CN111436373A

CN111436373A - 一种紫甘薯脱毒组培苗培养基

Info

Publication number: CN111436373A
Application number: CN202010235901.4A
Authority: CN
Inventors: 郑鹏
Original assignee: JINING CITY ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Current assignee: JINING CITY ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2020-07-24

Abstract

本发明公开了一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，该培养基以MS培养基或B5培养基为基础培养基，还包括以下质量‑体积浓度的活性成分：NAA、玉米素、油菜素甾醇、亚精胺；选择MS培养基或B5培养基为基础培养基，具有维持离休植物细胞基本生命所需要的大部分营养成分，对基础培养基的大量元素硝酸钾、硝酸铵和蔗糖用量进行减量改良，为紫甘薯的组织培养过程提供经济高效的专用培养基；通过添加适合紫甘薯生长具有促进作用的各种活性成分，补充基础营养中紫甘薯组培所需营养成分，均衡营养；利用各物质间相互作用，为紫甘薯的组织培养过程提供适宜的专用培养基。

Description

一种紫甘薯脱毒组培苗培养基

技术领域

本发明涉及农业技术领域，更具体的说是涉及植物组织培养技术领域，尤其是涉及一种紫甘薯脱毒组培苗培养基。

背景技术

甘薯在世界上100多个国家和地区均具有广泛的种植面积，而我国是世界上最大的甘薯生产国，种植面积和总产量在全球均居首位。随着现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施，农业供给侧结构性改革步伐的加快，甘薯的高产、稳产、抗逆、保健、经济效益好等优势充分显现，大量甘薯新品种被培育出来并被人们广泛种植。

甘薯含有丰富的淀粉、糖类、蛋白质、膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、 B、C、E及钾、硒、铜、铁、钙等微量元数以及各种氨基酸，具有很高的营养价值，并具有较高的药用价值，甘薯生吃能补脾益气，宽肠通便，生津止渴。现代医学证明甘薯具有消除活性氧的作用，具有极强的抗癌作用，在具有防癌保健作用的12种蔬菜中，甘薯名列榜首，被誉为"抗癌之王"。甘薯中含有丰富的黏液蛋白，黏液蛋白不仅能保持关节腔内的润滑作用，而且还能保持人体心血管壁的弹性，阻止动脉粥样硬化，减少皮下脂肪，防止肝肾中***萎缩，提高机体的免疫能力。甘薯独有的脱氢表雄甾酮，可以预防结肠癌和乳腺癌。甘薯中各种维生素含量之高是其他粮食作物所不及的。甘薯的茎叶中还含有较丰富的营养成分，是牲畜饲料的良好来源。甘薯茎蔓的嫩尖也含丰富的蛋白质、胡萝卜素、维生素B1、维生素C和铁、铝等，可作蔬菜食用。

紫甘薯新品种齐宁20号是济宁市农业科学研究院自主研发的紫色甘薯新品种，该品种于2019年通过农业农村部非主要农作物品种登记，登记号为GPD 甘薯(2019)370037。该紫薯为鲜食兼加工型紫薯，每株结实数4-5个，大小均匀，薯块纺锤形，紫皮浅紫心，商品薯率高达89％以上。该紫薯品质分析(干基含量)，淀粉64.53％，还原糖2.47％，可溶性糖8.71％，蛋白质4.86％，干物质率31.30％左右；鲜薯花青素含量高达35.88mg/100g鲜薯，且该品种口感好，食味佳，适合蒸煮和烤食，鲜薯蒸煮，烘烤后口感粘、沙、糯、香、甜、无纤维。该品种适合鲁西南地区丘陵薄地种植。该紫甘薯上市后，以其独特的风味和口感，迅速得到消费者的喜爱，同时也得到甘薯种苗企业，甘薯经销商和种植户以及甘薯加工企业的喜爱，种薯、种苗以及商品薯皆供不应求。而由于甘薯优良品种的种子是杂合体，后代分离严重，不能在生产中应用，因此甘薯的优良品种只能通过薯块的无性繁殖来保持品种的特性。

