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芋（Colocasia esculenta L. Schott）脱毒快繁体系的构建以及组培苗无糖培养的研究

作　者: 崔瑾
导　师: 李式军；吴琴生
学　校: 南京农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 脱毒快繁试管球茎无糖培养体系的构建组培苗试管苗芋花叶病毒植物学特性大田种植酯酶和过氧化物酶同工酶
分类号: S632
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

芋（Colocasia esculenta L.Schott），是一种重要的蔬菜和药用植物，在我国具有悠久的栽培历史。芋还是迄今发现的耐盐性最强的蔬菜作物之一，长期栽培可以降低土壤的盐渍化程度，对滩涂的开发和利用具有较大的应用价值。在传统栽培中，芋一般采用球茎作为繁殖材料，称为种芋，突出缺点是用种量大，繁殖系数低，种芋的贮藏和调运增加成本，限制了许多南方名优品种的北移和大面积推广。而且长期以来，由于采用无性繁殖方法，芋花叶病毒（Dasheen Mosaic Virus，DMV）病发生严重，导致种性退化，产量和品质的下降，是目前生产上迫切需要解决的问题。利用组织培养方法获得无毒或少毒再生植株，并在短时间内快速增殖，获得大量组培苗是解决这些问题的公认有效途径。但是人们在获得芋的组培苗后又面临一些新的问题，如组培苗难以保存，驯化移栽成活率低，远距离运输困难等。试管球茎虽然需要在试管苗的基础上进一步培养才能获得，但其是完善芋脱毒快繁商品化生产体系的有效方案。为了改进芋的脱毒快繁技术，建立起高效、实用的芋良种繁育体系，作者在硕、博连读的五年时间内，首先着重研究芋脱毒快繁体系建立过程中的关键技术及其基础原理，取得了如下结果： 1．对建昌红梗芋和福鼎槟榔芋进行大田种植，田间观察结果表明：两个品种都出现与芋花叶病毒病描述相似的感染症状，发生率都达到60％以上。进一步的电镜观察结果表明：两个品种的感病叶片上都发现了与DMV形状、大小相似的病毒粒子，初步认为在这两个品种上普遍发生芋花叶病毒病。 2．在国内首次将苯基噻二唑基脲（TDZ）应用于不同基因型芋的组织培养中。与BA相比，TDZ的细胞分裂素活性至少高出一个数量级，0.1mg·L^-1的TDZ能有效地诱导四个基因型芋茎尖的萌动、生长、大量增殖丛生芽，促进试管苗根系发生，将根系活力提高2倍以上，显著提高了试管苗的驯化成活率；浓度为0.01mg·L^-1的TDZ能诱导魁芋类型的芋离体叶片切块产生再生芽点，转接后可增殖不定芽并形成再生植株。 3．研究不同培养方式和温度、光照条件对广西荔蒲芋，福建福鼎芋，建昌红梗芋和太仓香子芋试管球茎诱导的影响。试验结果表明：在以液体培养方式、温度为29℃（light）／20℃（dark）和光照时间为8 h／d时的条件下，试管球茎的诱导效率达到95％以上，单瓶试管球茎的最大鲜重和平均鲜重也达到4.5g和2.0g以上。 4．研究不同浓度的TDZ和KNO₃对四种基因型芋试管球茎诱导和发育的影响。结果表明：与浓度为5 mg·L^-1的BA相比，浓度为0.2 mg·L^-1的TDZ可以显著提高4种基因型芋的单瓶试管球茎的个数，平均提高幅度为分别为45.5％，64.0％，23.2％和16.8％，球茎的最大鲜重和单瓶总鲜重也都得到显著水平提高。浓度为50mmol·L^-1的KNO₃对芋试管球茎数量影响不大，但是对重量的影响较大，单瓶试管球茎的平均鲜重提高的平均幅度为 12．9％。5．在国内首次研究了不同浓度的水杨酸（SA）对四个品种芋试管球茎诱导和发育的影响。结果表明：与对照相比，培养基中附加浓度为 0．smmol． L’的 SA，将 LY、FY、XY和 HY四个品种芋试管球茎的平均鲜重分别提高 ZI．70、16．l0、17．50和14．30，最大鲜重分别提高12．60、16．00、11．0O和 10．5O，平均干重提高8．10、8．40。7．2％和 9二％。并且在此浓度下，SA具有调节试管球茎同期发育的作用，试管球茎大小分布集中，1刀《刀g重量的试管球茎趋多。6．以茎尖培养获得的红梗芋试管苗和试管球茎为材料，在国内首次研究芋试管苗和试管球茎连续两年大田种植的生长、产量和品质情况。第一年种植的结果表明：试管苗和试管球茎在生长期的植物学特性上与原种基本保持一致。由于在子芋个数上存在显著差异，试管苗和试管球茎折合 667m2产量分别比对照低 7．6％和 8石％。第二年种植的结果表明：试管苗和试管球茎7d后发芽率高于对照的 8厂％和 9．l％，生长期的植物学特性上与原种完全保持一致，折合667m‘产量分别比对照提高10．70和 10．20，比第一年分别提高35．7％和36．5％。红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第二年所体现的增产潜力是巨大的，显示出脱毒复壮的效果。7．以红梗芋、香子芋和荔蒲芋为材料，研究这三种基因型芋试管苗在大田种植第一代的生产性能和遗传稳定性。实验结果表明：三种基因型芋试管苗在成叶数，最大叶宽，母芋重，子芋平均单重、子芋总淀粉含量和粗蛋白含量等各植物学特性上与普通对照无显著差异。由于在子芋个数上存在显著差异，三种基因型芋试管苗第一年折合667m‘产量低于对照。试管苗根尖染色体在形态和数月上与各对照都保持了一致。第一代芋球茎蛋白质SDS－PAGE电泳图谱以及酯酶和过氧化物酶同工酶电泳图谱都表明生化特性没有差别，具有遗传的稳定性。作者在对芋、草萄等园艺作物进行组培研究的过程中，不断发现组培苗由于受环境条件的限制而出现各种生长障碍。国内外许多研究报道认为，组培苗生长不够健壮主要原因是组培小植株长期在密闭环境中生长，靠培养基中的糖进行异养，而导致

