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葫蘆種子無菌苗組培體系建立

 論文欄目:農業基礎科學    更新時間:2018-02-23 13:26   

 摘要:【目的】建立葫蘆種子無菌苗組培體系,為葫蘆高頻再生體系提供外植體。【方法】以葫蘆種子為材料,研究了(A)完整種子、(B)切半種子、(C)萌發種子和(D)剝殼種仁四種種子處理方式和升汞滅菌時間對無菌苗獲得的影響。【結果】葫蘆種子種皮堅硬,直接作為外植體滅菌困難。接種葫蘆完整種子和切半種子,均表現為污染率高(4.4%和51.1%)而萌發率低(0%和4.4%);接種萌發種子雖然萌發率最高(100%)但污染率也最高(66.7%);種子經過剝殼處理和0.1%升汞消毒5min,污染率低(0%)、萌發率高(84.4%)。【結論】剝殼種仁是獲得葫蘆無菌苗的最佳外植體,經0.1%升汞滅菌5min,接入MS培養基可高效獲得無菌苗,而(A)完整種子、(B)切半種子和(C)萌發種子均不宜作為獲取葫蘆無菌苗的外植體。 
  關鍵詞:葫蘆;種仁;無菌苗 
  中圖分類號:S642文獻標識碼:A文章編號:1003-4374(2017)01-0047-03 
  Abstract:【Objective】In order to establish a sterile seedling generation system of Lagenaria siceraria so that explants can be provided for the high frequency regeneration system of Lagenaria siceraria.【Method】This experiment,with Lagenaria siceraria seeds as its subjects,studies how the four forms of Lagenaria siceraria seeds [(A)intact seeds,(B)half seeds,(C)germinating seeds and (D)husk-free seeds]and the time span of sterilizing with mercuric chloridge effect on the acquisition of germ-free buds.【Result】In result,as the husk of Lagenaria siceraria seeds is hard,the explants produced by seeds with husk are hard to sterilize.The intact seeds and half seeds have high pollution rate (4.4% and 51.1%)and low germinating rate (0% and 4.4%);though the germinating seeds had the highest germinating rate (100%),they have the highest pollution rate (66.7%)too;the seeds without husk which are sterilized with 0.1% mercuric chloridge solution for 5 minutes are not polluted,and 84.4% of those seeds are germinated.【Conclusion】In conclusion,husk-free seeds are the ideal explants which can provide germ-free buds through being cultivated in MS culture media after being sterilized with 0.1% mercuric chloridge solution for 5 minutes,and (A)intact seeds,(B)half seeds and (C)germinating seeds are not the suitable explants for being cultivated as Lagenaria siceraria germ-free buds. 
  Key words: Lagenaria siceraria;husk-free seeds;germ-free buds葫蘆(Lagenaria siceraria),隸屬葫蘆科葫蘆屬,別名瓠子、扁蒲、瓠瓜。它根系發達,高抗西瓜枯萎病,作為砧木已廣泛應用于西瓜嫁接生產[1],有效提高西瓜的適應性。培育抗病耐逆、抗早衰的砧木品種一直是葫蘆育種的重要目標,但經過長期定向選育,葫蘆種群遺傳背景日漸狹窄,很多優異抗性在日益惡化的生態條件下逐漸退化,大大降低葫蘆抗性育種的親本選擇范圍,減緩選育進程[2-3]。 
  轉基因技術是種質創新和品種改良的便捷途徑,建立無菌苗組培體系更是利用遺傳轉化導入優良基因的重要前提[4]。瓜類作物中,西瓜、黃瓜、甜瓜和南瓜具有較高經濟價值,研究較深入,已經成功建立了離體再生體系[5-9],葫蘆因為近年來能夠作為砧木有效解決瓜類生產連作障礙問題,逐漸得到重視,但是建立葫蘆無菌苗組培體系、高頻再生體系等基礎研究還很薄弱,制約了轉基因技術在葫蘆抗性育種中的應用。為此,本試驗旨在參考其他瓜類作物相關研究的基礎上,以葫蘆種子為材料,建立無菌苗組培體系。 
