統(tǒng)的生姜培育方式是地下塊莖類的無性繁殖，這種方法的缺點是繁殖率不高，并且與泥土長期接觸極容易發(fā)生各類病變，很難通過藥物減少此類病變。為了進(jìn)一步提高其產(chǎn)量并提高生姜生長質(zhì)量，不少人開始著手開發(fā)出更多的培養(yǎng)方式，其中使用效果最佳且綜合成本最低的培養(yǎng)方式是組織培養(yǎng)法。

自生姜組織培養(yǎng)快速繁育技術(shù)應(yīng)用以來，該技術(shù)在不斷發(fā)展與優(yōu)化的過程中也日益成熟，與其相關(guān)的研究成果也十分豐富。從現(xiàn)有的相關(guān)研究進(jìn)展來看，研究核心主要集中在外植體的選擇、外植體的消毒、培養(yǎng)基的選擇、煉苗與移栽技術(shù)以及生姜組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景和需要解決的主要問題等方面。

1 外植體的選擇

各類植物的不同組織對離體培養(yǎng)會產(chǎn)生不同的響應(yīng)效果，并且不同組織的形態(tài)發(fā)生能力也有很大差異，因此在生姜組織培養(yǎng)與快速繁育技術(shù)中，選擇不同的外植體種類可能會產(chǎn)生差別巨大的培養(yǎng)效果。從現(xiàn)有的研究理論及實踐結(jié)果來看，生姜組織培養(yǎng)技術(shù)中使用的外植體主要包括莖尖分生組織、幼芽、幼莖、葉片及花芽等。

1.1 莖尖分生組織

以當(dāng)前研究成果而言，生姜組織培養(yǎng)中應(yīng)用最多的外植體是莖尖分生組織，特別是對其開展組織培養(yǎng)脫毒研究時基本都選擇莖尖分生組織。薛寒青等人在研究中發(fā)現(xiàn)，將生姜在21～26℃下催芽后切取得到1～2cm的嫩芽，將其沖洗消毒在無菌環(huán)境下取得0.3～1.0mm的莖尖為外植體，在MS培養(yǎng)基內(nèi)培養(yǎng)可得到生姜植株。[1]戴水蓮等人在研究中則通過對生姜莖尖的直接誘導(dǎo)得到愈傷組織，再經(jīng)其分化得到生姜植株，整體年產(chǎn)量可達(dá)到700萬株以上。[2]

1.2 幼芽

梁稱福和張玲等人都曾在研究中以生姜幼芽為外植體接種數(shù)10d后得到愈傷組織，并在100d左右形成明顯的姜芽。[3-4]

1.3 幼莖

易誠在研究中以黃姜為材料進(jìn)行催芽處理，將得到的幼莖切為0.5cm的組織，再于培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，在大概45d后可以得到姜芽。[5]

1.4 葉片

在潘學(xué)峰的研究中提取出生姜嫩株的葉片，經(jīng)消毒后再通過無菌刀將其邊緣和主脈切除，把整個葉片切為邊長為0.5cm的正方形，將其接種至MS+6-BA(0.5mg/L)+2，4-D(0.5mg/L)的培養(yǎng)基內(nèi)，經(jīng)誘導(dǎo)之后得到繁密鮮嫩的愈傷組織，繼續(xù)誘導(dǎo)直至得到姜芽。[6]

1.5 花芽

劉振偉等人專門研究了生姜營養(yǎng)芽、花芽和花藥的組織培養(yǎng)方式，提出從現(xiàn)有的研究成果來看，利用花芽培養(yǎng)生姜的最佳培養(yǎng)基是MS+(10.0mg/L)BAP+(0～0.2mg/L)2，4-D，培養(yǎng)時間為60～90d，從實驗中可以看出利用該條件培養(yǎng)出的70%外植體都形成了營養(yǎng)芽，約26%的外植體被誘導(dǎo)后形成5～25個叢生芽，將這些叢生芽繼續(xù)培養(yǎng)約50d可以得到完整生姜小苗。[7]

在不同環(huán)境或不同培養(yǎng)條件下，即使使用同一生病外植體的相同器官，整體組織培養(yǎng)效果也可能會出現(xiàn)很大差別。實踐得知，幼嫩的外植體更容易在組織培養(yǎng)中取得成功，并且在萬物繁殖旺盛的春季開展生姜組織培養(yǎng)較易成功。

