培養(yǎng)基組分對(duì)沙打旺組調(diào)控的影響

培養(yǎng)基組分對(duì)沙打旺組調(diào)控的影響

目前，有關(guān)于沙打旺原生質(zhì)體培養(yǎng)、沙打旺組培養(yǎng)和葉片損傷組織誘導(dǎo)的報(bào)告。沙打旺有自然衰退和抑制其他種群生長(zhǎng)的現(xiàn)象,除種群競(jìng)爭(zhēng)因素外,沙打旺對(duì)其自身和其他植物也存在一定化感作用。本試驗(yàn)研究了培養(yǎng)基成分對(duì)沙打旺組培根生長(zhǎng)及分泌物的影響。1沙打多根長(zhǎng)度測(cè)量供試“小偃22”小麥種子于2002年購(gòu)于西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)良種推廣服務(wù)部,沙打旺(A.adsurgens)種子于2001年采自寧夏回族自治區(qū)原州區(qū),沙打旺組培根來(lái)自中國(guó)科學(xué)院水土保持研究所植物化感作用實(shí)驗(yàn)室(在含有0.4mg/kg萘乙酸和0.09mmol/L蔗糖的標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基中培養(yǎng))。取鮮物質(zhì)量約0.2g沙打旺組培根并接種在裝25mL液體培養(yǎng)基的100mL三角瓶中,置于70轉(zhuǎn)/min搖床、25℃黑暗環(huán)境中培養(yǎng)21d后收獲。收獲后的組培根用低溫凍干機(jī)凍干測(cè)定其干物質(zhì)量,并以收獲的組培過(guò)濾液做培養(yǎng)介質(zhì),進(jìn)行小麥和沙打旺發(fā)芽試驗(yàn),具體做法為取3mL組培過(guò)濾液加入直徑為9cm、放有2層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中,并于每皿中放置10粒種子,用蒸餾水作對(duì)照,每處理設(shè)4個(gè)重復(fù),培養(yǎng)64h后測(cè)量小麥最長(zhǎng)胚根長(zhǎng)度,94h后測(cè)量沙打旺胚根長(zhǎng)度。培養(yǎng)基組分調(diào)節(jié)從15個(gè)單一方面進(jìn)行,包括調(diào)節(jié)B5培養(yǎng)基強(qiáng)度,總N水平,無(wú)機(jī)磷水平,NH+4/NO-3值,糖種類(lèi),蔗糖水平,維生素水平,激素種類(lèi)及水平,Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+及Cu2+濃度。試驗(yàn)除特別指出外均采用加入0.4mg/kg萘乙酸和0.09mmol/L的蔗糖標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基作基本培養(yǎng)基,培養(yǎng)基強(qiáng)度調(diào)節(jié)為0.25倍、0.75倍和1.0倍標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基?？侼與NH+4/NO-3單獨(dú)研究,前者維持NH+4/NO-3為1∶42水平,其調(diào)節(jié)N總量為8.9mmol/L、17.9mmol/L、26.8mmol/L、35.7mmol/L和44.6mmol/L系列,后者調(diào)節(jié)NH+4/NO-3為1∶0、1∶14、1∶21、1∶42、1∶63和1∶84,并保持總N量26.8mmol/L不變。在標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基基礎(chǔ)上調(diào)無(wú)機(jī)磷(0~2.20mmol/L)與蔗糖水平(0.03~0.15mmol/L),所調(diào)糖種類(lèi)為D-葡萄糖、蔗糖、葡萄糖、蔗糖+維生素C(維生素C加入0.5mg/kg)和乳糖,培養(yǎng)基中加入量均為30g/L。調(diào)節(jié)維生素含量為0~224mg/kg,激素[萘乙酸(NAA),吲哚丁酸(IBA),6-芐基氨基嘌呤(6-BA)]濃度變化均為0mg/kg、0.2mg/kg、0.4mg/kg、0.6mg/kg和0.8mg/kg,Ca2+、Mg2+和Fe2+濃度均為0~0.2mmol/L,Cu2+濃度為0μmol/L、0.078μmol/L、0.156μmol/L、0.234μmol/L和0.312μmol/L,Mn2+濃度為0μmol/L、22.422μmol/L、44.843μmol/L、67.265μmol/L和89.686μmol/L,Zn2+濃度為0μmol/L、3.488μmol/L、6.977μmol/L、10.465μmol/L和13.954μmol/L。