唐懿,李萬寧,劉繼,李娟,李煥秀
(1.四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院,四川雅安,625014;2.四川雙流縣農(nóng)村發(fā)展局)
苦瓜不定芽再生體系研究進展
唐懿1,李萬寧2,劉繼1,李娟1,李煥秀1
(1.四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院,四川雅安,625014;2.四川雙流縣農(nóng)村發(fā)展局)
從基因型、苗齡、外植體、激素、培養(yǎng)基添加物和培養(yǎng)條件等方面綜述了苦瓜不定芽再生體系的研究現(xiàn)狀,探討了當前苦瓜組織培養(yǎng)再生體系建立存在的問題,并對其前景進行了展望。
苦瓜;不定芽;再生
苦瓜(Momordica charantiaL.)為葫蘆科苦瓜屬一年生蔓性草本植物,是葫蘆科中最重要的蔬菜之一[1]??喙虾喾N人體必需的維生素和微量元素[2],具有降低血糖、抗腫瘤以及提高人體免疫力等作用,是一種重要的藥食兩用蔬菜[3]。由于苦瓜的常規(guī)遺傳育種方法育種周期長、難度大、遺傳性狀不穩(wěn)定,因此采用基因工程技術手段進行種質創(chuàng)新,培育優(yōu)質高產(chǎn)新品種是一條有效的育種新途徑,而建立穩(wěn)定高效的離體再生體系是基因工程中的關鍵性基礎工作,越來越多學者致力于苦瓜離體再生體系的研究。現(xiàn)對苦瓜組織培養(yǎng)的研究工作進行概述,對影響苦瓜再生的因素進行分析,為提高苦瓜育種效率的生物技術育種研究提供參考。
大量試驗證實,植物組織培養(yǎng)存在基因型依賴現(xiàn)象。由于基因型的影響,即使是同一種,不同品種間的組織再生頻率也不同[4]。林義章等[5]以5個基因型苦瓜為試材發(fā)現(xiàn),不同基因型苦瓜之間的誘導率差異顯著。王國莉等[6]報道,3個不同基因型苦瓜的叢生芽誘導效率和有效苗率存在差異,以綠寶石的叢生芽誘導效率和有效苗率最高。李靖[7]發(fā)現(xiàn)苦瓜翠妃的再生頻率明顯高于翠秀,黃勇等[8]也發(fā)現(xiàn),綠皮品種比白皮品種適合組織培養(yǎng)。由此可見,苦瓜的基因型對不定芽誘導再生頻率有著重要影響。
在苦瓜組培中,除材料基因型的顯著影響外,外植體本身也是一個重要影響因素。國外學者多選用苦瓜無菌苗節(jié)段和子葉[9~11]作為外植體進行不定芽的誘導,Sultana等[12~13]和 Agarual等[14]均認為,以苦瓜無菌苗節(jié)段作為外植體直接誘導不定芽的效果好于其他部位。而國內(nèi)學者多以帶芽莖段和頂芽作為外植體獲得不定芽[15,16~19],其次就是選用子葉為外植體[20~23],鮮見其他部位再生成功的例子。有研究發(fā)現(xiàn),以下胚軸為外植體誘導的愈傷組織在分化培養(yǎng)基中不能分化[24]。羅燕華認為,胚軸、真葉的愈傷組織誘導不定芽十分困難[25]。但也有報道認為,苦瓜上胚軸少數(shù)外植體在合適培養(yǎng)基條件下也能直接分化出不定芽,但分化率很低[26]。苗齡不同決定著外植體的生理狀態(tài)不同,這是影響植株再生的又一個重要因素[27]。李靖認為,9 d左右苗齡的不定芽再生率高[7]。林義章等[5]則認為,以子葉形態(tài)和顏色來判斷比天數(shù)更有效,當正常發(fā)育的無菌苗子葉剛由黃變綠時,分化效果最好,這一點在羅燕華的研究中得到證實[25]。
苦瓜組培中,MS培養(yǎng)基被大多數(shù)的研究者采用,未見專門針對不同基本培養(yǎng)基對苦瓜再生的影響進行試驗。
生長調(diào)節(jié)劑種類及其配比是影響植物細胞脫分化和再分化的關鍵因素之一。在苦瓜離體培養(yǎng)中,BA與NAA組合用得最多。李靖等[23]認為在不定芽的誘導過程中,BA的效果明顯好于KT,NAA的效果好于其他生長素。王小榮等[28]也證實添加6-BA、NAA的培養(yǎng)基有利于愈傷組織不定芽的分化。潘紹坤等[29]通過系統(tǒng)地研究不同細胞分裂素(BA、KT、ZT)和不同生長素(NAA、IBA、2,4-D、IAA)組合對苦瓜不定芽誘導的影響得出結論,BA為最適分裂素。有研究表明,苦瓜不同外植體類型的內(nèi)源IAA/iPAs值較大,iPAs含量較低[30],因此在苦瓜離體培養(yǎng)過程中應適當提高外源細胞分裂素含量,配合低濃度生長素以提高再生率。
