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茶树茎段不定芽高效发生体系的建立
植物学报
2023, 58 (2):
308-315.
DOI: 10.11983/CBB22184
茶树(Camellia sinensis)是重要的经济作物, 杂合度高且变异度大, 其高效离体再生体系鲜见报道。以舒茶早茎段为起始外植体, 进行不定芽高效发生影响因子研究。结果表明, MS+2 mg∙L-1 6-BA为定芽诱导的最适配方, 定芽诱导率为84.44%, 吸收底盘膨大率为80%, 利于后续不定芽诱导; MS+2 mg∙L-1 6-BA+0.2 mg∙L-1 NAA+0.1 mg∙L-1 KT+1 mg∙L-1脯氨酸为不定芽增殖诱导的适宜配方, 不定芽诱导率为88.89%, 平均芽数为7.8。不定根诱导的适宜配方为1/2MS+3 mg∙L-1 IBA, 生根率为85.56%。采用RAPD和ISSR技术对再生植株进行分子检测, 在连续2代离体再生植株中未发现明显变异。  View image in article
图1
茎段不定芽发生体系
(A) 外植体(bar=1 cm); (B) 定芽诱导(bar=1 cm); (C) 不定芽诱导(bar=1 cm); (D) 不定芽伸长(bar=1 cm); (E) 不定根诱导(bar=1.5 cm); (F) 移栽存活的植株(bar=2 cm)
正文中引用本图/表的段落
为了筛选出茶树离体再生的最适基本培养基, 将舒茶早带叶柄和部分叶片的茎段(图1A)分别接种到添加1 mg?L-1 6-BA和0.1 mg?L-1 NAA的MS、WPM、DCR和N6四种基本培养基上, 进行茶树定芽诱导, 观察培养物的生长状况。结果表明, MS培养基中茎段的长势较好, 芽苗幼嫩, 叶片富有光泽, 整个培养物生长活力强; 而WPM培养基中的茎段长势较弱, 长出的芽茎较细, 叶片偏红; 在DCR培养基中长出的芽细瘦, 叶片偏黄; N6培养基中的叶柄稍微带红, 新芽瘦弱(表1)。因此, 确定MS培养基为茶树茎段定芽诱导的适宜基本培养基。不同基本培养基诱导茶树茎段定芽存在差异, 这可能与不同基本培养基中所含元素浓度不同有关。而MS培养基含有较高浓度的无机盐, N和K等元素含量也较高, 有利于定芽诱导。
为探明6-BA对定芽诱导的影响, 将带有叶柄和部分叶片的茎段接种到含不同浓度6-BA的MS培养基上进行定芽诱导, 4周后统计定芽诱导率和底盘膨大率, 观察茎段诱导状态。结果表明, 随着6-BA浓度的增高, 定芽诱导率呈先升高后下降趋势, 在添加3 mg?L-1 6-BA的培养基中, 定芽诱导率最高, 达84.44%; 随着6-BA浓度的增高底盘膨大率逐渐增高, 最高达88.89%, 但部分底盘裂开(表2)。综合定芽诱导率、底盘膨大率和茎段生长状况, 表明当6-BA浓度为2-3 mg?L-1时, 茎段底部产生愈伤组织较多, 部分定芽长出, 且长势较好(图1B), 为后续不定芽诱导奠定良好基础。
将带定芽的舒茶早茎段分别接种在含0-3 mg?L-1 6-BA、0-0.3 mg?L-1 NAA、0.1 mg?L-1 KT和1 mg?L-1脯氨酸的MS培养基中, 进行不定芽增殖诱导。结果表明, 培养4周后, 不定芽陆续被诱导产生。随着6-BA和NAA浓度的增高, 不定芽诱导率和平均不定芽数先升高后下降; 当不添加6-BA和NAA时, 不定芽诱导数量较少; 当添加1 mg?L-1 6-BA和0.1 mg?L-1 NAA时, 平均仅形成1个不定芽, 且叶片瘦小卷曲; 添加2 mg?L-1 6-BA和0.2 mg?L-1 NAA时, 不定芽诱导效果最佳, 诱导率为88.89%, 平均不定芽数为7.88个, 芽苗呈绿色, 叶片舒展(图1C); 当6-BA和NAA的浓度分别为3 mg?L-1和0.3 mg?L-1时, 不定芽诱导率为71.11%, 平均不定芽数仅为3-4个, 且底部出现大量愈伤组织, 不定芽叶片较黄(表3)。因此, 茎段诱导不定芽的较佳配方为MS+2 mg?L-1 6-BA+0.2 mg?L-1 NAA。
将诱导出的不定芽转接到含6-BA (浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mg?L-1)和NAA (浓度分别为0.02、0.04、0.06、0.08和0.1 mg?L-1)的MS培养基中, 进行不定芽伸长培养。结果表明, 不同植物生长调节剂组合均能诱导不定芽伸长, 但不定芽伸长状态存在差异(表4)。当6-BA浓度为0.8 mg?L-1、NAA浓度为0.08 mg?L-1时, 不定芽伸长率最高, 为70% (图1D), 其次是0.6 mg?L-1 6-BA和0.06 mg?L-1 NAA组合, 不定芽伸长率达58.89%。
选取健壮的伸长芽苗转接到含1-4 mg?L-1 IBA的MS和1/2MS培养基中进行不定根诱导。结果表明, 第7天开始茎基部略微膨大, 15天根原基启动, 20天不定根形成。6周后, 1/2MS培养基中的不定根诱导率普遍高于MS培养基。因此, 1/2MS培养基有利于芽苗的不定根诱导。不同浓度IBA均能诱导产生不定根, 随着IBA浓度的升高, 芽苗的生根率呈先上升后下降趋势, 当IBA浓度为3 mg?L-1时, 芽苗的生根率最高, 为85.56%, 诱导出的不定根较为粗壮, 侧根较多, 植株生长健壮(图1E)。因此, 茶树不定根诱导的适宜配方为1/2MS+3 mg?L-1 IBA (表5)。
选取已长出发达根系的植株, 经炼苗后移栽于栽培室中, 3-4周后存活率达86.67%, 再生植株生长状况良好, 叶片油绿, 长出多片新叶(图1F)。
繁殖系数是不定芽发生体系的关键指标, 直接决定生产成本和种苗价格, 高繁殖系数的再生体系可加速优质种苗的市场推广与生产应用。已报道的茶树茎段不定芽发生体系中, 以陈泽雄等(2009)的渝茶1号茶树腋芽诱导体系为佳, 不定芽诱导率达70%, 繁殖系数为3.37, 但该体系的不定芽诱导率和繁殖系数仍然偏低, 与短穗扦插相比生产成本仍较高。本研究以舒茶早无菌苗茎段为起始外植体开展茶树茎段不定芽发生体系研究, 不定芽诱导率达88.89%, 繁殖系数为7.88 (表3), 显著提高了茶树茎段不定芽的诱导率和繁殖系数(谢恩俊等, 2020)。本研究建立的茎段不定芽发生体系繁殖系数高。不定芽诱导率和繁殖系数较高的主要原因与该体系增加了定芽诱导和底盘吸收2个因素密切相关, 在一定的培养基配方下, 生长健壮的定芽成为光合作用主体, 大于1 mm的吸收底盘可促进外植体的营养吸收, 使整个培养物的活力和繁殖力增强(图1)。
本文的其它图/表
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