茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究.pdf

Guihaia Dec 2021 41 12 2084 2090 http www guihaia DOI 10 11931 guihaia gxzw202001001 张映卿 钟川 刘斯晗 等 茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究 J 广西植物 2021 41 12 2084 2090 ZHANG YQ ZHONG C LIU SH et al Rapid propagation technology for eggplant rootstock Solanums torvum by micro cuttage J Guihaia 2021 41 12 2084 2090 茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究 张映卿 钟 川 刘斯晗 田茂燕 向婷颖 阳燕娟 于文进 广西大学农学院 南宁530004 摘 要 嫁接栽培是茄果类蔬菜防治土传病害和提高产量的重要措施之一 茄子野生近缘种托鲁巴姆 Solanums torvum 因综合抗性强 成为茄子和番茄嫁接的常用优良砧木 但是 由于托鲁巴姆种子的发芽 率 发芽势和发芽指数较低 苗龄较长 限制了其在工厂化育苗中的大规模应用 因此迫切需要开发其他方 法及相应技术体系提高托鲁巴姆的育苗效率 降低育苗成本 为优化托鲁巴姆微扦插技术 该研究探索并 优化了试管内微扦插繁殖托鲁巴姆技术 以无菌播种获得初代无菌苗的茎段为外植体 通过在培养基中添 加植物生长调节剂 对比不同浓度植物生长调节剂对托鲁巴姆微扦插繁殖过程中的影响 结果表明 1 托 鲁巴姆在不同培养基中 腋芽诱导 继代增殖和生根培养的效果存在显著差异 初代芽诱导的最佳培养基为 MS KT 0 5 mg L 1 IBA 0 1 mg L 1 出芽率达90 2 继代扦插最佳培养基为MS IBA 0 4 mg L 1 培 养30 d的增殖系数达6 11 植株长势健壮 3 最佳生根培养基为1 2MS IBA 0 2 mg L 1 生根培养30 d 单株一级根数4 56条 最长根长125 80 mm 根粗0 50 mm 根系发达 采用试管内微扦插技术繁殖托鲁巴 姆种苗 操作简单 增殖系数较高 可满足快速繁育种苗的要求 该研究结果为托鲁巴姆的工厂化规模育苗 提供了新途径 关键词 砧木 托鲁巴姆 无菌播种 微扦插 中图分类号 Q943 1 文献标识码 A 文章编号 1000 3142 2021 12 2084 07 Rapid propagation technology for eggplant rootstock Solanums torvum by micro cuttage ZHANG Yingqing ZHONG Chuan LIU Sihan TIAN Maoyan XIANG Tingying YANG Yanjuan YU Wenjin College of Agriculture Guangxi University Nanning 530004 China Abstract Grafting culture is an important measure to prevent soil borne diseases and increase yield of solanaceous fruit vegetable Solanum torvum a wild species of eggplant has become a common good rootstock of eggplant and tomato because of its strong comprehensive resistance However the large scale application of the seeds in industrial seedling is limited due to the lower germination rate germination potential and germination index and the longer seedling age Therefore it is urgent to develop other methods and corresponding technical system to improve the seedling efficiency of 收稿日期 2020 03 01 基金项目 国家自然科学基金 31660568 广西科技重大专项 AA17204039 2 AA17204026 1 Supported by the National Natural Science Foundation of China 31660568 Science and Technology Major Program of Guangxi AA17204039 2 AA17204026 1 作者简介 张映卿 1994 硕士研究生 主要从事设施蔬菜栽培生理与抗病性研究 E mail 704772291 