但是在甘薯产区，伴随着烟粉虱的爆发，病毒病以烟粉虱为媒介在甘薯、农作物和蔬菜之间相互传播，使病毒通过薯块逐年累积并代代相传，导致品种种性严重退化，严重制约了甘薯大规模生产和持续健康发展。为了保护优良甘薯品种的优良种性不退化，推动甘薯产业的健康发展，对现有优良品种进行脱毒组培恢复其优良种性是当前最行之有效的办法。甘薯茎尖发育快，病毒发育慢，病毒在茎尖的含量低，利用甘薯茎尖进行脱毒理论上可以得到脱毒苗。目前有关于其他甘薯品种脱毒组培的研究较多，但是齐宁20号紫甘薯与其他品种之间存在一定差异，采用现有技术的培养基进行脱毒组织培养效果差无法满足出苗率、成苗数、以及大规模生产应用的需求，并且传统培养基的成本高也增加了生产成本的投入。因此如何提供一种针对齐宁20号紫甘薯的脱毒组织培养苗的经济高效专用培养基是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，采用多种功能性的活性物质组合并通过调整其含量，使组分间具有最佳的协同增效作用，不仅满足成苗率和成苗数需求，而且还具有经济高效的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，该培养基以MS培养基或B5培养基为基础培养基，以基础培养基计，还包括以下质量-体积浓度的活性成分： NAA0.2-0.6mg/L、玉米素0.5-2.5mg/L、油菜素甾醇0.005-0.8mg/L、亚精胺 0.01-0.05mg/L。

上述技术方案的原理是：NAA可以诱导紫甘薯茎尖形成愈伤组织并形成胚性愈伤组织，促进紫甘薯组织细胞***、分化，同时可以促进幼苗生根；玉米素具有促进组织细胞***、分化的作用，可以与NAA相互之间有促进作用，诱导茎尖形成胚性愈伤组织，并促尽胚性愈伤组织分化形成幼苗，有利于幼苗生长发育；玉米素与其他活性成分NAA、油菜素甾醇、亚精胺等相互之间具有促进作用，共同促进紫甘薯愈伤组织中细胞分化发育或组培苗的生长，并促尽胚性愈伤组织分化形成幼苗，有利于幼苗生长发育；油菜素甾醇可以调节并提高植物内源激素生长素水平，与玉米素、NAA和亚精胺相互之间具有促进作用，共同促进紫甘薯愈伤组织中胚性愈伤组织细胞的发育或组培苗的生长，加强紫甘薯适应能力强，并提高幼苗练苗成活性；亚精胺广泛存在于细胞中，与其他活性物质协同作用，可以提高植物的抗逆性，促进细胞***分化形成幼苗，并促进植物生根。

进一步的，所述培养基以MS培养基为基础培养基并进行改良形成改良 MS培养基，所述改良MS培养基中硝酸钾质量-体积浓度为900-1700mg/L、硝酸铵质量-体积浓度为700-1450mg/L、蔗糖质量-体积浓度为18-26g/L。

更进一步的，所述改良MS培养基中硝酸钾质量-体积浓度为900mg/L。

更进一步的，所述改良MS培养基中硝酸铵质量-体积浓度为700mg/L。

更进一步的，所述改良MS培养基中蔗糖质量-体积浓度为18g/L。

进一步的，以基础培养基计，所述NAA的质量-体积浓度为0.3-0.5mg/L，所述玉米素的质量-体积浓度为1.0-2.0mg/L，所述油菜素甾醇的质量-体积浓度为0.005-0.02mg/L，所述亚精胺的质量-体积浓度为0.02-0.04mg/L。

更进一步的，以基础培养基计，所述NAA的质量-体积浓度为0.3mg/L。

更进一步的，以基础培养基计，所述玉米素的质量-体积浓度为1.5mg/L。

更进一步的，以基础培养基计，所述油菜素甾醇的质量-体积浓度为 0.01mg/L。

更进一步的，以基础培养基计，所述亚精胺的质量-体积浓度为0.03mg/L

本发明还提供了该紫甘薯脱毒组培苗培养基的应用，将其应用于齐宁20 号紫甘薯脱毒组织培养苗。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基及其应用，具有以下优点：

