全 文 ：胡选萍 ,李会宁 ,梁引库 ,等.碳源和氮源对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应研究 [ J] .江苏农业科学 , 2010(4):49-50, 95.
碳源和氮源对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应研究
胡选萍 , 李会宁 , 梁引库 , 张晓娟
(陕西理工学院 ,陕西汉中 723001)
　　摘要:研究了碳源与氮源对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应。结果表明:碳源的种类与含量是影响薯蓣零余子
愈伤诱导的重要变量 ,其中蔗糖是一种相对比较理想的碳源;氮源(硝酸铵)的含量对薯蓣零余子的出愈没有影响。
　　关键词:碳源;氮源;出愈率;出愈速度
　　中图分类号:Q943.1　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2010)04-0049-02
收稿日期:2009-11-25
基金项目:陕西省教育厅专项科研计划(编号:08JK246);陕西理工学
院专项科研基金(编号:SLGQD0714)。
作者简介:胡选萍(1975—),女 ,硕士 , 讲师 ,主要从事植物组织培养
与细胞工程研究。 E-mail:huxuanping@163.com。
　　薯蓣(Dioscoreaopposita),别名山药 ,是薯蓣科薯蓣属的
一种肉质块茎植物 ,其块茎入药具有健脾 、补肺 、固肾 、益精之
功效 [ 1 ] 。薯蓣汉中地区的种植面积较广 ,约占陕西省薯蓣种
植总面积的 85%。本研究以汉中当地薯蓣零余子为试验对
象 ,探索碳源与氮源对其愈伤组织发生的特点和规律 ,为通过
愈伤组织的诱导和器官发生途径 ,建立良好的再生体系奠定
基础;同时也为深入探索碳源 、氮源在薯蓣愈伤组织诱导中的
作用机理提供一定的数据支撑 。
1　材料与方法
1.1　材料
本研究所用试验材料为汉中当地薯蓣茎蔓上成熟的零
余子 。
1.2　薯蓣零余子愈伤组织诱导方法
1.2.1　材料预处理　首先用自来水冲洗掉薯蓣供材表面的
杂质 ,然后用软毛刷蘸取适量次氯酸钠全面清洗 ,再经自来水
冲洗数次备用 。
1.2.2　材料消毒　在超净工作台上 ,对薯蓣零余子采用乙醇
和氯化汞配合消毒 ,用 70%乙醇浸泡 20 s, 0.1%氯化汞浸泡
12 min,并用无菌蒸馏水冲洗 5 ～ 6次 。
1.2.3　材料切分与无菌接种　无菌条件下 ,将零余子切分为
约 0.5 cm3的小块 ,其中每块均带有原表皮 。
1.2.4　离体培养　将切分好的外植体接种在含有不同碳源 、
氮源的 8种培养基上 (表 1、表 2), 25 ℃暗培养 ,定期观察 。
所用基本培养基为:MS+6-BA2 mg/L+2, 4-D1 mg/L+
NAA2mg/L+PVP0.01%;其中琼脂 0.6%, pH值为 5.8 ,在
121℃、1.1 kg/cm2的高温高压下灭菌 20 min。
1.3　薯蓣零余子愈伤组织生长状态的测定指标
出愈率 =诱导出愈的零余子切块数 /接种的零余子切块
总数 ×100%
出愈速度 =(NK-N0 )/K×接种切块数
其中 , N0为最初出现愈伤组织的出愈数 , NK为出现愈伤组织
后第K天的出愈数 。初始出愈速度为从开始出现愈伤组织
表 1　碳源种类与氮源含量配比
培养基编号 配比
a1 蔗糖+硝酸铵(1×)
a2 蔗糖+硝酸铵(2×)
a3 蔗糖+硝酸铵(3×)
b1 葡萄糖 +硝酸铵(1×)
b2 葡萄糖 +硝酸铵(2×)
b3 葡萄糖 +硝酸铵(3×)
c1 果糖+硝酸铵(1×)
c2 果糖+硝酸铵(2×)
c3 果糖+硝酸铵(3×)
　　注:各培养基中碳源的含量为 3%;“ 1×”表示硝酸铵的含量为