通信作者 于文进 博士 教授 主要从事蔬菜抗性遗传育种与栽培生理研究 E mail yuwjin S torvum and reduce the seedling cost In order to optimize the micro cuttage technique for S torvum the stem segment of the first sterile seedling was used as the explants and different concentrations of plant growth regulators were added to the culture media to compare the effects of different concentrations of plant growth regulators on the micro cuttage propagation of S torvum The results were as follows 1 There were significant differences in the effect of axillary bud induction subculture and rooting culture in different media The optimum medium for primary bud induction was MS KT 0 5 mg L 1 IBA 0 1 mg L 1 and the budding rate reached 90 2 The optimal concentration of plant growth regulators proliferation culture were determined with MS IBA 0 4 mg L 1 in which the average shoot number reached 6 11 per original explant and the plants grew strong 3 The root culture of 1 2MS IBA 0 2 mg L 1 was the best with the number of primary root 4 56 root length 125 80 mm root diameter 0 50 mm and numerous fibrous roots The adoption of micro cuttings in vitro can realize rapid and mass propagation of S torvum seedlings The use of micro cuttings in the test tube can increase the proliferation coefficient and achieve rapid and large scale reproduction of S torvum seedlings Key words rootstock Solanums torvum aseptic sowing micro cuttage 托鲁巴姆 Solanum torvum 又称为 水茄 是茄子栽培种 S melongena 的近缘野生种 为多 年生灌木 原产美洲 我国也有广泛分布 邹蓉等 2009 苏婉玉等 2017 托鲁巴姆具有高抗青枯 病 黄萎病 枯萎病 线虫病等土传病害和耐高温 耐旱 耐寒 耐湿 耐盐等特点 综合抗性强 成为 茄子和番茄的常用优良砧木 用托鲁巴姆嫁接茄 子和番茄 不仅具有良好的嫁接亲和力 白小军 等 2014 王岳霞等 2018 Garc a Mend vil et al 2019 还能保持接穗果实品质和显著提高产量 蔡鹏等 2015 陈阳等 2015 不同来源的托鲁巴姆种子发芽势和发芽率差 异显著 丁小雪等 2019 在嫁接育苗生产上 托 鲁巴姆由于发芽率 发芽势和发芽指数低 苗龄长 限制了其在工厂化育苗上的规模应用 潜宗伟 2009 针对托鲁巴姆种子发芽率低的问题 前人 进行了促进种子萌发的相关研究 虽然使用赤霉素 可促进种子提早萌发 但出芽整齐度差 王桂荣等 2017 Ranil et al 2015 房志坚等 2011 比较了 托鲁巴姆的种子繁殖 扦插繁殖 分蘖繁殖的效果 发现嫩枝扦插和分蘖繁殖的成活率较高 但无法满 足工厂化快速育苗的需求 李栋等 2019 以托鲁 巴姆幼苗下胚轴为外植体诱导愈伤组织 虽然提高 了增殖系数 但诱导过程易出现玻璃化 影响了成 苗率 张红 2011 以托鲁巴姆带芽茎段为外植体 进行组培快繁研究 新芽诱导率高 但未筛选出最 佳的植物生长调剂浓度 综上所述 目前尚缺少有 效的方法提高托鲁巴姆的育苗效率 本试验采用试管内播种获得托鲁巴姆无菌 苗 再通过试管内微扦插技术快速繁殖种苗 研究 了不同植物生长调节剂浓度配比对托鲁巴姆试管 微扦插繁殖的影响 建立了托鲁巴姆快速繁育体 系 可实现工厂化快速育苗 1 材料与方法 1 1试验材料 以本课题组收集保存的托鲁巴姆 编号S07 来源广西的野生种 抗病抗逆性强 经多代自交 的纯合自交系为试验材料 