Callus Induction and Regeneration of Dioscorea alata L.
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摘要: 以紫山药无菌苗为试材, 研究了植物生长调节剂种类、材料类型、光暗条件等对其愈伤组织诱导及其分化的影响。结果表明:(1)细胞分裂素6-BA和KT对紫山药愈伤组织的诱导效果差异不显著, 适合紫山药茎段愈伤组织诱导的最佳植物生长调节剂组合为KT 2.0 mg·L-1+NAA 2.0mg·L-1或6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 2.0 mg·L-1; (2)同一培养基上不同外植体愈伤诱导效果存在差异, 在植物生长调节剂配比6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 2.0 mg·L-1下, 微型块茎、茎段的愈伤组织诱导率比叶片高, 分别为91.167%、86.300%、45.167%;(3)添加0.25 g·L-1的活性炭能明显减轻紫山药茎段愈伤组织的褐化, 愈伤生长良好, 且愈伤组织的诱导率较高; (4)光暗条件对紫山药茎段愈伤组织诱导率的影响差异不显著, 但暗处有利于愈伤组织的增殖生长; (5)不同植物生长调节剂配比对愈伤组织不定芽分化的影响显著, 适合紫山药愈伤组织再分化的最佳植物生长调节剂配比为MS+6-BA2.0 mg·L-1+NAA0.02 mg·L-1, 诱导率达50%以上, 芽苗生长粗壮。Abstract: Using aseptic seedings of Dioscorea alata L., effects of various exogenous hormones, materials, and light conditions on the callus induction and differentiation of the stem-segments with nodes of D.alata were studied.The following results were obtained.(1) There was no significant difference on the callus induction between the applications of 6-BA and KT.The hormone combination most conducive to the stem callus induction was either KT 2 mg·L-1+NAA2 mg·L-1 or 6-BA 2 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1.(2) The callus induction rates of different explants differed significantly on a same medium.For example, on the MS medium containing 6-BA 2 mg·L-1+NAA 2 mg·L-1, the rate of bulbil induction was 91.167%;that of stem, 86.300%;and, that of leaf, considerably lower at 45.167%.(3) By addition of activated carbon at 0.25 g·L-1 to MS medium, browning of the calluses was significantly alleviated and the induction rate higher than the others.(4) Although there was no significant difference in the callus induction rate of the stems under light and darkness, the stems calluses proliferated more quickly in the dark than under light exposure.(5) The differentiation of adventitious buds from stem calluses was remarkably different at the presence of different hormones.6-BA stimulated the re-differentiation more than KT.The combination of 6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 0.02 mg·L-1 was the best for the regeneration with up to 50% more adventitious buds and growth of shoots more vigorously than the others.
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Key words:
- Dioscorea alata L. /
- plant growth regulators /
- callus /
- dedifferentiation /
- re-differentiation
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图 1 不同植物生长调节剂配比诱导紫山药带节茎段产生的愈伤组织
注:A 为在培养基W1中脱分化形成少量的愈伤, B 为在W2中脱分化形成的深紫色、表面湿润的愈伤, C 为在W5中脱分化形成深紫色的愈伤并有芽苗分化, D 为在W6中脱分化形成淡紫色的愈伤并有芽苗分化, E 为在W8中脱分化形成淡紫色、表面松散的愈伤。
Figure 1. Calluses induced from stems of D.alata with varied hormone combinations
图 2 不同外植体脱分化形成的愈伤组织
注: A 为微型块茎脱分化形成大量淡紫色的松散愈伤、并分化出根, B 为叶片脱分化形成极少量愈伤组织, 且严重褐化, C 为带节茎段脱分化形成深紫色、表面湿润的愈伤组织、并有根的分化。
Figure 2. Calluses dedifferentiated from different explants of D.alata
图 3 活性炭含量对紫山药愈伤组织诱导及褐化情况的影响
注:A 为在未附加AC的培养基中培养物形成较多愈伤、并伴随严重的褐化现象, B 为在附加0.25 g·L-1AC的培养基中培养物褐化得到控制, 并形成较多愈伤, C 为在附加0.05 g·L-1AC的培养基中培养物分化成幼苗, 并伴随少量愈伤的形成, D 为在附加1.0 g·L-1AC的培养基中培养物直接长出细弱的腋芽苗。