2 外植體的消毒方法

生姜組織培養(yǎng)與快速繁育技術(shù)中采用的外植體消毒方法包括表面消毒、熱處理脫菌消毒、抗生素處理消毒等類，表面消毒就是直接通過自來水沖洗后再分別利用70%酒精、0.1%HgCl2、無菌水消毒30s、15min、5～6次。熱處理脫菌消毒是將生姜種苗在35～38℃下作用5～6周，進(jìn)而達(dá)到病菌逐漸鈍化失活的目的，這一消毒方式相對落后，目前已基本不再使用。在抗生素處理消毒方法中主要是將抗生素與表面消毒結(jié)合起來共同發(fā)揮消毒作用，比如在薛寒青等人的研究中發(fā)現(xiàn)在基本培養(yǎng)基中外加1g/L青霉素10mL、1g/L卡那霉素10mL，姜芽脫菌效果良好，染菌率為0。[1]而陳娟等人在研究中用75%乙醇溶液作用30s+0.1%HgCl10min+1000mg/L硫酸卡那霉素將姜芽浸泡24h，發(fā)現(xiàn)姜芽的污染率下降到18.75%，而出芽率達(dá)到84.38%。[8]而戴水蓮則在研究中發(fā)現(xiàn)通過75%乙醇溶液作用30s+10%NaClO15min+0.1%HgCl10min+50U/L青霉素作用30～60min，能將污染率控制在10%以內(nèi)。[2]

3 培養(yǎng)基選擇

植物組織培養(yǎng)過程中常用的培養(yǎng)基包括MT、MS、B5、SH等，其中生姜組織培養(yǎng)大多使用MS。梁稱福經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，利用1/2MS培養(yǎng)基培養(yǎng)生姜幼苗，比利用MS培養(yǎng)基得到的植株根更加粗壯，并且1/2MS培養(yǎng)基的空白組內(nèi)加入生長素也可以生根，但是得到的根的數(shù)量、長短及粗細(xì)均有差異。[3]鄭永強則在研究中發(fā)現(xiàn)，將誘導(dǎo)培養(yǎng)基中的大量元素提高至2MS之后也能夠有效提高誘導(dǎo)率和根狀莖的平均單球重量。[9]在劉建成的研究中得知，如果將自身長度在5～9cm的生姜莖苗放于以自來水為培養(yǎng)液的培養(yǎng)基中，即使在不滅菌的情況下也能得到超過99.5%的生根率，但是需要的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于MS培養(yǎng)基。[10]

4 煉苗與移栽技術(shù)

通常在生姜幼苗根長達(dá)到2～3cm將其轉(zhuǎn)移至溫室內(nèi)進(jìn)行煉苗栽移。宋正旭等人以平度大姜試管苗為材料完成移栽，發(fā)現(xiàn)其移栽成活率與溫度、煉苗及保溫手段有很大關(guān)系，并且將其遮陰保濕10d，并在生長后期使其處于透光通風(fēng)狀態(tài)時可以得到最高成活率。[11]而鄧年方為了提高生姜組織培養(yǎng)的煉苗移栽成活率，實驗發(fā)現(xiàn)以2∶1的土壤和珍珠巖為移栽基質(zhì)最佳，并且生根時間為25d的生姜組培苗煉苗成活率最高。[12]

5 生姜組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景及需要克服的問題

生姜通過組織培養(yǎng)可以起到快速繁育及改良品質(zhì)的作用，能大大提高其產(chǎn)量與品質(zhì)，縮短生長周期，同時有助于擴大其種植規(guī)模，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在未來生姜種植產(chǎn)業(yè)中有良好應(yīng)用前景。但是由于無性選擇與誘變技術(shù)存在很大的不穩(wěn)定性，其中涉及到細(xì)胞突變及生物篩選等人為難以控制的因素，再加上很多組織培養(yǎng)技術(shù)參數(shù)缺乏良好的系統(tǒng)性與針對性，因此還需要深入解決這些問題，開發(fā)出更具實用性的組織培養(yǎng)技術(shù)，全面推動生姜良種的培育與推廣應(yīng)用。

[1]薛寒青，周淑蘭.不同抗生素對生姜組織培養(yǎng)中姜芽脫菌效果的研究[J].北方園藝，2009(6):45-47.

[2]戴水蓮，謝紹輝，李濤.生姜芽的組培快繁[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(28):12112-12113.

[3]梁稱福，易誠.黃姜組培快繁技術(shù)試驗研究[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006，12(2):135-138.

[4]張玲，馬林，李衛(wèi)鋒.生姜組織培養(yǎng)的快繁技術(shù)[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2003，22(2):173-175.

[5]易誠，張?zhí)鞎?，梁稱福.黃姜根莖組培快繁技術(shù)研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(1):11-13.

[6]潘學(xué)峰，楊海菊.火炬姜葉片培養(yǎng)及植株再生[J].海南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2002，20(3):252-257.

[7]劉振偉，李慶芝，史秀娟.姜組織培養(yǎng)研究進(jìn)展[J].中國蔬菜，2010，1(10):9-15.

[8]陳娟，潘開文，畢世榮，等.生姜莖尖組織培養(yǎng)和污染率控制的研究[J].長江蔬菜，2007(1):38-40.

[9]鄭永強.生姜試管苗根狀莖誘導(dǎo)及根狀莖形成機理研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[10]劉建成，劉冰.姜的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(14):23.

[11]宋正旭，馬榮群，李梅,等.生姜試管苗溫室移栽試驗[J].北方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012(3):36.

[12]鄧年方，潘百明.姜的組織培養(yǎng)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(26):12406-12407.