研究發(fā)現(xiàn),在基本培養(yǎng)基中添加100~200 mg/L肌醇,不定芽誘導率和叢生芽數(shù)顯著增加[5],培養(yǎng)基中加入水解乳蛋白對苦瓜不定芽的分化也有促進作用[17]。還有學者認為,添加一定濃度的硝酸銨可以獲得更多且質量更好的苦瓜愈傷組織[31],而適當增加NO3--N、NH4+-N含量可提高芽增殖率[18]。劉玉晗等[32]也認為添加絲瓜傷流液,可以顯著提高芽體的啟動時間及萌發(fā)率。
另外針對苦瓜外植體中內(nèi)源生長素含量過高,導致苦瓜離體培養(yǎng)中外植體愈傷組織易于發(fā)生而難于再分化的情況,有學者用含有2%蔗糖的磷酸-檸檬酸緩沖液(pH值5.8)洗去外植體內(nèi)源生長素,再保持適當濃度的外源細胞分裂素并及時繼代,有利于愈傷組織分化出芽[33]。
一般情況下,溫度和光照條件對苦瓜出芽的影響較小,通常的培養(yǎng)溫度在25~28℃,光照條件為1 000~3 000 lx,12~16 h/d。然而李靖發(fā)現(xiàn),暗培養(yǎng)對子葉不定芽的再生有明顯的促進作用,未經(jīng)暗處理的外植體出芽率顯著低于經(jīng)過7 d暗處理的外植體出芽率[23]。
同其他瓜類相比,苦瓜的生物技術育種研究起步較晚,進展較慢,離體再生體系成功建立的例子較少,不定芽再生頻率低,對影響再生頻率的因素研究也較片面單一,比如基本培養(yǎng)基、碳源、培養(yǎng)條件等方面都還有待于更進一步的研究。今后應當加強苦瓜組培基礎研究,對多種影響因子系統(tǒng)分析,建立穩(wěn)定高效的離體再生體系,為苦瓜的基因工程育種奠定堅實的基礎。
[1]黃泰康,丁志遵,趙守訓,等.現(xiàn)代本草綱目(上卷)[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2000.
[2]彭愛芝,李勁.苦瓜中氨基酸和無機元素的含量分析[J].湖南醫(yī)科大學學報,1996,21(4):305-307.
[3]許紅心,倪堅軍.苦瓜的藥用研究概況[J].浙江中醫(yī)學院學報,2001,25(4):73-75.
[4]吳雪梅,湯浩茹.草莓葉片培養(yǎng)研究進展[J].果樹學報,2004,21(6):598-602.
[5]林義章,羅燕華,張志忠.苦瓜子葉節(jié)叢生芽的誘導[J].熱帶作物學報,2006,27(2):60-63,120.
[6]王國莉,范紅英,林潤銀,等.不同基因型苦瓜離體植株再生體系的建立[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,36(28):12 125-12 127.
[7]李靖.苦瓜子葉不定芽誘導研究[D].雅安:四川農(nóng)業(yè)大學,2005.
[8]黃勇,湯青林,宋明.苦瓜組織培養(yǎng)體系的研究[J].現(xiàn)代園藝,2007(1):5-7.
[9]Halder T,Gadgil V N.Shoot bud differentiation in longterm callus cultures of Momordica and Cucumis[J].Indian Journal of Experimental Biology,1982,20(10):780-782.
[10]Islam R,Sarkar K P,Naderuzzaman A.In vitro vegeneration of plants from cotyledons ofMomordia CharantiaL.[J]. Plant Tissue Culture,1994,4(2):l05-109.
[11]Nabi S A,Rashid M M,Rasul M G.Organogenesis in teasle gourd(Momordica dioicaRoxb.)[J].Plant Tissue Culture,2002,12(2):173-180.
[12]Sultana R S,Bari Miah M A.In vitro propagation of karalla(Momordica charanteaLinn.)from nodal segment and shoot tip[J].Journal of Biological Sciences,2003,3(12): 1 134-1 139.
