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中国生物工程杂志

CHINA BIOTECHNOLOGY
中国生物工程杂志  2022, Vol. 42 Issue (11): 18-26    DOI: 10.13523/j.cb.2209032
生物遗传资源     
三叶半夏种质资源扩繁及保存研究*
贾明良1,方荷芳1,**(),张本厚2,胡燕花2,周安佩1,李同建1,金洪光1,韩兴杰1,文锋1
1 九江学院 九江 332000
2 南京工业大学大丰海洋产业研究院 盐城 224100
Propagation and Preservation of Germplasm Resources in Pinellia ternata (Thunb.)Breit.
JIA Ming-liang1,FANG He-fang1,**(),ZHANG Ben-hou2,HU Yan-hua2,ZHOU An-pei1,LI Tong-jian1,JIN Hong-guang1,HAN Xing-jie1,WEN Feng1
1 Jiu Jiang University, Jiujiang 332000, China
2 Dafeng Marine Industrial Institute, Nanjing Tech University, Yancheng 224100, China
 全文: PDF(471 KB)   HTML
摘要:

目的:通过对三叶半夏扩繁和保存方法的研究,为三叶半夏种质资源的保育和开发利用提供技术支撑。方法: 首先,通过灭菌条件筛选、愈伤诱导及丛生芽诱导等进行扩繁条件探索;其次,通过设置不同基本培养基、蔗糖浓度、不同温度和光照强度等条件探索合适的种质保存条件;最后,探索了休眠块茎唤醒方式和丛生芽再诱导方法,为种质资源再扩繁提供基础。结果: 以叶柄为外植体,升汞灭菌12 min后,接种至添加2,4-D的培养基中可诱导疏松愈伤组织。外植体接种至MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+蔗糖30 g/L +琼脂6.0 g/L,pH 5.8中可进行丛生芽诱导。合适的种质保存基本培养基为MS和N6培养基;合适的蔗糖浓度为30 g/L,过低或过高均不利于种质保存;在丛生块茎诱导时需要提供足够的温度和光照,低温及避光条件不利于种质保存。待丛生芽自然倒苗休眠后可进行长达1~2年的离体保存。对休眠块茎进行唤醒诱导时可采用切割块茎后再接种的方式。萌发出来的叶柄直接进行丛生芽诱导增殖,而块茎则接种至MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂6.5 g/L,pH 5.8中进行再分化诱导丛生芽。诱导出来的丛生芽进行规模化扩繁或继续进行离体保存。结论: 通过对三叶半夏的种质扩繁,筛选合适的条件得到休眠丛生块茎,可对三叶半夏进行长时间的离体保存,而后唤醒和再次诱导的相关研究,为其种质资源保存、利用提供技术基础。

关键词: 三叶半夏种质资源组培快繁种质保存    
Abstract:

Objective: To provide technical support for the conservation, development and utilization of Pinellia ternata (Thunb.)Breit. (P. ternata) germplasm resources by studying the propagation and preservation methods of P. ternata. Methods: Firstly, the propagation conditions were explored by screening sterilization conditions, callus induction and cluster buds induction. Secondly, the suitable conditions for germplasm preservation were explored by setting different basic media, sucrose concentration, temperature and light intensities. Finally, the methods of awakening dormant tubers and reinducing clumping buds were explored to provide a basis for the re-propagation of germplasm resources. Results: The petiole explants were sterilized with mercuric chloride for 12 minutes and inoculated into the medium supplemented with 2,4-D to induce loose callus. The explants were inoculated to MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+ 30 g/L sucrose + 6.0 g/L agar, pH 5.8 for cluster buds induction. MS and N6 medium was the appropriate medium for germplasm preservation. The appropriate sucrose concentration is 30 g/L, and either too low or too high sucrose concentration was not conducive to germplasm preservation. It is necessary to provide sufficient temperature and light during tuber induction. Low temperature and light avoidance conditions are not conducive to germplasm preservation. It can be stored in vitro for up to 1-2 years after the sprout tumble of cluster buds. The wake-up induction of dormant tubers can be induced by cutting tubers and then inoculating them. The germination of the petiole can be directly induced by cluster buds proliferation, while the tubers can be inoculated into MS+ 6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+ sucrose 30 g/L+ agar 6.5 g/L, pH 5.8 to induce cluster buds re-differentiation. The cluster buds can be propagated or preserved in vitro. Conclusion: Through the propagation of germplasm of P. ternata, the dormant cluster tubers can be obtained by screening appropriate conditions, which can be preserved in vitro for a long time, and then awakened and induced again, providing a technical basis for the conservation and utilization of its germplasm resources.

