培养基组分对沙打旺组调控的影响

培养基组分对沙打旺组调控的影响

目前，有关于沙打旺原生质体培养、沙打旺组培养和叶片损伤组织诱导的报告。沙打旺有自然衰退和抑制其他种群生长的现象,除种群竞争因素外,沙打旺对其自身和其他植物也存在一定化感作用。本试验研究了培养基成分对沙打旺组培根生长及分泌物的影响。1沙打多根长度测量供试“小偃22”小麦种子于2002年购于西北农林科技大学试验农场良种推广服务部,沙打旺(A.adsurgens)种子于2001年采自宁夏回族自治区原州区,沙打旺组培根来自中国科学院水土保持研究所植物化感作用实验室(在含有0.4mg/kg萘乙酸和0.09mmol/L蔗糖的标准B5培养基中培养)。取鲜物质量约0.2g沙打旺组培根并接种在装25mL液体培养基的100mL三角瓶中,置于70转/min摇床、25℃黑暗环境中培养21d后收获。收获后的组培根用低温冻干机冻干测定其干物质量,并以收获的组培过滤液做培养介质,进行小麦和沙打旺发芽试验,具体做法为取3mL组培过滤液加入直径为9cm、放有2层滤纸的玻璃培养皿中,并于每皿中放置10粒种子,用蒸馏水作对照,每处理设4个重复,培养64h后测量小麦最长胚根长度,94h后测量沙打旺胚根长度。培养基组分调节从15个单一方面进行,包括调节B5培养基强度,总N水平,无机磷水平,NH+4/NO-3值,糖种类,蔗糖水平,维生素水平,激素种类及水平,Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+及Cu2+浓度。试验除特别指出外均采用加入0.4mg/kg萘乙酸和0.09mmol/L的蔗糖标准B5培养基作基本培养基,培养基强度调节为0.25倍、0.75倍和1.0倍标准B5培养基。总N与NH+4/NO-3单独研究,前者维持NH+4/NO-3为1∶42水平,其调节N总量为8.9mmol/L、17.9mmol/L、26.8mmol/L、35.7mmol/L和44.6mmol/L系列,后者调节NH+4/NO-3为1∶0、1∶14、1∶21、1∶42、1∶63和1∶84,并保持总N量26.8mmol/L不变。在标准B5培养基基础上调无机磷(0~2.20mmol/L)与蔗糖水平(0.03~0.15mmol/L),所调糖种类为D-葡萄糖、蔗糖、葡萄糖、蔗糖+维生素C(维生素C加入0.5mg/kg)和乳糖,培养基中加入量均为30g/L。调节维生素含量为0~224mg/kg,激素[萘乙酸(NAA),吲哚丁酸(IBA),6-苄基氨基嘌呤(6-BA)]浓度变化均为0mg/kg、0.2mg/kg、0.4mg/kg、0.6mg/kg和0.8mg/kg,Ca2+、Mg2+和Fe2+浓度均为0~0.2mmol/L,Cu2+浓度为0μmol/L、0.078μmol/L、0.156μmol/L、0.234μmol/L和0.312μmol/L,Mn2+浓度为0μmol/L、22.422μmol/L、44.843μmol/L、67.265μmol/L和89.686μmol/L,Zn2+浓度为0μmol/L、3.488μmol/L、6.977μmol/L、10.465μmol/L和13.954μmol/L。用JMP4.0和NEVA软件进行数据统计分析。2不同处理对小麦、沙打盛胚根生长量的影响图1表明培养基中不含无机磷时,沙打旺组培根几乎不生长,无机磷浓度增加则根干物质量增加,浓度为1.10mmol/L时根干物质量最大,浓度继续增加则根干物质量无明显变化;在0.25~1倍标准B5培养基范围内根干物质量随培养基强度增加而减少;培养基N含量增加时根干物质量先增加尔后减少,N含量为26.8mmol/L时根生长量最大;调培养基NH+4/NO-3值时NH+4/NO-3为1∶21时根生长量最大,若以NH+4做单一N源时则根干物质量将明显减少;以蔗糖作C源沙打旺组培根干物质量极明显高于其他糖作C源处理,且蔗糖浓度为0.03mmol/L时组培根表现有限生长量,蔗糖浓度增加则根干物质量增加,蔗糖浓度为0.09mmol/L时根干物质量达最大值,而继续增加蔗糖浓度则根生长量不再增加;调激素种类时加入萘乙酸培养基处理的沙打旺组培根生长量比加入吲哚丁酸(IBA)或6-苄基氨基嘌呤(6-BA)处理的大,且根生长量随其浓度升高而增加,当萘乙酸浓度为0.6mg/kg时继续增加激素浓度根生长则出现减少趋势,维生素含量变化对沙打旺组培根生长量影响较小;由图1和表1可知,无Ca2+培养基中沙打旺组培根生长明显受到抑制,随Ca2+浓度增加其根生长量增加,Ca2+浓度为0.5mmol/L时根生长量达最大,Ca2+浓度继续增加,则根生长量有所下降;在缺Mg2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+和Zn2+的培养基中,沙打旺组培根均有较大生长量,Zn2+、Cu2+、Mg2+浓度变化对根生长量影响效果不明显,随Fe2+浓度升高根生长量先增加后减少,浓度为0.050mmol/L时根干物质量最大。图1表明随无机磷浓度增加,小麦胚根生长受抑程度增幅较小,沙打旺胚根生长在无机磷浓度为1.1mmol/L处受抑程度最强;以不同强度B5组培过滤液处理小麦和沙打旺种子,与对照相比其胚根生长受强烈抑制,沙打旺在0.75倍B5组培过滤液中受抑程度最大,小麦在标准B5组培过滤液中受抑程度最大;保持NH+4/NO-3水平为1∶42,调节N含量,小麦和沙打旺胚根生长受抑程度均随N含量增加而增强,保持N含量不变,NH+4/NO-3值增大时沙打旺胚根生长受抑程度先减弱后增强,小麦胚根生长随NH+4/NO-3值增大而受抑程度先增强后减弱,NH+4/NO-3为1∶63时小麦胚根生长受抑程度最强。小麦和沙打旺胚根生长在以蔗糖为C源的组培过滤液中受抑程度最小,在葡萄糖中受抑作用最强;不同浓度蔗糖组培过滤液中小麦和沙打旺胚根生长受抑程度先减弱后增强,在蔗糖浓度为0.15mmol/L时小麦和沙打旺胚根生长受抑程度最强。培养基中激素为萘乙酸时小麦和沙打旺胚根生长在各不同浓度处理中受抑程度均大于以吲哚丁酸或6-苄基氨基嘌呤为激素的培养基,沙打旺和小麦胚根生长受抑程度在萘乙酸浓度为0.8mg/kg时最强;维生素浓度变化时小麦和沙打旺胚根生长受抑程度均先增强后减弱继之又增强,在浓度为0.168mg/kg组培过滤液中受抑程度最大。图1和表1表明调节培养基中Mg2+、Ca2+和Fe2+浓度,沙打旺和小麦胚根生长受抑程度均表现为先减弱后增强,无Mg2+、Ca2+和Fe2+时沙打旺和小麦胚根生长受抑程度较强;Mn2+、Cu2+和Zn2+浓度对沙打旺和小麦胚根生长受抑程度均表现为先增强后减弱继之又增强的趋势。3中西两醇-丁酸亚胺基属性对材料生长的影响改变培养基成分可明显影响沙打旺组培根生长和根分泌物产生。增加N含量组培根生长表现为先增加后减少趋势,但高N含量组培根分泌物对供试材料抑制作用增强,这与牟金明等报道一致。保持N含量不变,组培根生长和根分泌物对供试材料抑制作用还受NH+4/NO-3值的影响,在以NH+4为单一N源或NO-3占极高比率时均强烈抑制组培根生长和供试材料胚根生长。蔗糖为根生长发育的良好C源,葡萄糖为对照C源时加蔗糖处理组培根生长量为加葡萄糖处理的7倍,这与WhiteP.R.研究结果一致。维生素含量变化对组培根生长和根分泌物产生均影响较小,表明沙打旺的愈伤组织能够合成维生素。激素浓度对组培根生长影响很大,对根分泌物影响较小。无激素时根生长有限,加入吲哚丁酸或萘乙酸时,在低浓度中组培根生长良好,说明吲哚丁酸和萘乙酸等生长素类物质有利于沙打旺组培根生长。若加入6-苄基氨基嘌呤激素则组培根变粗加重,但无新根生长。无机磷缺少时抑制组培根生长但对根分泌物产生影响较小,Mg2+对组培根生长及分泌物产生均作用较小,此结果与MaY.Q.等报道相同。缺少或有充足Fe2+或Ca2+的组培液中,组培根生长和供试材料胚根生长均受抑制作用。无Fe2+或Ca2+时组培根最先出现无活力根,对供试材料胚根生长产生明显抑制作用,这是由醌类物质生成所致。Mn2+、Cu2+和Zn2+浓度变化使组培根生长和供试材料胚根生长间有一定相关性,即根生长量大则供试材料胚根生长受抑程度强。组培根适宜生长的培养基成分(以1L标准B5培养基为基础调节,下同。)为KNO32660.5mg、(NH4)2SO484.1mg、CaCl2·2H2O75.0mg、MgSO4·7H2O125