[13]Sultana R S,Miah M A.Aseptic multiplication and maintenance of bitter gourd(Momordica charanteaLinn.)as affected by sucrose,agar and pH[J].Journal of Biological Sciences,2005,5(6):781-785.
[14]Agarwal M,Kamal R.In vitro clonal propagation ofMomordica charantiaL.[J].Indian Journal of Biotechnology. 2004,3(3):426-430.
[15]Yang M Y,Zhao M J,Zeng Y.Establishment of in vitro regeneration system of bitter melon (Momordica charantia L.)[J].High Technology Letter,2004,10(1):44-48.
[16]唐琳,陳放,賈勇炯.苦瓜的離體繁殖[J].植物生理學通訊,1997,33(2):126-127.
[17]唐琳,茍小平,陳放,等.用離體培養(yǎng)無性繁殖苦瓜[J].四川大學學報:自然科學版,1999,36(1):144-147.
[18]潘紹坤,王永清.苦瓜離體快速繁殖技術體系的研究[J].北方園藝,2006(4):148-150.
[19]馮銳,張慧英,劉百龍.苦瓜試管苗的快速繁殖[J].北方園藝,2007(3):165-166.
[20]曾佩芬,張祖亮.苦瓜之組織培養(yǎng)[D].臺北:國立臺灣大學,1981.
[21]張有明,許圳涂,黃鵬林.苦瓜組織培養(yǎng)再生、農(nóng)桿菌媒介法及花粉電穿孔法之基因轉殖研究[D].臺北:國立臺灣大學,1985.
[22]宣樸,岳春芳,李躍建,等.苦瓜愈傷組織再生植株[J].植物生理學通訊,2003(39):633.
[23]李靖,李煥秀,李敏.翠妃苦瓜子葉不定芽誘導研究[J].北方園藝,2007(10):181-183.
[24]申洪業(yè).苦瓜下胚軸離體培養(yǎng)研究誘導形成愈傷組織[J].吉林蔬菜,1997(1):3-4.
[25]羅燕華.農(nóng)桿菌介導的苦瓜遺傳轉化研究[D].福州:福建農(nóng)業(yè)大學,2006.
[26]宋莉英,譚諍,高峰.苦瓜愈傷組織誘導的多因子正交試驗研究 [J].西南師范大學學報:自然科學版,2004,29(3):462-465.
[27]陳磊,龐曉虹,劉宏宇.西瓜組織培養(yǎng)及遺傳轉化的研究進展[J].北方園藝,2009(2):136-140.
[28]王小榮,劉選明,劉斌.不同激素組合對苦瓜離體快速繁殖的調(diào)控[J].湖南師范大學自然科學學報,2003,26(4):76-78.
[29]潘紹坤,杜曉榮,屈小江.不同激素組合對苦瓜不定芽誘導的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2007,35(22):6 760-6 761.
[30]宋莉英,高峰.苦瓜離體培養(yǎng)過程中內(nèi)源激素含量的變化[J].植物學通報,2006,23(2):192-196.
[31]張麗,李玉鋒,代娟.苦瓜愈傷組織的誘導及培養(yǎng)條件優(yōu)化[J].食品與生物技術學報,2007,26(3):116-120.
[32]劉玉晗,王永清,秦紅梅.田間“碧秀”苦瓜莖段離體啟動培養(yǎng)的研究[J].北方園藝,2008(11):148-150.
[33]王國莉,李希陶.苦瓜離體再生體系建立的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,36(11):4 408-4 410.
Progress on Adventitious Bud Regeneration of Balsam Pear (Momordica charantiaL.)
TANG Yi1,LI Wanning2,LIU Ji1,Li Juan1,LI Huanxiu1
(1.College of Horticulture,Sichuan Agricultural University,Ya'an,Sichuan 625014; 2.Country Development Bureau of Shuangliu County)
Researches on adventitious bud regeneration of balsam pear are reviewed.The factors affecting regeneration such as genotype,explants,plant growth regulators,medium appendents and culture method are summarized.The future research direction is put out according to existing problems in balsam pear tissue culture.
Balsam pear;Adventitious bud;Regeneration
10.3865/j.issn.1001-3547.2010.22.002
四川農(nóng)業(yè)大學青年科技創(chuàng)新基金(003309)
唐懿(1984-),女,在讀博士研究生,研究方向為園藝植物育種與生物技術,E-mail:tangyisunguochao@sina.com
李煥秀,通信作者,E-mail:hxli62@163.com
2010-05-01