蔗汁在甘蔗腋芽組織培養(yǎng)中的應(yīng)用

江清梅，陳海生，劉連軍，唐利球，廖韋衛(wèi)，李曉羚，馬文清，韋海球，李楊瑞

（1.廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 崇左 532415；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 南寧 530007）

0 引言

甘蔗是世界上最重要的糖料作物和能源作物，蔗汁被用來生產(chǎn)糖（紅糖、白糖、糖漿等）、釀酒、制作酒精等［1］。此外，蔗汁中還富含其他各種植物生長發(fā)育所需的有機(jī)無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。濃縮甘蔗汁（CSJ）熱重分析表明，其沉積物主要由有機(jī)物組成；傅立葉變換紅外光譜表明，多糖、蛋白質(zhì)、酯類、膠體和多酚是沉積物的主要成分；掃描電子顯微照片和能量擴(kuò)散X射線光譜也表明沉積物主要由有機(jī)物質(zhì)組成；在沉積物中也發(fā)現(xiàn)少量無機(jī)元素，如鈉、鎂、鋁和硅等，而且在沉積物中意外地檢測到了碳酸鈣晶體［2］。

甘蔗系無性繁殖作物，繁殖系數(shù)低，繁種速度慢，且經(jīng)多年無性繁殖后，甘蔗體內(nèi)多種病原菌逐漸積累，極易引起甘蔗品種退化，主要有花葉病、宿根矮化病、黃葉病等，目前還沒有很好的防治方法，采用脫毒甘蔗健康種苗是防治病害最有效的措施［1，3-6］。同時，組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用為甘蔗品種的快速繁殖和良種推廣提供了有效的手段，不僅大大增加了繁殖系數(shù)，節(jié)省種苗，而且在脫毒苗生產(chǎn)、抗性選育方面都有不可替代的應(yīng)用價值［1，3-6］。因此，近年來關(guān)于甘蔗組織培養(yǎng)快繁技術(shù)的研究和應(yīng)用蒸蒸日上，呈現(xiàn)出規(guī)?；?、專業(yè)化、現(xiàn)代化的景象。而甘蔗心葉苗的獲得與使用植物激素有關(guān)，導(dǎo)致種苗變異大，容易引起品種退化等問題［1，3，7］，目前還沒有很好的解決辦法。

1 材料和方法

1.1 材料

甘蔗品種新臺糖22號采自位于龍州縣的廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所東北二區(qū)大田。

成熟甘蔗鮮榨蔗汁，靜置沉淀后，傾掉上清液，分裝于普通玻璃瓶中，于121℃、1.01×105Pa高壓蒸汽滅菌20min完成后，保藏于4℃冰箱中，按需取用，使用效果等同于鮮榨蔗汁。

1.2 方法

甘蔗莖經(jīng)清洗，砍成單芽段，52℃溫水脫毒處理30min，甲基托布津處理10min，于34℃、90%濕度的人工氣候箱催芽8天，取催芽苗基部表面消毒滅菌后接種于無糖MS培養(yǎng)基中培養(yǎng)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置三個蔗汁濃度梯度（0.1mL/L、1mL/L、10mL/L）

表1 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養(yǎng)中根生長的影響

處理和一個常規(guī)生根無糖MS培養(yǎng)基添加生長素對照，每個處理設(shè)三次重復(fù)，甘蔗腋芽均為單芽接種。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養(yǎng)中根生長的影響

由圖1可見，無糖MS培養(yǎng)基添加蔗汁培養(yǎng)可獲得長且粗，互相纏繞的根系。

圖1 蔗汁對甘蔗腋芽組培苗根生長的作用

表1的結(jié)果表明，蔗汁對甘蔗腋芽苗中根啟動和伸長均有顯著的促進(jìn)作用，其中無糖MS培養(yǎng)基添加0.1mL/L蔗汁的處理根啟動較快，但無糖MS培養(yǎng)基添加10mL/L蔗汁的處理根伸長較快。因此，如果想要獲得長且粗互相纏繞的龐大根系，則宜先無糖MS培養(yǎng)基添加0.1mL/L蔗汁的處理促進(jìn)根啟動，然后在將已根啟動的甘蔗腋芽苗轉(zhuǎn)移到添加了10mL/L濃度蔗汁的無糖MS培養(yǎng)基中培養(yǎng)。

2.2 蔗汁對甘蔗腋芽苗組織培養(yǎng)中芽生長的影響

甘蔗腋芽組織培養(yǎng)在添加激素培養(yǎng)基中培養(yǎng)通常有三至五個月左右的生長停滯期，組織褐化嚴(yán)重甚至變黑，生長緩慢或幾乎不生長。表2的結(jié)果表明，添加蔗汁培養(yǎng)基中芽可迅速啟動，甚至可以使正處于休眠期的腋芽開始萌動，快速進(jìn)入增殖階段，而對照的芽長時間保持休眠。添加蔗汁的處理芽啟動時甘蔗組織基部可吸附蔗汁沉淀物，而對照中沒有觀察到這種現(xiàn)象。

表2 蔗汁對甘蔗腋芽組織培養(yǎng)中芽生長的影響

圖2 添加蔗汁進(jìn)行甘蔗腋芽組織培養(yǎng)產(chǎn)生的小苗

由圖2可見，添加蔗汁進(jìn)行甘蔗腋芽組織培養(yǎng)產(chǎn)生的小苗粗壯結(jié)實(shí)，根系發(fā)達(dá)，質(zhì)量很好。

3 討論

Takaragawa等［8］研究指出，根密化不會增加枝條生物量，然而，它在一些非生物脅迫條件下具有增強(qiáng)抗倒伏性和提高資源利用效率的潛力。在本研究中，添加適當(dāng)濃度蔗汁的培養(yǎng)基可以獲得根系發(fā)達(dá)的健康甘蔗腋芽苗，有利于健壯生長和增強(qiáng)甘蔗的抗倒伏性。蔗汁具有成本低廉、容易獲得、環(huán)保生態(tài)、效果突出的特點(diǎn)，在甘蔗腋芽組織培養(yǎng)中應(yīng)用具有促進(jìn)根、芽快速萌發(fā)生長，縮短培養(yǎng)時間，節(jié)約成本的作用。

本研究觀察到，蔗汁沉淀物附著在甘蔗組織基部有利于根啟動和打破休眠，這可能跟蔗汁沉淀物富含天然的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和一些天然活性的有機(jī)大分子有關(guān)。至于蔗汁對甘蔗腋芽組培中根啟動和芽啟動促進(jìn)的機(jī)理有待進(jìn)一步探索。

4 結(jié)論

無糖MS培養(yǎng)基添加蔗汁進(jìn)行甘蔗腋芽組織培養(yǎng)可有效促進(jìn)根啟動和芽啟動，產(chǎn)生健壯的甘蔗腋芽組培苗，縮短培養(yǎng)周期，降低組培甘蔗健康種苗生產(chǎn)成本，應(yīng)用前景良好。