魔芋不同外植体离体诱导愈伤组织研究

李  香  王  瑞  刘建华  张晓娟  李光军  赵  培

（陕西理工学院生物科学与工程学院  陕西汉中  723001）

摘  要：研究了魔芋不同外植体愈伤组织的出愈方式和不同激素浓度组合对外植体的诱导效果，实验结果表明：①魔芋愈伤组织的诱导对外植体具有较强的选择性，鳞片的出愈水平普遍高于块茎；②不同激素组合对于魔芋外植体诱导效果差异不明显，激素组合配比对魔芋愈伤组织的诱导起着辅助调节作用。

关键词：魔芋；外植体；愈伤组织

魔芋（Amorphophalms konjac）别名蒟蒻，是天南星科魔芋属多年生草本植物，主产于东半球热带、亚热带，陕西南部和湖北西部广泛分布。魔芋作为重要的经济作物之一，被广泛地应用于食品、医药、化工、纺织等各个行业领域^[1]。在传统魔芋生产栽培中，通常用主块茎着生的根茎作为营养繁殖器官，其繁殖系数极低，严重地阻碍了魔芋大面积推广种植与相关生产深开发产业的发展^[2]，而利用组织培养技术是解决魔芋种植退化、满足生产需求的根本途径。本研究尝试以植物组织培养技术为平台，以魔芋块茎与鳞片为外植体，探索不同培养条件对于魔芋离体组织培养的效应方式与效应程度，筛选魔芋离体培养的合适条件，为汉中地区魔芋的快速繁育与大面积生产提供依据。

1  材料与方法

1.1  材料

研究所使用的魔芋实验材料由陕西省汉中市农业科学研究所友情提供。

1.2  方法

（1）材料预处理：选取生长健壮、大小一致的带芽魔芋块茎，用自来水冲洗掉试材表面的杂质，去除块茎表皮，切分出鳞片包芽，在流水下冲洗0.5-1h备用。

（2）材料消毒：在超净工作台上，对实验选择的2种外植体采用乙醇和升汞配合消毒。块茎用75%的乙醇漂洗30s，0.1的升汞浸泡15min，并用无菌蒸馏水冲洗4-5次。鳞片无菌剥离后用上述两种消毒剂分别处理30s与10min，无菌蒸馏水同法处理。

（3）材料切分与无菌接种：无菌条件下，将魔芋块茎切分为约0.5cm³的小块，鳞片切分为约0.5 cm³的切块。将切分合适的材料分别接种于含有不同激素种类和浓度的8种培养基上（表1）。

（4）离体培养：温度25±2℃，湿度60%-70%，暗培养，定期观察。

实验所用培养基质均以MS为基本培养基，蔗糖3.0%，琼脂0.6%，pH 值为5.8，在121℃、1.1 kg／cm²。的高温高压下灭菌20min。

2  结果与分析

2.1  魔芋不同外植体的出愈方式

魔芋鳞片与块茎接种到相应培养基后，外植体开始膨大，并逐步脱分化形成愈伤组织。对于两种不同的外植体，外植体的膨大变化状况、愈伤组织出现早晚，以及愈伤组织发生位置、愈伤组织质地、颜色等方面均存在明显差异。鳞片切块在接种后第3天左右，开始出现明显可见膨大，第7天部分外植体表面上出现少量愈伤组织；愈伤组织多易发生在鳞片凹侧端，多为乳白色或淡粉色，质地相对疏松，也有少数外植体整体膨大并脱分化形成淡绿色愈伤组织。块茎外植体膨大不明显，愈伤组织形成时间也相对偏晚，大约在2周左右可见明显愈伤出现，愈伤组织多发生在外植体切面上，多为乳白色，以结构致密化愈伤组织占优势。

2.2  魔芋不同外植体的愈伤诱导效果

膨大率是衡量外植体在离体组织培养中对培养条件发生效应的最初直观指标；而出愈率是用来判断外植体脱分化并最终形成有效愈伤组织的一项重要指标，它能够从数量角度确定愈伤组织发生的最佳条件。实验所选取的两种外植体在诱导脱分化效果上存在明显差异（图1，图2）。

