东寮芋头组织快繁技术初探
作者: 方怡然 杨培新 黄丹莹 罗集丰0 引言
芋(Colocasiaesculenta)是一种经济作物,芋头富含纤维、淀粉等营养成分,可药用、食用,也可用于食品加工,具有较高的经济价值。东寮芋头(属槟榔芋)作为广东省揭阳市的传统特色农产品,主要种植于揭阳市揭东区东寮村及其周边地区,由于其个头大、质地细腻、口感软糯、甜度高、营养丰富而远近闻名,被誉为“芋头之王”。近几年,由于东寮芋头备受市场青睐,呈现供不应求的现象。
东寮芋头虽有广阔的市场前景,但由于村民连年种植,芋头疫病和软腐病等病害频频发生,因此病害防控成为当地芋农的当务之急。加之传统的东寮芋头繁殖方式存在周期长、效率低等问题,不仅严重影响了村民的种植效益,也打击了农民的种植积极性。
组培快繁技术具有繁殖速度快、遗传稳定、可大规模生产等优势[1-5]。目前,已有研究表明,可以通过组培快繁技术实现芋头的无病毒、快速及高效繁殖[6-12],对提升芋头产量和品质具有重要意义。研究以揭阳东寮芋头为试验对象,就东寮芋头外植体的消毒、增殖与生根培养、移栽与驯化进行初步研究,以期为揭阳地区芋头产业的高效、良性发展提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料从揭阳市揭东区农户家收集种芋以供试验
1.2材料处理
将收集的种芋半埋放于湿沙中,促使芋头生芽。当芋芽长 3~5cm 时,将其茎尖切取作外植体。
1.3 启动培养
采用MS培养基作为基础培养基,分别量(称)取母液、蔗糖、琼脂及根据配方量添加6-BA和NAA,用蒸馏水混合后边搅拌边加热使其完全熔化,再滴加 1mol/L HC1溶液或 1mol/LNaOH 溶液调整培养基pH值至5.8,后加人蒸馏水定容至所需容量,趁热按每瓶 10mL 的量分装至 56mL 的玻璃培养瓶中并封好瓶盖。将分装好的培养基放进高压灭菌锅,在 0.105MPa 下蒸汽消毒 20min 后置于超净工作台,在室温下冷却凝固后存放,3d后检查培养基污染情况,清洗掉污染的培养基,留下无菌污染的培养基进行接种。
1.4外植体消毒与处理
将外植体用流水冲洗 30min 后,分别置于灭菌后的玻璃培养瓶中(每瓶放1个),在超净工作台上剥掉其叶鞘,往玻璃瓶中倒入 75% 酒精消毒10 s,一半玻璃瓶加入 10% 次氯酸钠溶液并浸泡 10min ,剩余一半玻璃瓶加入蓝月亮84消毒液(按原液和水1:50比例稀释)并浸泡 20min (见表1),均用无菌水冲洗3\~4次,以彻底去除残留消毒剂;置于接种盘上,剥取茎尖;接种后置于 MS+6-BA0.5mg/L+ NAA 0.1mg/L 萌发培养基上,30d后,选择无污染且已萌发的外植体再进行分化培养。
1.5 分化培养
对经过启动培养已萌发的外植体进行修剪,后转到 MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.1mg/L 的分化培养基上(培养基pH值为5.8),继续诱导丛芽分化,培养30d后观察分化情况。
分化率 分化芽数量/接种外植体数量 ×100%
1.6 增殖培养
采用MS培养基作为基础培养基,添加蔗糖30g/L 、琼脂 7g/L ,调整培养基pH值为5.8。添加不同质量浓度的植物生长调节剂(如6-BA、NAA、KT等)有机物(如水解酪蛋白和酵母提取液等),进行配方优化,设置多个处理组合(见表1),以观察不同配方对东寮芋头增殖的影响。每瓶接种3个芽,每组处理接种20瓶,30d后统计出芽增殖率。
增殖率 有效芽数量(高度大于 1.0cm 的芽)/接种芽数量 ×100%
1.7 生根培养
采用1/2MS为基本培养基,添加蔗糖 30g/L 琼脂 7g/L ,调整培养基pH值为5.8,附加活性炭 和NAA 0.1mg/L 。每瓶接种1个芽,30d后观察生根情况。
1.8 培养条件
将接种芽放入含有不同配方培养基的培养瓶中,并置于人工气候培养箱中培养。设定适宜的光照强度( 2000lx 、光照周期(每天光照 16h 、温度[(25±2) 小、相对湿度( 50% )。定期观察并记录外植体的生长状况,并及时清理污染培养基。
1.9 移栽与驯化
待东寮芋头组培苗具3\~4片叶且根系发达、生长健壮时进行移栽。移栽前进行炼苗处理,首先进行开瓶炼苗(7d左右),该部分分3个阶段进行:先松瓶塞1\~2d,接着半开盖1\~2d,剩下几天完全揭去瓶盖。开瓶练苗后,首先,将东寮芋头组培苗用镊子小心取出,洗净根部的培养基,移栽到装有人工配制的培养基质(泥炭土与珍珠岩体积比2:1的营养杯中;其次,转移到温室大棚中管理30d,该过程保持基质湿润但不过湿,避免阳光直晒及积水;最后,移栽于户外。