Key words: Pinellia ternata (Thunb.)Breit.    Germplasm resources    Tissue culture and rapid propagation    Germplasm preservation
收稿日期: 2022-09-14 出版日期: 2022-12-07
ZTFLH:  Q819  
基金资助: *江西省自然科学基金面上项目(20212BAB205024);江西省教育厅科技项目(GJJ201824);江西省中医药管理局科技计划(2022B1019)
通讯作者: **电子信箱:hefang_f@163.com   
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贾明良
方荷芳
张本厚
胡燕花
周安佩
李同建
金洪光
韩兴杰
文锋

引用本文:

贾明良, 方荷芳, 张本厚, 胡燕花, 周安佩, 李同建, 金洪光, 韩兴杰, 文锋. 三叶半夏种质资源扩繁及保存研究*[J]. 中国生物工程杂志, 2022, 42(11): 18-26.

JIA Ming-liang, FANG He-fang, ZHANG Ben-hou, HU Yan-hua, ZHOU An-pei, LI Tong-jian, JIN Hong-guang, HAN Xing-jie, WEN Feng. Propagation and Preservation of Germplasm Resources in Pinellia ternata (Thunb.)Breit.. China Biotechnology, 2022, 42(11): 18-26.

链接本文:

https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/10.13523/j.cb.2209032        https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/Y2022/V42/I11/18