本发明选择MS培养基或B5培养基为基础培养基，可以具有维持离休植物细胞基本生命所需要的大部分营养成分，通过添加适合紫甘薯生长具有促进作用的各种活性成分，补充基础营养中紫甘薯组培所需营养成分，均衡营养；利用各物质间相互作用，为紫甘薯的组织培养过程提供适宜的专用培养基。本发明提供的紫甘薯专用培养基，营养丰富，针对紫甘薯富含花青素、茎尖脱毒出苗难等一系列植物特性制备，能够有效快速诱导紫甘薯茎尖形成愈伤组织并***形成胚性愈伤组织、分化发育出健壮幼苗，并提高了出芽茎尖数和芽诱导率，并使组培苗发育健壮，根系发达，生命力顽强。且通过调整培养基组分，在减少大量物质添加的同时不影响组织的成苗率，降低了成本投入，具有经济高效的优点，适于广泛推广应用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，以MS培养基或B5培养基为基础培养基，以基础培养基计，还包括以下质量-体积浓度的活性成分： NAA0.2-0.6mg/L、玉米素0.5-2.5mg/L、油菜素甾醇0.005-0.8mg/L、亚精胺 0.01-0.05mg/L。

试验例

(一)基础培养基和基础活性物质的初选

基础培养基为MS、B5；基础活性物质为NAA和玉米素，NAA设0.2mg/L、 0.6mg/L两个浓度，玉米素设0.5mg/L、2.5mg/L两个浓度。

采用完全试验设计的方法，再设MS培养基空白对照和B5培养基空白对照，共计10个处理；每个处理接种100个茎尖，在相同的培养环境下培养，最终统计每个处理成苗数，成苗需要天数及其成苗率。试验设计及其结果见表1。

表1基础培养基和基础活性物质的初选设计方案及其结果分析

由表1的结果可知，添加了活性物质的MS培养基和B5培养基都可以促进紫甘薯茎尖的发育成苗且都比空白对照1-2效果好，处理1-4比处理5-8有明显的优势提前成苗8-9天，且成苗时间集中，所以添加了NAA 0.2-0.6mg/L、玉米素0.5-2.5mg/L的MS培养基更适合紫甘薯茎尖的培养。

(二)基础活性物质的优化

以MS培养基为紫甘薯茎尖培养的基础培养基，并对NAA和玉米素的浓度范围进一步进行压缩优化，NAA 0.2-0.6mg/L浓度区间再设(0.3，0.4， 0.5mg/lL)三个浓度水平，同时玉米素0.5-2.5mg/L浓度区间再设(1.0，1.5， 2.0mg/lL)三个浓度水平，NAA(0.3，0.4，0.5mg/lL)三个浓度水平和玉米素(1.0，1.5，2.0mg/lL)三个浓度水平协同交互作用，采用完全试验设计的方案，共设9个处理。每个处理接种100个茎尖，在相同的培养环境下培养，最终统计每个处理成苗数，成苗需要天数及其成苗率，试验设计及其结果见表2。

表2基础活性物质NAA、玉米素浓度的优化设计及其试验结果

表1和2结果表明，MS培养基+NAA 0.3-0.5mg/L+玉米素1.0-2.0mg/L的 9-17处理的紫甘薯茎尖组织培养的成苗数、成苗率都比1-4处理的紫甘薯茎尖组织培养的成苗数、成苗率高，所以MS+NAA 0.3-0.5mg/L+玉米素 1.0-2.0mg/L更适合紫甘薯茎尖培养。

在玉米素浓度不变的情况下，紫甘薯茎尖成苗率随着NAA浓度的增加呈降低的趋势，NAA 0.3mg/L和玉米素协同作用，效果最好；在NAA浓度不变的情况下，紫甘薯茎尖成苗率随着玉米素浓度的增加呈先提高再降低的趋势，玉米素1.5mg/L和NAA协同作用，效果最好。

即结果表明，MS+NAA 0.3-0.5mg/L+玉米素1.0-2.0mg/L更适合紫甘薯茎尖培养；处理10，MS+NAA 0.3mg/L+玉米素1.5mg/L提高紫甘薯茎尖培养的成苗率更有效。