用JMP4.0和NEVA軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。2不同處理對(duì)小麥、沙打盛胚根生長(zhǎng)量的影響圖1表明培養(yǎng)基中不含無(wú)機(jī)磷時(shí),沙打旺組培根幾乎不生長(zhǎng),無(wú)機(jī)磷濃度增加則根干物質(zhì)量增加,濃度為1.10mmol/L時(shí)根干物質(zhì)量最大,濃度繼續(xù)增加則根干物質(zhì)量無(wú)明顯變化;在0.25~1倍標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基范圍內(nèi)根干物質(zhì)量隨培養(yǎng)基強(qiáng)度增加而減少;培養(yǎng)基N含量增加時(shí)根干物質(zhì)量先增加爾后減少,N含量為26.8mmol/L時(shí)根生長(zhǎng)量最大;調(diào)培養(yǎng)基NH+4/NO-3值時(shí)NH+4/NO-3為1∶21時(shí)根生長(zhǎng)量最大,若以NH+4做單一N源時(shí)則根干物質(zhì)量將明顯減少;以蔗糖作C源沙打旺組培根干物質(zhì)量極明顯高于其他糖作C源處理,且蔗糖濃度為0.03mmol/L時(shí)組培根表現(xiàn)有限生長(zhǎng)量,蔗糖濃度增加則根干物質(zhì)量增加,蔗糖濃度為0.09mmol/L時(shí)根干物質(zhì)量達(dá)最大值,而繼續(xù)增加蔗糖濃度則根生長(zhǎng)量不再增加;調(diào)激素種類(lèi)時(shí)加入萘乙酸培養(yǎng)基處理的沙打旺組培根生長(zhǎng)量比加入吲哚丁酸(IBA)或6-芐基氨基嘌呤(6-BA)處理的大,且根生長(zhǎng)量隨其濃度升高而增加,當(dāng)萘乙酸濃度為0.6mg/kg時(shí)繼續(xù)增加激素濃度根生長(zhǎng)則出現(xiàn)減少趨勢(shì),維生素含量變化對(duì)沙打旺組培根生長(zhǎng)量影響較小;由圖1和表1可知,無(wú)Ca2+培養(yǎng)基中沙打旺組培根生長(zhǎng)明顯受到抑制,隨Ca2+濃度增加其根生長(zhǎng)量增加,Ca2+濃度為0.5mmol/L時(shí)根生長(zhǎng)量達(dá)最大,Ca2+濃度繼續(xù)增加,則根生長(zhǎng)量有所下降;在缺Mg2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+和Zn2+的培養(yǎng)基中,沙打旺組培根均有較大生長(zhǎng)量,Zn2+、Cu2+、Mg2+濃度變化對(duì)根生長(zhǎng)量影響效果不明顯,隨Fe2+濃度升高根生長(zhǎng)量先增加后減少,濃度為0.050mmol/L時(shí)根干物質(zhì)量最大。圖1表明隨無(wú)機(jī)磷濃度增加,小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度增幅較小,沙打旺胚根生長(zhǎng)在無(wú)機(jī)磷濃度為1.1mmol/L處受抑程度最強(qiáng);以不同強(qiáng)度B5組培過(guò)濾液處理小麥和沙打旺種子,與對(duì)照相比其胚根生長(zhǎng)受強(qiáng)烈抑制,沙打旺在0.75倍B5組培過(guò)濾液中受抑程度最大,小麥在標(biāo)準(zhǔn)B5組培過(guò)濾液中受抑程度最大;保持NH+4/NO-3水平為1∶42,調(diào)節(jié)N含量,小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)受抑程度均隨N含量增加而增強(qiáng),保持N含量不變,NH+4/NO-3值增大時(shí)沙打旺胚根生長(zhǎng)受抑程度先減弱后增強(qiáng),小麥胚根生長(zhǎng)隨NH+4/NO-3值增大而受抑程度先增強(qiáng)后減弱,NH+4/NO-3為1∶63時(shí)小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度最強(qiáng)。