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pH胁迫下三种越橘组培苗的生理反应



全 文 :北方园艺2015(15):107~111 ·生物技术·
第一作者简介:李欣怡(1988-),女,湖北荆门人,硕士,研究方向为
作物生理。E-mail:xinyi565@163.com..
责任作者:韩占江(1979-),男,黑龙江绥棱人,博士,副教授,现主
要从事植物资源与抗逆生理等研究工作。E-mail:hanzhanjiang@
126.com.
基金项目:新疆生产建设兵团“兵团英才”选拔培养工程(第一周
期第三层次培养人选)资助项目;新疆生产建设兵团博士资金资
助项目(2013BB008)。
收稿日期:2015-01-30
DOI:10.11937/bfyy.201515028
pH胁迫下三种越橘组培苗的生理反应
李 欣 怡,李 加 好,韩 占 江
(塔里木大学 植物科学学院,新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室,新疆 阿拉尔843300)
  摘 要:以3个越橘品种“蓝丰”(高丛越橘)、“北陆”(半高丛越橘)和“园蓝”(兔眼越橘)为试
验材料,采用植物组织培养技术,在pH 5~9的条件下胁迫70d后,研究不同pH值对3种越橘
组培苗呼吸速率、丙二醛含量和过氧化氢酶活性的影响。结果表明:3种越橘组培苗的呼吸速率
和过氧化氢酶活性均随pH值的增高而降低,丙二醛含量则随pH值的增高而升高。抗逆性综合
评价结果显示,3种越橘中,“园蓝”属于耐碱性品种,“北陆”属于较耐碱品种,“蓝丰”属于碱敏感
品种。
关键词:越橘;植物组织培养;pH胁迫;生理反应
中图分类号:S 663.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)15-0107-05
  越橘(Vaccinium vitis-idaea L.)属杜鹃花科越橘属
多年生落叶、常绿的灌木或小灌木,又称越桔、蓝莓,全
球共有400余种,我国现有90余种和20余亚种或变种,
其中10余种的果实可供食用[1-2]。越橘营养丰富,药用
价值高,为联合国粮农组织(FAO)所列五大健康食品之
一,食用越橘可延缓细胞衰老,减缓老年性疾病的发生,
对癌症、心脏病、眼部疾病、记忆力减退等也具有较好的
预防作用[3-8]。目前市场上以越橘为原料的产品极为丰
富,有鲜果、干果、果汁、果酒、罐头、果酱和化妆品等[9]。
我国的越橘研究工作起步较晚,目前已在生物学特征、
良种选育与栽培技术、果实的采收与储藏加工等方面取
得了一定进展[10]。
由于越橘生长对土壤要求苛刻,喜疏松、有机质含
量高的酸性土壤,限制了其栽培范围。适宜栽培的pH
一般为4.0~5.0,对碱性土壤较为敏感,而自然界中的
土壤大多偏碱性,又加上改良土壤成本高,而且一旦土
壤改造成酸性后,很难再回到原来的理化性质,也不宜
再栽培其它的植物。因此,对耐碱性越橘品种的研究就
显得十分迫切和重要。由于越橘生长周期长,完整植株
经济价值较高,因而利用大量整株试材进行耐碱性研究
是比较困难的。采用离体培养技术进行植物抗逆性研
究具有环境条件容易控制、操作简单以及节省土地和空
间等优点而受到重视[11]。该研究采用植物组织培养技
术,在pH 5~9胁迫条件下对“蓝丰”、“北陆”、“园蓝”3
个品种试管苗的呼吸速率、丙二醛含量和过氧化氢酶活
性进行分析,探讨3个越橘品种对中性、碱性环境的生
理反应,旨在筛选耐碱性强的越橘品种,以期为耐碱越
橘品种的培育提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为“蓝丰”(‘Bluecrop’)、“北陆”(‘Northland’)、
“园蓝”(‘Gardenblue’)3个越橘品种,分别属于高丛越
橘、半高丛越橘和兔眼越橘。在7月份取2年生生长状
况良好、无病害、长势相似的枝条为接种材料。
1.2 试验方法
1.2.1 外植体处理方法 用适量中性洗涤液浸洗10min,
流水冲洗20min,12.5%(v/v)84消毒液(主要成分为次
氯酸钠,有效氯4.5%~5.0%)处理5min,无菌水冲洗5
次,之后剪成2cm长茎段备用、接种[12]。
1.2.2 培养基的制备 采用改良的WPM+ZT 1.0mg/L
培养基[12],用1mol/L HCl或1mol/L NaOH在pH精