Figure 3. Effects of activated carbon concentration on induction and browning of stem calluses of D.alata
图 4 光、暗条件下培养的紫山药愈伤组织
注:A 为14 h ·d-1光照条件下愈伤, B 为0 h ·d-1光照条件下愈伤。
Figure 4. Calluses induced under light and darkness from tissues of D.alata
图 5 不同植物生长调节剂配比对愈伤组织再分化形成不定芽的影响
注:A 为在P1中诱导出的单株紫山药再生苗, B 为在P2中诱导出的茎叶紫色的紫山药再生苗, C 为在P3中诱导出的茎叶均为嫩绿色的紫山药再生苗, D 为在P4中诱导出的分株多的紫山药再生苗, E 为在P5中诱导出的株型紧密的紫山药再生苗, F 为在P6中诱导出茎干粗壮的紫山药再生苗, G 为在P7中诱导出部分叶片皱缩的紫山药再生苗, H 为在P8中诱导出的叶片细长皱缩的紫山药再生苗, I 为在P9中诱导出节间缩短的紫山药再生苗, J 为在P10中诱导出紧密成球状的紫山药再生苗。
Figure 5. Effect of hormone combinations on plantlets re-differentiation from stem calluses of D.alata
图 6 愈伤组织再分化形成植株生根苗
注:A 为生根培养1周的紫山药再生苗, B 为生根培养2周后的紫山药再生苗。
Figure 6. Roots of plantlets from re-differentiated stem calluses of D.alata
表 1 诱导紫山药愈伤组织不定芽分化的植物生长调节剂配比
Table 1. Hormone combinations for differentiation of adventitious buds from stem calluses of D.alata
处理 植物生长调节剂组合/(mg·L-1) P1 KT2 P2 KT0.1+NAA0.02 P3 KT0.5+NAA0.02 P4 KT1.0+NAA0.02 P5 KT2.0+NAA0.02 P6 6-BA2 P7 6-BA 0.1+NAA0.02 P8 6-BA 0.5+NAA0.02 P9 6-BA 1.0+NAA0.02 P10 6-BA 2.0+NAA0.02 
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表 2 不同植物生长调节剂组配对紫山药带节茎段愈伤组织诱导的影响
Table 2. Effect of hormone combinations on callus induction from stems of D.alata
培养基号 植物生长调节剂组合/(mg·L-1) 愈伤诱导率/% 愈伤生长情况 W1 2, 4-D2.0 24.800±0.045 Bc 紫色、松散、生长缓慢 W2 2, 4-D2.0+6-BA2.0 30.200±0.030 Bc 深紫色、表面湿润 W3 2, 4-D 2.0+KT2.0 29.533±0.071 Bc 淡紫色、生长缓慢 W4 NAA 2.0 24.833±0.025 Bc 淡紫色、后颜色逐渐加深 W5 NAA2.0+6-BA2.0 80.533±0.081 Aa 深紫色、生长快、有不定芽分化 W6 NAA 2.0+KT2.0 82.567±0.095 Aa 淡紫色、生长快、有不定芽分化 W7 2, 4-D1.0+NAA1.0+6-BA2.0 69.800±0.030 Ab 深紫色、表面湿润 W8 2, 4-D1.0+NAA 1.0+KT2.0 68.433±0.059 Ab 淡紫色、表面愈伤松散 注:同列数据后不同大、小写字母分别表示差异达极显著(P < 0.01)、显著(P < 0.05)水平。下表同。
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表 3 不同外植体对紫山药愈伤组织诱导的影响
Table 3. Effect of different explants on callus induction of D.alata
外植体 出愈时间/d 愈伤诱导率/% 愈伤组织发生部位 微型块茎 15 91.167±0.005 Aa 伤口处 叶片 25 45.167±0.050 Bb 伤口处或叶片背面叶脉处 带节茎段 17 86.300±0.055 Aa 节处和伤口处
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表 4 活性碳对紫山药愈伤组织诱导的影响
Table 4. Effects of activated carbon on induction and browning of stem calluses of D.alata
AC质量浓度/(g·L-1) 出愈时间/d 愈伤诱导率/% 褐化程度 0.00 17 74.500±0.076 ABa +++ 0.25 15 84.233±0.100 Aa ++ 0.50 17 56.000±0.102 Bb + 1.00 23 2.767±0.048 Cc + 注:褐化程度:+++表示褐化程度严重, ++表示褐化程度一般严重, +表示褐化程度较轻。下表同。
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表 5 光、暗培养对紫山药愈伤组织诱导的影响
Table 5. Effect of light and darkness on callus induction from stems of D.alata
光暗条件 出愈时间/d 愈伤诱导率/% 褐化程度 14 h·d-1光照 17 80.900±0.061 +++ 0 h·d-1光照 15 83.700±0.061 ++
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表 6 紫山药愈伤组织不定芽的诱导分化
Table 6. Plantlets regeneration from stem calluses of D.alata
处理号 分化时间/d 分化率/% 芽苗生长情况 P1 20 14.967±0.044 CEde 芽苗健壮、茎叶紫色、根系较多 P2 18 13.500±0.076 CEe 芽苗茎叶紫色、根分化的较少 P3 20 7.533±0.072 Ee 芽苗茎叶均为嫩绿色、根分化少且细弱 P4 20 25.767±0.013 BCc 芽苗茎叶紫红色略带嫩绿色, 根细长 P5 21 37.300±0.071 Bb 芽苗数较多、根分化少且细 P6 15 15.000±0.060 CEde 芽苗节间紫红色、叶片皱缩、根细长 P7 15 25.167±0.062 BCcd 芽苗茎叶紫红色、新叶皱缩、根短且少 P8 13 27.767±0.048 BCbc 芽苗新叶嫩绿色、皱缩, 根细长 P9 12 36.433±0.064 Bb 芽苗节间短、叶片皱缩、无根 P10 10 51.500±0.026 Aa 芽苗节间极短、叶片皱缩呈密簇状, 无根的分化
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