小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)在以蔗糖為C源的組培過(guò)濾液中受抑程度最小,在葡萄糖中受抑作用最強(qiáng);不同濃度蔗糖組培過(guò)濾液中小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)受抑程度先減弱后增強(qiáng),在蔗糖濃度為0.15mmol/L時(shí)小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)受抑程度最強(qiáng)。培養(yǎng)基中激素為萘乙酸時(shí)小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)在各不同濃度處理中受抑程度均大于以吲哚丁酸或6-芐基氨基嘌呤為激素的培養(yǎng)基,沙打旺和小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度在萘乙酸濃度為0.8mg/kg時(shí)最強(qiáng);維生素濃度變化時(shí)小麥和沙打旺胚根生長(zhǎng)受抑程度均先增強(qiáng)后減弱繼之又增強(qiáng),在濃度為0.168mg/kg組培過(guò)濾液中受抑程度最大。圖1和表1表明調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中Mg2+、Ca2+和Fe2+濃度,沙打旺和小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度均表現(xiàn)為先減弱后增強(qiáng),無(wú)Mg2+、Ca2+和Fe2+時(shí)沙打旺和小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度較強(qiáng);Mn2+、Cu2+和Zn2+濃度對(duì)沙打旺和小麥胚根生長(zhǎng)受抑程度均表現(xiàn)為先增強(qiáng)后減弱繼之又增強(qiáng)的趨勢(shì)。3中西兩醇-丁酸亞胺基屬性對(duì)材料生長(zhǎng)的影響改變培養(yǎng)基成分可明顯影響沙打旺組培根生長(zhǎng)和根分泌物產(chǎn)生。增加N含量組培根生長(zhǎng)表現(xiàn)為先增加后減少趨勢(shì),但高N含量組培根分泌物對(duì)供試材料抑制作用增強(qiáng),這與牟金明等報(bào)道一致。保持N含量不變,組培根生長(zhǎng)和根分泌物對(duì)供試材料抑制作用還受NH+4/NO-3值的影響,在以NH+4為單一N源或NO-3占極高比率時(shí)均強(qiáng)烈抑制組培根生長(zhǎng)和供試材料胚根生長(zhǎng)。蔗糖為根生長(zhǎng)發(fā)育的良好C源,葡萄糖為對(duì)照C源時(shí)加蔗糖處理組培根生長(zhǎng)量為加葡萄糖處理的7倍,這與WhiteP.R.研究結(jié)果一致。維生素含量變化對(duì)組培根生長(zhǎng)和根分泌物產(chǎn)生均影響較小,表明沙打旺的愈傷組織能夠合成維生素。激素濃度對(duì)組培根生長(zhǎng)影響很大,對(duì)根分泌物影響較小。無(wú)激素時(shí)根生長(zhǎng)有限,加入吲哚丁酸或萘乙酸時(shí),在低濃度中組培根生長(zhǎng)良好,說(shuō)明吲哚丁酸和萘乙酸等生長(zhǎng)素類(lèi)物質(zhì)有利于沙打旺組培根生長(zhǎng)。若加入6-芐基氨基嘌呤激素則組培根變粗加重,但無(wú)新根生長(zhǎng)。無(wú)機(jī)磷缺少時(shí)抑制組培根生長(zhǎng)但對(duì)根分泌物產(chǎn)生影響較小,Mg2+對(duì)組培根生長(zhǎng)及分泌物產(chǎn)生均作用較小,此結(jié)果與MaY.Q.等報(bào)道相同。缺少或有充足Fe2+或Ca2+的組培液中,組培根生長(zhǎng)和供試材料胚根生長(zhǎng)均受抑制作用。無(wú)Fe2+或Ca2+時(shí)組培根最先出現(xiàn)無(wú)活力根,對(duì)供試材料胚根生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯抑制作用,這是由醌類(lèi)物質(zhì)生成所致。Mn2+、Cu2+和Zn2+濃度變化使組培根生長(zhǎng)和供試材料胚根生長(zhǎng)間有一定相關(guān)性,即根生長(zhǎng)量大則供試材料胚根生長(zhǎng)受抑程度強(qiáng)。組培根適宜生長(zhǎng)的培養(yǎng)基成分(以1L標(biāo)準(zhǔn)B5培養(yǎng)基為基礎(chǔ)調(diào)節(jié),下同。)為KNO32660.5mg、(NH4)2SO484.1mg、CaCl2·2H2O75.0mg、MgSO4·7H2O125