全文目录

中文摘要  6-9
英文摘要  9-13
主要缩略词表  13-14
引言  14-16
第一部分文献综述——芋组织培养及组培环境调控技术研究进展  16-30
  一．芋的植物学特性和应用价值  16-17
  二．芋的品种类型及分布特点  17-18
  三．芋病毒病研究现状  18-20
  四．芋组织培养研究现状  20-23
  五．组培环境调控实现无糖培养的研究现状  23-30
    5．1 传统组培环境对组培苗生长的影响  23-24
    5．2 组培环境调控与规模化组培苗生产  24-28
    5．3 国内组培环境技术的研究状况  28
    5．4 组培环境调控技术的发展趋势  28-30
第二部分试验研究——芋脱毒快繁体系构建以及组培苗无糖培养的研究  30-99
  研究一建昌红梗芋和福鼎槟榔芋花叶病及其病原病毒的初步研究  30-33
    1．材料与方法  31
    2．结果与分析  31
      2．1 田间植株病毒病发病情况调查  31
      2．2 病原电镜观察  31
    3．讨论  31-33
  研究二芋脱毒苗快繁关键技术与原理研究  33
  试验一提高芋茎尖初代培养效率研究  33-39
    1．材料与方法  33-34
    2．结果与分析  34-37
      2．1 不同芽长度、消毒方式和氯化汞处理时间对芋茎尖初代培养的影响  34-37
      2．2 不同琼脂浓度、激素或生长调节剂处理对两种基因型芋茎尖生长的影响  37
    3．讨论  37-39
  试验二 TDZ在不同基因型芋组织培养中的生理效应  39-45
    1．材料与方法  39-40
    2．结果与分析  40-43
      2．1 TDZ对茎尖萌动、生长和芽增殖的影响  40
      2．2 TDZ对不同基因型芋组培苗质量的影响  40-42
      2．3 TDZ对组培苗根系活力的影响  42
      2．4 TDZ对离体再生植株的影响  42-43
    3．讨论  43-45
  研究三芋试管球茎的诱导和发育调控的研究  45
  试验一不同培养方式和温度、光照条件对芋试管球茎诱导的影响  45-52
    1．材料与方法  45-47
    2．结果与分析  47-50
      2．1 不同培养方式对试管球茎诱导的影响  47
      2．2 不同培养温度对试管球茎诱导的影响  47-48
      2．3 不同光照时间对试管球茎诱导的影响  48-49
      2．4 试管球茎的保存与萌动  49-50
    3．讨论  50-52
  试验二 TDZ和KNO_3对芋试管球茎诱导的影响  52-58
    1．材料与方法  53
    2．结果与分析  53-56
      2．1 TDZ对试管球茎诱导与发育的影响  53-55
      2．2 KNO_3对试管球茎诱导与发育的影响  55-56
    3．讨论  56-58
  试验三水扬酸对芋试管球茎诱导的影响  58-62
    1．材料与方法  58
    2．结果与分析  58-61
      2．1 SA对不同品种芋试管球茎诱导和发育的影响  58-60
      2．2 SA对不同品种芋试管球茎整齐度的影响  60-61
    3．讨论  61-62
  研究四芋试管苗、试管球茎的生产应用和遗传稳定性研究  62
  试验一芋试管苗和试管球茎移栽环境条件及基质的比较研究  62-68
    1．材料与方法  62-63
    2．结果与分析  63-67
      2．1 光照强度对试管苗和试管球茎移栽成活率的影响  63-64
      2．2 空气温度对试管苗和试管球茎移栽成活率的影响  64
      2．3 相对湿度对试管苗和试管球茎移栽成活率的影响  64-65
      2．4 移栽基质对试管苗和试管球茎移栽成活率的影响  65
      2．5 不同苗级对试管苗和试管球茎移栽成活率的影响  65-67