1 2试验方法 1 2 1无菌苗体系建立 将上述托鲁巴姆的种子 用1 g L 1赤霉素溶液浸种3 h 在超净工作台上 用无菌水冲洗3遍后用70 乙醇浸15 s 0 1 HgCl2消毒10 min 再用无菌水冲洗5遍 播种到 MS培养基表面上 置于人工气候箱中促进种子萌 发 幼苗生长到3 4片真叶时 获得初代无菌苗 1 2 2腋芽诱导培养 以初代无菌苗的茎段为外 植体 在超净工作台中用灭菌刀片将无菌苗的每 一腋芽在节间处切成0 5 cm茎段 采用微扦插的 方式将茎段扦插到腋芽诱导培养基中 以MS培 养基为基本培养基 分别添加植物生长调节剂KT 0 0 0 5 1 0 2 0 mg L 1 和IBA 0 0 0 1 0 2 0 4 mg L 1 两两组合成16个处理 每个处理 扦插20个茎段 重复3次 培养至腋芽长成5 6 片真叶的幼苗 统计出芽率 出芽率 出芽茎段数 扦插茎段数 100 1 2 3继代增殖培养 在超净工作台中 将上步诱 导出的幼苗腋芽切成0 5 cm的单芽茎段 扦插到 继代增殖培养基中进行培养 继代培养同上步16 580212期张映卿等 茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究 个处理 每个处理扦插20个茎段 重复3次 培 养30 d后观察幼苗长势 测量株高 茎粗 愈伤组 织的长宽和鲜重 调查增殖系数 增殖系数 继代茎段新生腋芽节数 扦插茎 段数 1 2 4生根培养 取上步继代培养的幼苗切下进 行生根培养 生根培养基以1 2MS为基本培养 基 添加IBA 0 0 0 1 0 2 0 4 mg L 1 共4个处 理 每个处理扦插20株幼苗 重复3次 30 d后 统计生根率及生根苗的一级根数 测量最长根的 长度和直径 根粗 1 2 5培养条件 无菌播种 腋芽诱导 继代增殖 生根培养的条件相同 均在人工气候箱中进行培 养 条件设置为每天温度30 16 h和20 8 h 相对湿度50 60 30 时光照时长16 h 光照 强度2 000 3 000 lx 2 结果与分析 2 1不同浓度植物生长调节剂配比对托鲁巴姆初 代腋芽诱导的影响 在MS培养基中加入不同浓度的KT和IBA均 能使托鲁巴姆无菌苗茎段诱导出新芽 但诱导效 果差异显著 表1 同一KT浓度 随着IBA浓度 增加 出芽率呈现先上升后下降的趋势 同一IBA 浓度 随着KT浓度增加 出芽率也呈现先上升后 下降的趋势 两种植物生长调节剂配合使用 其 中KT 0 5 mg L 1 IBA 0 1 mg L 1的效果诱导最 佳 6号培养基 出芽率达90 其次是KT 0 5 mg L 1 IBA 0 2 mg L 1 7号培养基 出芽率为 80 2号和12号培养基的出芽率最低 仅为 40 结果表明 在MS培养基中添加适宜浓度的 植物生长调节剂KT和IBA 能有效诱导托鲁巴姆 腋芽萌发 提高出芽率 而高浓度的植物生长调节 剂则抑制腋芽萌发 2 2不同浓度植物生长调节剂配比对托鲁巴姆茎 段继代增殖的影响 将托鲁巴姆初代单芽茎段扦插到继代增殖培 养基中 30 d后调查生长情况 表2 MS培养基 中未添加KT时 1 4号培养基 茎段未见分化出 愈伤组织 且随着IBA浓度增加 增殖系数提高 其中4号培养基 IBA 0 4 mg L 1 的继代增殖效 果最好 增殖系数达6 11 株高59 13 mm 显著高 表1 不同浓度KT和IBA配比对诱导 托鲁巴姆腋芽出芽率的影响 Table 1 Effects of different concentrations of KT and IBA on the bud rates of Solanums torvum axillary bud 培养基编号 Medium number KT mg L 1 IBA mg L 1 出芽率 Bud rate 1 0 0 0 0 57 0 05bcd 2 0 0 0 1 40 0 14d 3 0 0 0 2 63 0 12bcd 4 0 0 0 4 63 0 12bcd 5 0 5 0 0 60 0 00bcd 6 0 5 0 1 90 0 08a 7 0 5 0 2 80 0 16ab 8 0 5 0 4 60 0 08bcd 9 1 0 0 0 43 0 05d 10 1 0 0 1 70 0 08abc 11 1 0 0 2 73 0 09abc 12 1 0 0 4 40 0 08d 13 2 0 0 0 53 0 05cd 14 2 0 0 1 57 0 17bcd 15 2 0 0 2 50 0 24cd 16 2 0 0 4 50 0 28cd 注 同列数据后不同小写字母表示在0 05水平差异显著 下同 Note Different small letters in the same column represent significant differences at 0 05 level The same below 于对照组 1号培养基 茎粗最大 1 69 mm 植 株生长健壮 图2 4 当MS培养基中添加KT 时 随着KT浓度增加 平均增殖系数降低 幼苗的 平均株高和茎粗比未添加KT的小 且茎基部均不 同程度分化出愈伤组织 图2 5 16 随着KT浓 度增加 愈伤组织的长度 