MS培养基的规定量 , “ 2×、 3×”分别表示硝酸铵的含量为 MS培养
基规定量的 2倍 、3倍。
表 2　碳源含量对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应试验
培养基编号 蔗糖含量(g/L)
A1 15
A2 30
A3 45
A4 60
起(第 4天)1周内的出愈速度;后期出愈速度为从诱导的愈
伤组织数基本不再增加(第 15天)倒推 1周的出愈速度 。
2　结果与分析
2.1　碳源种类对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应
碳源是构成植物体结构的基础性物质 ,为细胞的呼吸代
谢提供底物与能源 。探索不同碳源种类的差异性效应 ,为组
织培养中筛选合适的碳源种类具有一定的意义 。
由方差分析的结果(表 3)可以看出 ,不同碳源种类之间 ,
薯蓣零余子切块的出愈率存在极其显著的差异(F=12.422 ,
P=0.001);图 1表明在以蔗糖作为碳源的培养基中 ,薯蓣零
余子的出愈率水平最高 ,其次是葡萄糖和果糖 。由此可见 ,蔗
糖是诱导薯蓣零余子出愈的一个相对较好的碳源 。
　　另外 ,在不同的碳源种类之间 ,薯蓣零余子切块的初始出
表 3　不同种类碳源对薯蓣零余子诱导愈伤组织效应的方差分析
单因素方差分析 平方和 自由度 均方 F值 P值
出愈率 0.343 2 0.172 12.422 0.001
初始出愈速度 0.001 2 0.001 1.880 0.187
平均出愈速度 0.002 2 0.001 11.637 0.001
后期出愈速度 0.006 2 0.003 4.297 0.033
—49—江苏农业科学　2010年第 4期DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2010.04.068
愈速度没有显著差异(F=1.880 , P=0.187),而平均出愈速
度(F=11.637, P=0.001)和后期出愈速度(F=4.297 , P=
0.033)存在显著差异(表 3);薯蓣零余子的平均分化速度与
后期分化速度在以蔗糖为碳源的培养基中相对最快 ,其次是
葡萄糖和果糖(图 2);由此可以推理 ,碳源种类是通过平均与
后期出愈速度而效应于薯蓣零余子组织的生理脱分化过程
的 ,其中蔗糖是 3种碳源中相对比较理想的 1种 。
2.2　碳源含量对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应
仅仅对碳源种类的确定 ,并不能获得最佳的碳源条件 ,而
碳源的含量水平也是影响薯蓣零余子诱导愈伤组织的一个重
要条件 。由方差分析的结果(表 4)可以看出 ,在不同的碳源
含量之间 ,薯蓣零余子切块的岀愈率水平存在显著差异(F=
24.428 , P=0.005),随着碳源含量的增加 ,薯蓣零余子的出
愈率水平有一个明显的上升趋势(图 3)。本试验中 ,当蔗糖
4倍量(60 g/L)时 ,薯蓣零余子切块的出愈率水平达到最高 。
在不同的碳源含量之间 ,薯蓣零余子切块的初始分化速度
(F=3.575 , P=0.125)和平均分化速度 (F=5.214 , P=
0.072)没有显著差异 ,而薯蓣零余子切块的后期分化速度存
在显著差异(F=20.811 , P=0.007);在蔗糖水平达到 3倍量
(45g/L)时 ,薯蓣零余子的后期分化速度达到了最大值 ,且明
显高于其他 3种水平(图 4)。由此可见 ,碳源的水平是影响
薯蓣零余子的出愈与脱分化速度的重要变量 。
2.3　氮源对薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应
在组织培养中常用的氮源为硝态氮与氨态氮 ,本研究尝
表 4　碳源含量对薯蓣零余子出愈率影响的方差分析