密试纸下调整不同的pH值,分别为5.0、6.0、7.0、8.0、
9.0,经123℃高压灭菌20min后,冷却备用。
1.2.3 接种和培养 在超净工作台上每瓶培养基接种
6个茎段,每个处理设置6次重复。在组培室中采用光
照强度1 500~2 000lx,温度(24±2)℃,光照12h/d的
条件下培养70d左右。
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·生物技术· 北方园艺2015(15):107~111
1.3 项目测定
呼吸速率测定采用小篮子法,过氧化氢酶活性测
定采用高锰酸钾标准液滴定法,丙二醛含量测定采用
硫代巴比妥酸法[13]。各项生理指标的测定均重复
3次。
1.4 数据分析
利用Microsoft Excel软件进行数据分析和作图,应
用SPSS 17.0软件进行方差分析及LSD检验(P<
0.05)。
抗逆性评价采用隶属函数法。隶属函数值通过以
下方程计算:X1=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin);X2=1-
(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。其中,X为3种越橘叶片材
料某一生理指标的测定值,Xmax为所有叶片测定该指标
的最大值,Xmin为所有叶片测定该指标的最小值。如
果所测指标与抗逆性呈正相关关系时采用X1 值评价,
反之,所测指标与抗逆性呈负相关关系时采用 X2
评价。
2 结果与分析
2.1 pH胁迫下3种越橘叶片的呼吸速率比较
呼吸速率是植物体新陈代谢强弱的重要指标。由
图1可知,随着pH值的增加,3种越橘叶片的呼吸速率
均下降,“蓝丰”在pH 6时急剧下降,而“北陆”和“园蓝”
在pH 8时才急剧下降。从单因素分析可以看出,在同
一pH值下“蓝丰”、“北陆”和“园蓝”的呼吸速率也均存
在显著差异。“蓝丰”、“北陆”和“园蓝”的呼吸速率平均
值分别为2.28、2.68、3.06mg·g-1·h-1,“蓝丰”、“北
陆”和“园蓝”的呼吸速率和pH 5时相比,在pH 6时分
别减少到0.69%、0.89%和0.93%,在pH 7时分别减少
到0.61%、0.79%和0.85%,在pH 8时分别减少到
0.33%、0.32% 和 0.45%,在 pH 9 时 分 别 减 少 到
0.04%、0.04%和0.07%。说明随着生长环境的碱性增
强,3种越橘的新陈代谢均在逐渐减弱,在供试pH环境
下“园蓝”的新陈代谢最强,受害程度最小,在高碱(pH 9)
时3种越橘的受害程度都极大。
图1 pH胁迫对3种越橘叶片呼吸速率的影响
Fig.1 Efect of pH stress on respiratory rate of three blueberry leaves
2.2 pH胁迫下3种越橘丙二醛(MDA)含量比较
MDA是膜脂过氧化的产物,对细胞膜有毒害作用,
是最常用的膜脂过氧化指标。由图2可知,随着pH值
的增加,3种越橘叶片的 MDA含量均上升,“蓝丰”在
pH 7时急剧上升,而“北陆”和“园蓝”在pH 6时就已经
急剧上升。从单因素分析可以看出,“北陆”和“园蓝”在
不同pH值间均存在显著差异,“蓝丰”在pH 7和pH 8
时差异不显著。在同一pH值下“蓝丰”、“北陆”和“园
蓝”的MDA含量均存在显著差异。“蓝丰”、“北陆”和
“园蓝”的 MDA 含 量 平 均 值 分 别 为 0.26、0.21、
0.20μmol/g,“蓝丰”、“北陆”和“园蓝”的 MDA含量和
pH 5时相比,在pH 6时分别增加1.08、1.32、1.70倍,
在pH 7时分别增加到1.27、1.51、1.81倍,在pH 8时分
别增加到1.27、1.59、1.89倍,在pH 9时分别减少到
1.31、1.79、2.04倍。说明随着生长环境的碱性增强,3
种越橘的细胞膜受伤害程度均在逐渐加剧,各pH环
境下“园蓝”的细胞膜受伤害最大,“蓝丰”的最小。
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北方园艺2015(15):107~111 ·生物技术·
图2 pH胁迫对3种越橘叶片MDA含量的影响
Fig.2 Efect of pH stress on MDA content of three blueberry leaves
2.3 pH胁迫下3种越橘叶片的过氧化氢酶(CAT)活