编号 升汞处理时间/min 污染率/% 死亡率/% 污染及生长情况
A1 3 45.89±0.84a 21.00±1.00a 细菌污染严重,偶有丛生芽生长
A2 5 21.33±1.53b 14.11±0.84b 细菌污染的同时伴有丛生芽生长
A3 8 14.1±0.84c 13.44±1.50b 细菌污染,丛生芽发芽率高,同时伴有愈伤组织出现
A4 12 6.89±0.19d 6.56±0.51c 细菌污染,生长良好,丛生芽诱导率高,愈伤组织状态好
A5 15 45.56±1.39a 21.00±1.15a 生长情况差,偶有丛生芽生长,细菌污染严重,伴有霉菌污染
表1  灭菌条件的筛选结果
编号 2,4-D /(mg/L) 6-BA/(mg/L) 愈伤诱导率/% 生长情况
B1 0.5 0.1 77.23±0.68f 部分切口颜色变浅,少数一端膨大,疏松愈伤组织
B2 1 0.1 59.67±1.53g 少数切口颜色变浅,极少数一端膨大,疏松愈伤组织
B3 2 0.1 86.57±0.51d 大部分切口颜色变浅,少数体积变大,疏松愈伤组织
B4 0.5 0.5 97.57±0.75b 切口颜色全部变浅,大部分末端两边膨大,疏松愈伤组织
B5 1 0.5 91.00±1.00c 大部分切口颜色变浅,部分末端两边膨大,疏松愈伤组织
B6 2 0.5 92.00±1.73c 大部分切口颜色变浅,部分末端两边膨大,疏松愈伤组织
B7 0.5 1 83.77±1.08e 部分切口颜色变浅,部分末端两边膨大且伴随体积增大,
疏松愈伤组织
B8 1 1 100.00±0.00a 切口颜色全部变浅,两边末端都膨大且伴随体积增大,
疏松愈伤组织
B9 2 1 83.77±0.40e 部分切口颜色变浅,部分末端两边膨大且伴随体积增大,
疏松愈伤组织
表2  不同激素组合对叶柄愈伤组织的影响
编号 6-BA/(mg/L) NAA/(mg/L) 7 d时
愈伤组织诱导率/%
14 d时
愈伤组织诱导率/%
60 d时
增殖倍数
T1 1 0.5 16.67±6.90c 96.67±3.30a 1.63±1.57d
T2 2 0.5 17.67±6.90c 90.00±5.60a 1.87±1.12d
T3 3 0.5 30.00±8.50bc 90.00±5.60a 1.93±2.56d
T4 5 0.5 66.67±8.80a 96.67±3.30a 4.70±5.85c
T5 2 0.05 40.00±9.10b 90.00±5.60a 11.23±5.49b
T6 2 0.1 70.00±8.50a 100.00±0.00a 14.03±4.95a
T7 2 1 66.67±8.80a 93.33±4.60a 1.87±4.03d
表3  不同激素配比对诱导丛生芽的影响
培养
基种类
愈伤组织产
生时间/d
1周后
愈伤组织诱导率/%
2周后
愈伤组织诱导率/%
2周后
愈伤组织状态描述
N6 6 66.67±8.80a 96.67±3.30ab 叶柄两端膨大,呈黄绿色愈伤组织
WPM 7 53.33±9.30ab 86.67±6.30b 叶柄两端愈伤组织小,呈黄色
B5 5 13.33±6.30b 90.00±5.60ab 叶柄附着疏松愈伤组织,呈黄绿色或白色
1/2MS 6 36.67±8.90b 90.00±5.60ab 叶柄两端有疏松的愈伤组织,呈黄色
MS 5 70.00±8.50a 100.00±0.00a 叶柄两端呈圆球状突起,为绿色或黄色愈伤组织
表4  不同基本培养基对愈伤组织诱导的影响
培养
基类别
3周后
增殖倍数
6周后
增殖倍数
8周后
增殖倍数
8周后
植株生长状态
16周后
丛生芽倒苗休眠情况
N6 6.10±5.80a 11.37±6.10a 13.53±6.45ab 叶片绿色,展叶,叶柄细长 叶片基本全部枯黄,仅剩少量
叶片绿色,丛生块茎较大,青黑色
WPM 1.20±1.90b 4.03±2.75bc 4.53±5.15d 叶片嫩绿色,叶子未展开,
叶柄细短
叶片全部枯黄,丛生块茎少
且小,发白
B5 1.47±3.13b 3.37±5.76c 15.37±5.64a 叶片绿色,展叶,叶柄细长 叶片全部枯黄,丛生块茎多
且小,发白
1/2MS 1.73±2.53b 6.00±4.19b 10.17±7.99bc 叶片绿色,展叶,叶柄细长 叶片全部枯黄,丛生块茎
较小,青黑色
MS 7.80±5.51a 11.90±5.21a 12.23±5.49b 叶片深绿色,展叶,叶柄细长 叶片基本全部枯黄,仅剩少量叶片
绿色,丛生块茎较大,青黑色
表5  不同基本培养基对丛生芽增殖及休眠的影响
糖浓度
/(g/L)
8周后
增殖倍数
8周后
生长状态
16周后
丛生芽倒苗休眠情况
0 0.00±0.00c 几乎没有产生愈伤组织 无丛生苗形成
10 7.87±5.10b 植株数量较多,茎细长,叶片展开 叶片全部枯黄,丛生块茎小
20 8.04±5.95b 植株数量较少,茎细短,叶片未展开,
处于刚分化状态
叶片全部枯黄,丛生块茎较小
30 11.23±5.49a 植株数量多,茎细长,叶片展开 叶片基本全部枯黄,仅剩少量叶片呈绿色,
丛生块茎较大
40 6.50±5.83b 植株数量极少,茎细短,大部分形成不定芽,
少数处于刚分化状态
叶片全部枯黄,丛生块茎小
50 2.30±2.86c 形成的不定芽数量少,还未分化 叶片全部枯黄,丛生块茎小
表6  不同糖浓度下丛生芽增殖及休眠情况
温度条件/℃ 4周后增殖倍数 4周后生长状态
25±1 1.17±2.77a 白色愈伤组织,有白色不定芽
12±1 0.00±0.00b 外植体呈白色,不产生愈伤组织
4±1 0.00±0.00b 外植体绿色,无愈伤组织及芽产生
表7  不同温度下丛生芽增殖及生长情况
外界条件 8周后增殖倍数 8周后植株状态 16周后丛生芽倒苗休眠情况
正常光照 11.23±5.49a 绿色植株,丛生芽再生数目多 叶片基本全部枯黄,仅剩少量叶片呈绿色,
丛生块茎较大
散射光 7.00±2.73b 绿色植株,丛生芽再生数目较多 叶片枯黄程度较轻,叶片尚余三分之一
左右绿色,丛生块茎较小
避光 9.30±1.97b 植株白色,丛生芽再生数目少,茎瘦弱 叶片全部枯黄,丛生块茎少且小
表8  不同光照下的丛生芽增殖及生长情况
处理方式 萌芽时间/d 1周后萌发率/% 4周后植株高度/cm 4周后植株状态
切割 3 47.58±1.11a 2.21±2.22a 根系较多,叶柄细长且数量多,叶片小
不切割 5 28.52±2.05b 2.18±1.89a 根系多,叶柄较粗且数量少,叶片大
表9  休眠块茎切割与否对萌发的影响
编号 6-BA/(mg/L) NAA/(mg/L) 分化率/% 4周后生长情况
D1 1 0.02 0.00±0.00f 只有组织块的体积增大
D2 1 0.2 73.11±1.02a 有根、茎、叶,茎长、叶多而大
D3 1 0.5 60.33±1.53c 有根、茎、叶,茎短小
D4 2 0.02 20.00±1.00e 有根、茎、叶,茎短小。
D5 2 0.2 52.78±1.57d 有芽产生,尚没有叶片。
D6 2 0.5 73.44±1.50a 有根、茎、叶,叶小
D7 3 0.02 0.00±0.00f 只有组织块的体积增大
D8 3 0.2 66.56±1.50b 有根、茎、叶,叶片小,茎短
D9 3 0.5 20.33±0.58e 伴随着组织块的长大,少数有芽产生
表10  不同激素组合对组织块丛生芽诱导的影响
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