宽度和重量的平均值增 加 以上结果表明 培养基中添加KT时 导致茎 基部分化愈伤组织 抑制芽诱导 不利于继代增 殖 且影响幼苗株高和茎粗的生长 继代增殖最 佳培养基是MS IBA 0 4 mg L 1 2 3不同浓度植物生长调节剂配比对托鲁巴姆单 芽茎段生根的影响 将继代增殖苗扦插到添加不同浓度IBA的 1 2MS培养基中进行生根培养 30 d后统计根系生 长状况 表3 结果表明四种培养基的生根率均 达100 培养基中添加IBA可提高一级根数 随 着IBA浓度的提高 生根数呈现先增加后降低的 趋势 其中添加IBA 0 2 mg L 1 M3培养基 的一 级根数达到4 56条 显著高于未添加IBA的对照 组 M1培养基 最长根的根长125 80 mm 根粗 6802广 西 植 物41卷 1 16表示培养基编号 下同 1 16 represent media numbers The same below 图1 不同浓度KT和IBA配比对诱导托鲁巴姆腋芽出芽率的影响 Fig 1 Effects of different concentrations of KT and IBA on the bud rate of Solanums torvum axillary bud 0 50 mm 且须根较多 图2 说明IBA能增加托 鲁巴姆试管微扦插发根数量 3 讨论与结论 植物组织培养的培养基中 细胞分裂素和生 长素的比例对器官再生具有调控作用 适宜浓度 的细胞分裂素可有效诱导芽的萌发与增殖 而适 宜浓度的生长素可促进茎的伸长 两者不同浓度 配比 可诱导芽增殖 促进幼苗生长 诱导生根等 陈传红等 2019 在研究植物生长调节剂对樱花芽 萌发影响时发现 培养基中添加细胞分裂素类 6 BA或KT 0 5 2 0 mg L 1和生长素类 IBA或 NAA 0 01 0 2 mg L 1 且细胞分裂素 生长素的 比值在10 20时适合于大多数樱花的芽萌发 龚 建英等 2019 研究泼墨石斛不定芽诱导 发现MS 培养基中添加6 B 3 0 mg L 1和NA 0 5 mg L 1 芽诱导率为73 3 本研究结果表明 将托鲁巴 姆无菌苗茎段扦插到MS基本培养基中 出芽率仅 为57 在培养基中添加KT 0 5 mg L 1和IBA 780212期张映卿等 茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究 图2 不同浓度KT和IBA配比对托鲁巴姆茎段继代增殖的影响 Fig 2 Effects of different concentrations of KT and IBA on the secondary proliferation of Solanums torvum stem segment 图3 不同浓度IBA对托鲁巴姆单芽茎段生根的影响 Fig 3 Effects of different concentrations of IBA on rooting of single bud stem segment of Solanums torvum 0 1 mg L 1时 出芽率达90 说明合适浓度配比 的植物生长调剂可提高托鲁巴姆腋芽诱导率 为了实现幼苗快速繁育 需要不断进行继代 培养 增殖系数是继代增殖的关键指标 李栋等 2019 以托鲁巴姆下胚轴为外植体 通过诱导愈 伤组织 再诱导分化不定芽进行组培快繁 增殖系 数虽然为6 62 但用时较长 且存在性状变异的风 险 白玉娥等 2017 研究了荷兰菊不同外植体的 组培效果 以腋芽为外植体 生长速度快 繁殖系 数高 遗传稳定性强 本研究以托鲁巴姆的单芽 茎段为外植体 直接诱导腋芽萌发 获得遗传稳定 的大量继代苗 增殖系数达到6 11 可在较短的时 间内实现大量繁殖种苗 添加不同生长素和细胞 分裂素种类和配比 将调节和影响细胞的生长分 8802广 西 植 物41卷 表2 不同浓度KT和IBA配比对托鲁巴姆茎段继代增殖的影响 Table 2 Effects of different concentrations of KT and IBA on the secondary proliferation of Solanums torvum stem segment 培养基编号 Medium number KT mg L 1 IBA mg L 1 增殖系数 Growth modulus 幼苗 Seedling 株高 Height mm 茎粗 Stem diameter mm 茎基部愈伤组织 Stem base callus 长度 Length mm 宽度 Width mm 重量 Weight g 1 0 0 0 0 4 44bcd 42 33bcd 1 59ab 2 0 0 0 1 4 78abcd 45 91bcd 1 58ab 3 0 0 0 2 5 00abcd 47 07bcd 1 65ab 4 0 0 0 4 6 11a 59 13a 1 69a 平均值Average 5 08 48 61 1 63 5 0 5 0 0 4 56bcd 36 06bcde 1 50ab 8 70bcd 7 24bcd 0 27b 6 0 5 0 1 5 22abc 56 08abc 1 25ab 8 23cd 6 79bcd 0 30ab 