单因素方差分析 平方和 自由度 均方 F值 P值
出愈率 0.030 3 0.010 24.428 0.005
初始分化速度 0.003 3 0.001 3.575 0.125
平均分化速度 0.000 3 0.000 5.214 0.072
后期分化速度 0.007 3 0.002 20.811 0.007
试探索了硝酸铵的含量对于薯蓣零余子诱导愈伤组织的效应
程度(表 5)。研究结果表明 ,在不同的氮源状态下 ,薯蓣零余
子切块的岀愈率(F=0.266, P=0.770)、初始分化速度(F=
0.269, P=0.767)、平均分化速度(F=0.124, P=0.885)和后
期分化速度(F=1.268 , P=0.310)均没有显著差异 。由此可
见 ,在薯蓣零余子愈伤组织的诱导过程中 ,氮源状态(硝酸铵
的含量)不影响薯蓣零余子岀愈率水平与出愈速度 ,换句话
说 ,氮源是薯蓣零余子诱导出愈的一个无关变量 。
表 5　氮源对薯蓣零余子出愈率和分化速度影响的方差分析
单因素方差分析 平方和 自由度 均方 F值 P值
出愈率 0.190 2 0.009 0.266 0.770
初始分化速度 0.000 2 0.000 0.269 0.767
平均分化速度 0.000 2 0.000 0.124 0.885
后期分化速度 0.002 2 0.001 1.268 0.310
3　讨论
在植物组织器官离体培养的过程中 ,碳源为细胞提供合
成新化合物必不可少的碳骨架 ,同时充当细胞呼吸代谢的底
物与能源 ,而氮源作为一种重要的大量元素 ,在植物体蛋白质
的合成与代谢中发挥着重要作用 [ 2 ] ,因此探索碳源 、氮源的
种类与含量水平对外植体诱导的效应状态具有重要的意义。
蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长 [3 ] ,但
近年来的研究表明蔗糖并不一定是最佳碳源 [4 ] ,糖的种类和
用量不仅影响培养物生长速度和生长量 ,而且影响其代谢水
平 、次生代谢物合成以及细胞的形态和发生 [ 5-6] 。本研究结
果表明 ,碳源是影响薯蓣零余子出愈水平与出愈速度的一个
非常重要的效应变量 ,在选择的 3种碳源中 ,蔗糖是一种相对
比较理想的碳源种类 。相对于葡萄糖和果糖而言 ,可能蔗糖
更容易被薯蓣零余子外植体吸收 、运输 、利用和转化 。而且在
培养基中蔗糖浓度相对较大的条件下 ,能够充分地保证薯蓣
(下转第 95页)
—50— 江苏农业科学　2010年第 4期
3　主要特征特性
3.1　品质优良 ,食味佳 ,稻米商品性好
谷粒饱满呈阔卵形 ,颖壳秆黄色 ,商品性好。据 2009年
由江苏省种子管理站统一抽样送交农业部食品质量检测中心
测试结果:出糙率 83.4%,精米率 73.8%,整精米率 71.4%,
粒长 5.2mm,长宽比 1.9 ,垩白率 12%,垩白度 1.2%,碱消值
6.0级 ,胶稠度 86 mm,直链淀粉含量 17.7%,透明度 2级 ,理
化指标达国颁优质米二级标准 。外观和食味品质均显著好于
武运粳 7号等同熟期品种 。
3.2　丰产性好 ,穗粒结构协调 ,自身调节能力强
镇稻 11号分蘖力强 ,成穗率高 ,穗型较大 ,穗层整齐 ,着
粒较密 ,穗形半直立 ,穗长 18 cm左右 ,有效穗在 300万 /hm2
左右 ,每穗总粒数 130 ～ 140粒 , 结实率 90%以上 , 千粒重
27 g左右 。自身调节能力强 ,容易栽培 。
3.3　抗性较突出 ,稳产性好
镇稻 11号对条纹叶枯病 、白叶枯病 、稻瘟病和纹枯病均
具有较好的抗性 。 2008年 、2009年江苏省农业科学院植物保
护研究所用白叶枯病的 KS-6-6、浙 173、PX079、JS-49-6
等 4个致病型代表菌株进行人工接种鉴定 , 2年的病级变幅