 图1 魔芋块茎与鳞片的膨大率                    图2 魔芋块茎与鳞片的出愈率

对于鳞片切块而言，不同培养条件下外植体膨大率均大于93%，处于相对较高水平，最高可达100%，而块茎最高膨大率仅为55.00%，由此可见鳞片外植体对实验培养条件相对敏感，已分化细胞比较容易重新脱分化，并形成愈伤组织，具体表现为鳞片外植体的整体出愈水平普遍优于块茎外植体。另外，魔芋外植体对于培养基表现出较强的选择性，对于8号培养基，鳞片的出愈率达到最高水平（83.58%），而块茎在同样培养条件下的出愈率仅为26.32%，在块茎整体愈伤诱导分化中处于相对较低水平（图2）。

2.3  不同激素配比对魔芋愈伤诱导的效应

实验处理中，无论对于鳞片还是块茎外植体，6-BA & NAA组合与KT & 2,4-D组合整体表现出类似的诱导趋势，膨大率与出愈率变幅不大，即两种组合对于魔芋外植体的脱分化与出愈效果差异并不明显；而在相同组合中，魔芋不同外植体的诱导效果却出现较大差异（图3，图4）。由此可见，基于激素配比与外植体类型两个变量而言，激素组合配比对魔芋愈伤组织的诱导与形成起着次要辅助调节作用，而外植体类型对魔芋愈伤组织的形成起着决定性作用。

图3 不同激素组合对魔芋外植体膨大率的影响              图4 不同激素组合对魔芋外植体出愈率的影响

注：图中横坐标1代表6-BA与NAA 组合；                 注：图中横坐标1代表6-BA与NAA 组合；

2代表KT与2,4-D组合                                  2代表KT与2,4-D组合

3  讨论

外植体的脱分化与愈伤组织的形成是植物离体组织培养成功的关键环节。本实验所选择的两种外植体，在合适的诱导条件下均可脱分化形成明显的愈伤组织，且不同外植体所形成的愈伤组织质地、颜色等方面存在明显差异；之所以出现这种诱导差异，推测可能与外植体本身的结构、分化状态以及脱分化的能力存在某种限制效应关系。另外，诱导所形成的不同类型的愈伤组织，在后期的再分化能力、变异潜力、与产生次生代谢产物的水平等方面是否有差异还有待进一步研究。

相关研究报道表明：植物生长调节物质对植物离体培养中的细胞分化和形态建成起着重要的调节作用^[3-4]。一般情况下，外植体对不同激素组合具有较强的选择效应^[5]，这也是植物离体培养中筛选最佳培养基的前提条件。本实验中所选用的6-BA & NAA与KT & 2,4-D两种激素组合，整体上并未对魔芋外植体表现出明显的诱导差异性效应，而魔芋离体培养对外植体类型则表现出相对较强的依赖性。因此，在魔芋离体培养实验设计中，需要突出主导效应因素，首先筛选合适的外植体类型，在此基础上探索愈伤组织诱导的最佳激素组合配比；而对于比较难以诱导出愈的外植体类型，需要考虑拓宽激素组合的可能类型，增强其对不同激素组合的敏感性。

参考文献：

[1] 林庆华，冯丽霞，黄天文．魔芋的药用价值及应用态势[J]．实用中医内科杂志，2003，（4）：259

[2] 赵庆云，张国云，宁美芳，等．优质魔芋组织苗大棚栽培研究[J]．种子，2005，（4）：63

[3] 倪德祥．植物生长调节剂在组织培养中的调控作用[J]．自然杂志，1987，10（1）：35-39

[4] 韩碧文，李颖章．植物组织培养中器官建成的生理生化基础[J]．植物学通报，1993，10（2）：1-6

[5] 胡选萍．山药不同外植体诱导愈伤组织研究[J]．江苏农业科学，2009，（4）：75-76

摘自：陕西农业科学2012年（4）