7 0 5 0 2 3 78cd 27 31de 1 60ab 6 80d 5 69d 0 33ab 8 0 5 0 4 4 89abcd 29 25de 1 49ab 8 55bcd 6 74cd 0 31ab 平均值Average 4 61 37 18 1 46 8 07 6 62 0 30 9 1 0 0 0 3 78cd 15 50e 1 23b 10 43ab 8 44abc 0 50ab 10 1 0 0 1 4 44bcd 35 35bcde 1 55ab 9 88abc 8 54ab 0 38ab 11 1 0 0 2 5 67ab 31 31cde 1 42ab 9 20abc 8 04abc 0 39ab 12 1 0 0 4 4 11cd 22 09de 1 43ab 9 24abc 8 13abc 0 40ab 平均值Average 4 50 26 06 1 41 9 69 8 29 0 42 13 2 0 0 0 4 67abcd 39 50bcde 1 39ab 10 60ab 8 38abc 0 44ab 14 2 0 0 1 3 56d 22 49de 1 32ab 9 67abc 7 88abc 0 41ab 15 2 0 0 2 3 89cd 23 37de 1 47ab 11 18a 9 41a 0 51a 16 2 0 0 4 3 67cd 30 91cde 1 29ab 10 24abc 7 99abc 0 50ab 平均值Average 3 95 29 07 1 37 10 42 8 42 0 47 注 表示未分化出愈伤组织 Note indicates no callus 表3 不同浓度IBA对托鲁巴姆继代苗生根的影响 Table 3 Effects of different concentrations of IBA on rooting of Solanums torvum 培养基编号 Medium number IBA mg L 1 生根率 Rooting rate 一级根数 条 株 Root number Strip Plant 最长 根长 Root length mm 最长根粗 Root diameter mm M1 0 0 100 3 22 0 42b 111 41 17 88a 0 33 0 03a M2 0 1 100 3 78 0 16ab 120 73 30 50a 0 40 0 12a M3 0 2 100 4 56 0 42a 125 80 14 99a 0 50 0 15a M4 0 4 100 4 33 0 72ab 114 57 8 80a 0 48 0 01a 化方向 李征等 2018 托鲁巴姆在组织培养过 程中很容易形成愈伤组织 不定芽的诱导较难 张 红 2011 本研究发现 MS培养基中添加KT时 茎基部易分化愈伤组织 抑制芽萌发 不利继代增 殖 影响幼苗株高和茎粗的生长 IBA会刺激形成 层细胞活性 产生大量IAA 刺激大量根原基发生 有利于侧根的诱导 杨宏艳等 2019 本研究继 代增殖过程中出现生根情况 是因为单独使用IBA 促进了茎段分化出不定根 而KT和IBA配合使 用 则促进分化愈伤组织 抑制分化不定根 生长素可使无根植株快速生根 促进叶片 茎 等外植体再生分化成植株 赵春莉等 2012 张春 梅等 2018 范适等 2005 研究了茄子叶片离体 繁殖 发现IAA浓度在0 0 5 mg L 1范围内均能 诱导出不定根 随着浓度增加 发根数呈现先增长 后降低的趋势 本研究表明IBA浓度在0 0 4 mg L 1范围内 托鲁巴姆的生根率均达100 浓 度为0 2 mg L 1的一级根数最多 生根效果最好 本研究结果 托鲁巴姆试管内微扦插繁殖的 初代芽诱导最佳培养基为MS KT 0 5 mg L 1 IBA 0 1 mg L 1 出芽率达到90 继代扦插增殖 最佳培养基为MS IBA 0 4 mg L 1 增殖系数 6 11 继代苗长势健壮 最佳生根培养基为1 2MS 980212期张映卿等 茄子野生近缘种托鲁巴姆试管微扦插繁殖技术研究 IBA 0 2 mg L 1 一级根数4 56条 最长根长 125 80 mm 根粗0 50 mm 根系较发达 采用试管 内微扦插技术繁殖托鲁巴姆种苗 操作简单 增殖 系数较高 可满足快速繁育种苗的要求 本研究结 果为托鲁巴姆工厂化规模育苗提供了新途径 参考文献 BAI YE PENG P DUAN GZ et al 2017 Tissue culture and regenerated of the different explants of Aster novi belgii J Mol Plant Breed 15 5 1887 1893 白玉娥 彭 鹏 段国珍 等 2017 荷兰菊不同外植体组织培养快繁 体系 J 分子植物育种 15 5 1887 1893 BAI XJ FENG HP QU JS et al 2014 Effects of different rootstock and scion on graft compatibility and yield 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