    3．讨论  67-68
  试验二建昌红梗芋试管苗和试管球茎连续两年大田种植的产量和品质比较研究  68-73
    1．材料与方法  68-69
    2．结果与分析  69-71
      2．1 建昌红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第一年球茎膨大生长期的生长状况分析  69-70
      2．2 建昌红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第一年产量和品质组成分析  70
      2．3 建昌红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第二年发芽率调查  70-71
      2．4 建昌红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第二年球茎膨大生长期的生长状况分析  71
      2．5 建昌红梗芋试管苗和试管球茎大田种植第二年产量组成分析  71
    3．讨论  71-73
  试验三不同基因型芋茎尖组培苗生产性能和遗传稳定性研究  73-78
    1．材料与方法  73-74
    2．结果与分析  74-77
      2．1 不同基因型芋组培苗与对照主要生产性能的比较  74-75
      2．2 不同基因型芋组培苗与对照主要遗传性状的比较  75-77
    3．讨论  77-78
  研究五通过组培环境调控技术实现组培苗无糖培养的研究  78
  试验一增施CO_2对葡萄组培苗生长发育和光合自养能力的影响  78-83
    1．材料与方法  78-79
    2．结果与分析  79-82
      2．1 不同培养方式下组培容器中CO_2浓度一天内变化规律  80
      2．2 不同CO_2浓度和糖浓度对组培苗生长状况的影响  80
      2．3 不同处理组合中组培苗生长发育状况的比较分析  80-81
      2．4 茎部横切面显微观察  81-82
      2．5 驯化移栽实验  82
    3．讨论  82-83
  试验二 CO_2浓度和光合光量子通量密度对叶用甘薯组培苗光合自养和过氧化物酶活力的影响  83-88
    1．材料与方法  83-85
    2．结果与分析  85-86
      2．1 不同Ci和PPFD处理对叶用甘薯组培苗光合速率的影响  85
      2．2 Ci和PPFD调控对叶用甘薯组培苗生长的影响  85-86
      2．3 C_i和PPFD调控对叶用甘薯组培苗过氧化物酶活力的影响  86
    3．讨论  86-88
  试验三组培环境中湿度调控对荔蒲芋组培苗无糖培养的影响  88-93
    1．材料与方法  88-90
    2．结果与分析  90-91
      2．1 培养箱内4个小箱体内相对湿度调控结果  90
      2．2 湿度调控处理对荔蒲芋组培苗生长的影响  90-91
      2．3 湿度调控处理对荔蒲芋组培苗过氧化物酶的影响  91
    3．讨论  91-93
  试验四环境调控对叶用甘薯组培苗光合自养和叶片超微结构的影响  93-99
    1．材料与方法  93-94
    2．结果与分析  94-96
      2．1 环境调控对叶用甘薯组培苗生长的影响  94-95
      2．2 环境调控对叶用甘薯组培苗叶绿素含量和根系活力的影响  95-96
      2．3 环境调控对叶用甘薯组培苗叶片超微结构的影响  96
    3．讨论  96-99
讨论  99-101
结论  101-103
参考文献  103-112
图版  112-119
致谢  119-120
附录  120

芋（Colocasia esculenta L. Schott）脱毒快繁体系的构建以及组培苗无糖培养的研究

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