性比较
CAT可促使H2O2分解为分子氧和水,清除体内的
过氧化氢,从而使细胞免于遭受H2O2的毒害,是生物防
御体系的关键酶之一。由图3可知,随着pH值的增加,
3种越橘叶片的CAT活性均下降,均在pH 6时急剧下
降。从单因素分析可以看出,3种越橘叶片的CAT活性
在不同pH值间均存在显著差异。在同一pH值下“蓝
丰”、“北陆”和“园蓝”的CAT 活性均存在显著差异。
    
“蓝丰”、“北陆”和“园蓝”的CAT 活性平均值分别为
0.61、0.79、1.02U·g-1·min-1,“蓝丰”、“北陆”和“园
蓝”的CAT活性和pH 5时相比,在pH 6时分别减少到
0.60%、0.71% 和 0.85%,在 pH 7 时 分 别 减 少 到
0.22%、0.41% 和 0.58%,在 pH 8 时 分 别 减 少 到
0.15%、0.20% 和 0.31%,在 pH 9 时 分 别 减 少 到
0.07%、0.13%和0.16%。说明随着生长环境的碱性增
强,3种越橘的CAT 活性均在逐渐减弱,各pH环境下
“园蓝”的CAT活性最高,受害程度最小。
图3 pH胁迫对3种越橘叶片CAT活性的影响
Fig.3 The efect of pH stress on CAT activity of three blueberry leaves
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·生物技术· 北方园艺2015(15):107~111
2.4 抗逆性综合评价
植物抗逆性是由多种因素共同决定,因而评价其抗
逆性时要尽可能多考虑相关因素的影响。对3种越橘
应用隶属函数评判法综合评价其抗逆性,能克服单个指
标的片面性,能更好的反映3种越橘的抗逆能力。抗逆
性隶属函数法是最为常用的抗逆性评价方法。
求取各抗逆指标隶属函数值的平均值。平均值越
大,抗逆性越强,配合恰当的抗逆指标,就能较为准确地
评定树种或品种间抗逆性的强弱[14]。从表1可以看出,
3种越橘耐碱能力表现为“园蓝”最强,“北陆”其次,“蓝
丰”最弱。说明“园蓝”对碱性环境具有更高的适应性。
  表1  3种越橘的耐碱性综合评价
  Table 1 Comprehensive evaluation of alkali resistance of blueberry leaves
品种
Variety
呼吸速率
Respiration rate
丙二醛含量
MDA content
过氧化氢酶活性
CAT activity
综合抗逆性
Comprehensive resistance
耐碱能力排序
Resistance sorting
“蓝丰”‘Bluecrop’ 0.47  0.16  0.31  0.31  3
“北陆”‘Northland’ 0.55  0.45  0.42  0.47  2
“园蓝”‘Gardenblue’ 0.65  0.53  0.56  0.58  1
3 讨论
越橘是一种美味的水果,营养丰富,具有广阔开发
前景[15-16]。越橘栽培作为一种劳动密集型产业,而我国
因劳动力资源丰富、栽培土壤面积广阔故在越橘国际竞
争中占有优势,但由于越橘对土壤的酸碱要求较高,pH
胁迫对其影响较大,严重制约了越橘品种在我国碱性土
壤地区的推广。研究表明,土壤pH值对越橘生长发育
具有很大的影响[17-20],pH值过高时越橘吸收铁元素能
力较低而引起缺绿症,pH值过低时越橘叶片也容易枯
萎[20]。有研究发现越橘生长最适土壤pH为4.0~5.0,低
于或高于此范围均不利于越橘生长,严重的甚至死亡[21];
也有研究表明,不同品种越橘的适宜pH 范围略有
不同[18,20,22-25]。
该研究结果显示,以“园蓝”为代表的兔眼越橘对耐
碱的抗逆性最强,半高丛越橘“北陆”属于较耐碱性品
种,高丛越橘“蓝丰”为喜酸性品种,对碱环境适应最弱。
在我国碱性土壤中,可以种植兔眼越橘为主,在投入资
本少的改良土壤中以种植兔眼越橘和半高丛越橘为主,
在酸性土壤中以种植高丛越橘为主,可取得较好的产量
和资本回收。
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北方园艺2015(15):111~113 ·生物技术·
第一作者简介:段雪甜(1992-),女,云南保山人,硕士研究生,研究
方向为资源微生物学。E-mail:864230585@qq.com.