2 结果与分析
2.1不同消毒剂对外植体消毒效果试验结果
由表1可知,外植体在 75% 乙醇中处理10s再用 10% 次氯酸钠溶液浸泡 10min 的方法,污染率较低,成功率达 80% 。

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茎尖在2种不同的消毒剂处理下均出现不同程度的褐化。成活的茎尖外植体在培养5d后逐渐开始膨大且明显变绿,经过30d的培养能观察到新的组织块,在整个生长过程中均未观察到愈伤组织。
2.2分化培养试验结果
茎尖在分化培养的过程中出现一定程度的褐化。经过启动培养的外植体分化培养20d后逐渐分化出芽,分化率达到 73.14% ,分化出来的芽整体较粗壮。每块幼芽能分化出2~3株长有2~4片叶的东寮芋头幼苗。
2.3增殖培养基筛选试验结果
采用MS培养基作为基础培养基,对比不同处理组合的结果发现(见表2),不同处理过程都在一定程度上促进出芽,在NAA和KT质量浓度一致的情况下,处理1芽的增殖数量最多,即MS+6-BA5.0mg/L+NAA 水解酪蛋白100mg/L+ 酵母提取液 0.5% 的组合最有利于东寮芋头外植体的增殖。该配方下,外植体的增殖速度较其他配方快且生长状态好。

2.4生根培养基试验结果
采用1/2MS为基本培养基,附加活性炭 0.5g/L 和NAA 0.1mg/L 进行东寮芋头组培苗的生根培养试验。经过30d的培养,每株组培苗均能生根,根系较发达,且无愈伤组织生成。即在设定的培养条件下,东寮芋头组培苗能够稳定生长并成功诱导生根。
2.5再生植株的移栽与驯化
移栽具有3\~4片叶且根系发达、生长健壮的东寮芋头组培苗。移栽时,选择透气性良好、保水保肥能力适中的基质(珍珠岩与泥炭土混合物)。在移植前,为有效促进东寮芋苗根系的进一步发育,增强其对新环境的耐受能力,需要进行炼苗处理。此后,随着植株的生长,逐渐将其转移至室外,使其逐渐适应自然环境。经过一段时间的驯化,再生植株的叶片颜色鲜绿、根系发达、生长势强,与常规繁殖的植株无明显差异。这表明通过组织培养技术获得的东寮芋头再生植株具有良好的生长潜力和应用价值,初次尝试的移栽成活率在 75% 以上。
3结论与讨论
研究表明,用东寮芋头进行组培繁殖时,外植体用 75% 乙醇处理10s再用 10% 次氯酸钠溶液浸泡 10min 的方法,污染率较低; NAA 0.1mg/L 的配方适用于东寮芋头茎尖的启动培养: $\mathrm{MS^{+6-BA2.0\mg/L+NAA0.1\mg/L}}$ 的配方适用于东寮芋头茎尖的分化培养;较适合东寮芋头组培苗的增殖培养基是 $\mathrm{MS+6-BA~5.0~\mg/L+NAA}$
水解酪蛋白
酵母提取液 0.5% ;能促进东寮芋头组培苗生根的培养基是
活性炭 0.5g/L+NAA0.1mg/L ,培养条件为光照强度
、每天光照 16h 、温度(25±2)
、相对湿度 50% 。
研究初步探索了东寮芋头组织培养的关键技术环节,包括外植体的消毒、启动培养、分化培养、增殖和生根培养基的筛选、培养条件调控及再生植株的移栽和驯化。通过一系列优化措施的实施,能成功获得健壮的东寮芋头再生植株,但整体增殖系数偏低。在对芋头茎尖进行消毒,以及后续的分化培养过程中,外植体均出现不同程度的褐化。由于褐化是植物组织培养过程中一种常见的现象,往往会影响该技术的成功实施[1]。未来研究应进一步探讨降低芋头外植体褐化的方法(如添加防褐化剂活性炭[12-13]、维生素C等[14-15]或调节培养温度[16-17]等),以及探索能提高东寮芋头组织培养分化、增殖效率的培养基配方[18-23]
此外,光照强度、光照周期、温度及相对湿度的调控等培养条件对植株生长也具有显著影响。因此,应设置不同的培养条件,通过优化培养条件来促进植株在组培阶段的健康生长和高效繁殖。提高再生植株的移栽成活率和适应能力也是提高东寮芋头组织快繁技术不可或缺的环节,可对栽培基质及管理方式进一步优化。
参考文献:
[1]刘玉平.芋脱毒快繁体系建立的初步研究[D].武汉:华中农业大学,2008.
[2]黄光文.江永香芋的组织培养研究[J].湖南科技学院学报,2006(11):189-190.
[3]詹忠根,徐程.奉化大芋芳脱毒苗的组培快繁研究[J].种子,2006(3):4-6.
[4]郑永敏.芋头脱毒快繁与栽培技术[J].安徽农业科学,2006(22):5824,5932.
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