在 1 ～ 3级之间(9级制);苗期对稻瘟病 6个生理小种均表现
免疫 ,穗期接种鉴定穗颈瘟为 3级;条纹叶枯病 2年田间种植
鉴定最高穴发病率 7.1%,达抗病以上水平;田间纹枯病及其
他混生性病害轻 。
3.4　株型好 ,熟相佳 ,熟期适中
镇稻 11号苗体矮健 ,叶挺拔 ,叶色适中 ,分蘖力强 ,株型
紧凑 ,茎秆粗壮 ,基部节间短 ,耐肥抗倒 。剑叶长度中 ,挺拔 ,
受光姿态好 ,功能期长 ,生长清秀 ,后期转色顺调 ,熟相好 ,全
生育期 160d左右 ,较武运粳 7号早熟 1d。
4　栽培技术要点
经试验试种 ,镇稻 11号适合移栽 、机插和直播等多种方
式栽培 。 9.75t/hm2的产量结构一般为:有效穗 300万 /hm2
左右 ,每穗总粒数 130 ～ 140粒 ,结实率 90%以上 ,千粒重 27g
左右 。高产栽培应在争足穗、攻大穗的基础上 ,确保粒重 。即
通过培育多蘖壮秧 ,合理密植 ,促早发早够苗并及时搁田 ,提
高群体质量 ,打好高产基础 ,在确保适宜穗数的基础上 ,促壮
秆大穗 ,从而达到穗足 、穗大 、粒重夺高产的目的 。
4.1　适期播种 ,培育壮秧
一般于 5月 15日左右(机插塑盘育秧于 5月 22日左右)
播种 ,湿润育秧秧田播种量 300 ～ 450 kg/hm2 ,旱育秧秧田播
种量 600kg/hm2左右 。在施足基肥的基础上 , 1叶 1心期施
断奶肥 , 3叶期补施接力肥 。移栽前施好起身肥 ,湿润育秧秧
龄以 25 ～ 30 d为宜 ,旱育秧秧龄以 25d为宜 ,机插秧秧龄以
20 d左右为宜 。注意做好秧田病虫草害防治工作 。
4.2　适时移栽 ,合理密植
中上等肥力田块栽 27万穴 /hm2 , 基本苗 60万 /hm2左
右;肥力较差的田块栽 30万穴 /hm2 ,基本苗 90万 /hm2左右 。
并做到匀棵浅栽 ,提高栽插质量 。
4.3　科学肥水管理
(1)总纯氮量控制在 270 ～ 300 kg/hm2 ,根据地力酌情增
减;前后期施氮比例 5.5∶4.5。 (2)重施基肥 ,早施促蘖肥 。
在施足基肥的基础上 ,栽后 5 ～ 7 d施尿素 150 kg/hm2 ,前期
浅水促早发 ,力争栽后 20 d茎蘖数达约 300万 /hm2;以后先
轻后重分次搁田 ,最高茎蘖数控制在约 420万 /hm2。 (3)长
粗肥 , 7月中旬施氯化钾 112.5 ～ 150kg/hm2 ,达到壮秆促根
的目的 。 (4)在中控的基础上 ,早施重施促花肥 , 促粒争大
穗 ,酌情施好保花肥 ,达到攻大穗 、争穗重的目的 。 (5)后期
管理以提高结实率 、增粒重为重点 ,采用干干湿湿的方法 ,切
忌断水过早 ,确保活熟到老 ,以保证高产优质 。
4.4　及时做好病虫草害防治工作
根据病虫草害的发生规律 ,及时做好稻飞虱 、纹枯病 、纵
卷叶螟 、三化螟 、稻瘟病 、杂草 [ 4 -5 ]等的防治工作 。
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(上接第 50页)
零余子切块的碳源供应 ,为外植体脱分化形成愈伤组织以及
细胞的旺盛分裂提供充足的底物与丰富的能源 。而氮源 (硝
酸铵的含量)与薯蓣零余子的出愈水平和出愈速度则表现出
一种无关效应 ,可能是由于 MS培养基提供的硝酸铵的规定
量已经足以保证薯蓣零余子切块在愈伤组织诱导过程中对氮
素的需求水平 ,所以过饱和的硝酸铵对于薯蓣零余子的生理
脱分化表现出一种无意义状态 。
本研究基于愈伤组织的生长状态和生长速度 ,探索碳源
与氮源对于薯蓣零余子脱分化的效应 ,而碳源 、氮源是否会影
响薯蓣零余子愈伤组织中有用代谢产物的积累 ,又是以何种
机理实现这种生理变化的 ,还有待进一步研究 。
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