责任作者:伍建榕(1963-),女,福建清流人,博士,教授,现主要从
事森林病理学和资源微生物利用等研究工作。E-mail:wujian-
rong63@aliyun.com.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31360198、31260175);云
南省教育厅科学研究基金资助项目(2013Y123);云南省高校干热
河谷植被恢复创新团队资助项目;云南省重点学科森林保护学资
助项目(XKZ200905);云南省高等学校森林病虫害综合治理教学
团队资助项目(20126005)。
收稿日期:2015-05-28
DOI:10.11937/bfyy.201515029
连瓣兰组织培养及菌根化研究
段 雪 甜1,2,陈 雨 薇1,2,王   芳1,李 婷 婷2,伍 建 榕1,2
(1.西南林业大学 国家林业局西南地区生物多样性保育重点实验室,云南 昆明650224;
2.西南林业大学 林学院,云南省高校森林灾害预警控制重点实验室,云南 昆明650224)
  摘 要:以野生连瓣兰和组培连瓣兰为试材,采用内生真菌分离鉴定、内生真菌与连瓣兰组
培苗的共生培养以及制作石蜡切片对其菌根结构进行观察等方法,研究菌根真菌对连瓣兰生长
的影响,并找出适合连瓣兰生长的菌根真菌。结果表明:从保山野外采集的12株连瓣兰中分离
得到的10个菌株中,有3株适合与组培苗进行共生培养,分别是丝核菌属(Rhizoctoniasp.)、毛壳
菌属(Chaetomiumsp.)、镰刀菌属(Fusariumsp.),其中丝核菌效果最佳,对无菌组培苗生长有良
好的促进作用并在无菌组培苗根部形成菌丝结。
关键词:连瓣兰;组织培养;菌根真菌;共生培养;菌根化
中图分类号:S 682.31 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)15-0111-03
  兰科(Orchidaceae)植物俗称兰花,全世界约有700
属20 000多种及大量变种,主要分布于热带、亚热带和
    
温带地区,尤其南美洲和亚洲的热带地区为多[1]。连瓣
兰(Cymbidium lianpan)属兰科兰属(Cymbidium),是中
国兰花中栽培历史最为悠久、人们最为喜欢的种类之
一,但它也是繁殖最为困难的种之一。再加上长期无节
制的乱采滥挖,野生资源已枯竭,现在不仅已列入国家
的珍惜濒危植物加以保护而且还收载于国际贸易公约
(CITES)附录二中,受到国际保护[2]。采用组织培养技
术进行规模化生产可获得大量优质种苗,对其繁殖有一
定的参考价值。现阶段我国兰花组织培养技术已日趋
成熟,但组培苗移栽时成活率低、生长缓慢,很难大面积
推广,其主要原因在于兰花在短期内无法与相关的真菌
形成菌根[3]。
在自然条件下,内生菌根的形成对兰花来说是必不
  
Effect of pH Stress on Physiological Responses of
Three Tissue Culture Seedlings in Blueberry
LI Xinyi,LI Jiahao,HAN Zhanjiang
(Colege of Plant Science,Tarim University,Xinjiang Production and Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of
Biological Resources in Tarim Basin,Alar,Xinjiang 843300)
Abstract:The respiration rate,MDA content,CAT activity changes of‘Bluecrop’(Vaccinium corymbosum),‘Northland’
(Vaccinium corymbosum×Vaccinium chamaebuxus)and‘Gardenblue’(Vaccinium ashei)were investigated after growing
for 70days with pH stress form 5to 9by the plant tissue culture technique.The results showed that respiration rate and
CAT activity of three blueberries reduced with pH value increasing while MDA content increased.The comprehensive
evaluation results showed that‘Bluecrop’belonged to the most alkaline resistant variety,‘Northland’belonged to more
alkaline resistant variety and‘Gardenblue’belonged to alkaline sensitive variety.
Keywords:blueberry;plant tissue culture;pH stress;physiological response
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