  1材料和方法 
  1.1試驗材料 
  葫蘆種子由寧波市農業科學院蔬菜研究所繁育提供。 
  1.2試驗方法 
  1.2.1外植體處理方式選擇顆粒飽滿、大小一致的葫蘆種子,利用四種方式處理外植體(圖1),包括(A)完整種子、(B)切半種子、(C)萌發種子和(D)剝殼種仁。
 1.2.2外植體滅菌時間種子處理后,首先用清水洗凈,在超凈工作臺上用75%酒精表面消毒30s,無菌水清洗一次,置于0.1%升汞中消毒,消毒時間分別設置5、15、10、20和30min(見表1),之后用無菌水清洗4次。每個處理以5顆種子/瓶的接種密度,接種于MS培養基上,重復三次。接種后在光照培養箱培養,條件為25℃和12h/d光周期。 
  1.2.3數據統計與分析分別在接種7天、20天和30天,統計污染種子數目、萌發種子數目和無菌苗數,依照下列公式計算污染率、萌發率。 
  污染率=(污染種子數/接種數目)×100% 
  萌發率=(萌發種子數/接種數目)×100% 
  2結果與分析 
  2.1種子處理方式對葫蘆無菌苗再生的影響 
  由表2分析可知,葫蘆種子處理方式不同,萌發率和污染率也不同。按照萌發率由高到低排列四種處理方式,依次是萌發種子(100%)、剝殼種仁(84.4%)、切半種子(4.4%)和完整種子(0%);外植體污染率越小表明消毒效果越好,四種處理污染率由低到高依次是剝殼種仁(0%)、完整種子(4.4%)、切半種子(51.1%)和萌發種子(66.7%)。萌發種子接種后萌發率最高,污染率也最高,表明萌發種子不適宜作為外植體應首先被排除;完整種子種殼堅硬,滅菌5min污染率即為0,但是種殼厚較大地阻礙了水分和營養物質有效滲入,種子萌發困難,且葫蘆種皮顏色深、接種7天后釋放的色素導致培養基褐化嚴重,因此完整種子也不適宜作為外植體(圖1A);接種切半葫蘆種子后培養基褐化減輕,但是污染率高萌發率低,切半種子仍不是最適宜的種子處理方式。最終確定剝殼種仁是獲得葫蘆無菌苗的最佳外植體處理方式,種仁經過消毒,接種后污染率為0%,培養一周后種仁萌發形成長勢良好的無菌苗(見圖2B),成苗數最多。 
  2.2外植體種仁滅菌時間對無菌苗的影響 
  從表3可以看出,葫蘆種仁滅菌5min污染率即為0,說明種仁直接與升汞接觸消毒效果好。隨著消毒時間的延長,種子萌發率下降,并出現受升汞毒害現象,表現為胚根生長受抑制、下胚軸不生長或者生長短小、子葉失綠、嚴重彎曲或者黃化等畸形無菌苗(見圖3)。因此,對葫蘆種仁消毒時,消毒時間以5min為宜。 
  3結論與討論 
  外植體處理是獲得無菌材料的第一步,種子是理想的研究材料,具有取材方便、易于消毒等優點,李蕾等[4]和付秋實等[10]分別選取飽滿黃瓜和甜瓜種子,未去種皮,利用2%NaClO消毒15分鐘,培養3~4天獲得無菌苗;任桂紅[11]利用0.1%升汞消毒南瓜種仁,培養7天后獲得無菌苗。 
  葫蘆種子種皮堅硬,直接作為外植體滅菌困難。本試驗接種葫蘆完整種子和切半種子,均表現為污染率高(4.4%和51.1%)而萌發率低(0%和4.4%);接種萌發種子雖然萌發率最高(100%)但污染率也最高(66.7%),因此確定這些方式不適宜用于處理葫蘆種子進行組織培養。葫蘆種子應當與南瓜種子一樣,采取剝殼處理。試驗結果表明,葫蘆種仁經過75%酒精表面消毒30s,再置于0.1%升汞中消毒5min,無菌水清洗后接種污染率最低(0%)、萌發率高(84.4%),無菌苗長勢好。 
  參考文獻: 
  [1]Davis A R,Perkins-Veazie P,Sakata Y,et al..Cucurbit grafting [J].Critical Reviews in Plant Sciences,2008,27(1):50-74. 
  [2]Decker-Walters D,Staub J,Lopez-Sese A,et al..Diversity in landraces and cultivars of bottle gourd (Lagenaria siceraria;Cucurbitaceae)as assessed by random amplified polymorphic DNA [J].Genetic Resources and Crop Evolution,2001,48:369-380. 
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  [6]林志豪,鄧鈺宏,趙靜.黃瓜‘中國龍’毛狀根誘導體系的建立[J].中國瓜菜,2016,29(2):6-9,19. 
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  [9]張玉園,魯曉曉,周俊國,等.南瓜子葉節離體再生體系構建[J].江蘇農業科學,2015,43(12):26-29. 
  [10]付秋實,曹蕓運,譚明明,等.薄皮甜瓜離體再生體系的優化[J].中國瓜菜,2014,27(2):16-19. 
  [11]任桂紅.南瓜組織培養再生體系建立的研究[D].長春:東北師范大學,2008:15.

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