(三)增效活性物质油菜素甾醇的优化

以MS培养基为紫甘薯茎尖培养的基础培养基，NAA 0.3mg/L+玉米素 1.5mg/L为基础活性物质，进一步添加油菜素甾醇促进紫甘薯茎尖培养成苗。油菜素甾醇浓度区间为0.005-0.8mg/L，设计(0.005，0.01，0.02，0.04，0.08 mg/L)5个浓度，共计5个处理；同时设计以MS培养基为紫甘薯茎尖培养的基础培养基，添加NAA 0.3-0.5mg/L、玉米素1.0-2.0mg/L、油菜素甾醇 0.005-0.8mg/L等活性物质处理2个。总计7个处理，每个处理接种100个茎尖，在相同的培养环境下培养，最终统计每个处理成苗数，成苗需要天数及其成苗率，试验设计及其结果见表3。

表3增效活性物质油菜素甾醇的优化设计方案及其试验结果

表3可见，18-24处理的紫甘薯茎尖成苗率都大于9-17处理的紫甘薯茎尖成苗率，所以在MS培养基中添加NAA 0.3-0.5mg/L、玉米素1.0-2.0mg/L 的基础上，再添加油菜素甾醇0.005-0.08mg/L，有利于提高紫甘薯茎尖的成苗率，油菜素甾醇0.005-0.02mg/L效果较好，0.01mg/L效果最好。

在基础培养基和基础活性物质的基础上，添加了油菜素甾醇 0.005-0.08mg/L可以进一步提高紫甘薯茎尖组织培养的成苗率，添加油菜素甾醇0.005-0.02mg/L效果较好，添加油菜素甾醇0.01mg/L效果最好。

结果表明，MS+NAA 0.3-0.5mg/L+玉米素1.0-2.0mg/L+油菜素甾醇 0.005-0.08mg/L有利于提高紫甘薯茎尖组织培养的成苗率；处理19，MS+NAA 0.3mg/L+玉米素1.5mg/L+油菜素甾醇0.01mg/L提高紫甘薯茎尖组织的成苗率效果更好。

(四)增效活性物质亚精胺的优化

以MS培养基为紫甘薯茎尖培养的基础培养基，NAA 0.3mg/L+玉米素 1.5mg/L为基础活性物质，添加油菜素甾醇0.01mg/L，进一步添加亚精胺促进紫甘薯茎尖组织培养成苗。亚精胺浓度区间为0.01-0.05mg/L，设计(0.01， 0.02，0.03，0.04，0.05mg/L)5个浓度，共设计5个处理；同时设计，以MS 培养基为紫甘薯茎尖组织培养的基础培养基，同时添加NAA0.3-0.5mg/L、玉米素1.0-2.0mg/L、油菜素甾醇0.005-0.8mg/L、亚精胺0.01-0.05mg/L等活性物质处理2个。每个处理接种100个茎尖，在相同的培养环境下培养，最终统计每个处理成苗数、成苗需要天数及其成苗率，试验设计及其结果见表4。

表4增效活性物质亚精胺的优化设计方案及其试验结果

表4可见，处理25-31的成苗率都大于处理18-24的成苗率，所以在MS 培养基中添加NAA 0.3-0.5mg/L、玉米素1.0-2.0mg/L、油菜素甾醇0.005-0.08 mg/L的基础上，再添加亚精胺0.01-0.05mg/L，有利于进一步提高紫甘薯茎尖的成苗率，亚精胺0.02-0.04mg/L效果较好，0.03mg/L效果最好。

结果表明，MS+NAA 0.3-0.5mg/L+玉米素1.0-2.0mg/L+油菜素甾醇 0.005-0.08mg/L+亚精胺0.01-0.05mg/L有利于进一步提高紫甘薯茎尖的成苗率；处理27，MS+NAA0.3mg/L+玉米素1.5mg/L+油菜素甾醇0.01mg/L+亚精胺0.03mg/L提高紫甘薯茎尖的成苗率效果更好。

因此，在基础培养基和基础活性物质的基础上，添加了油菜素甾醇 0.005-0.08mg/L后，可以进一步添加亚精胺0.01-0.05mg/L提高紫甘薯茎尖的成苗率，添加亚精胺0.02-0.04mg/L效果较好，添加亚精胺0.03mg/L效果最好。

(五)MS基础培养基中硝酸钾和硝酸铵以及蔗糖浓度的优化

为了达到紫甘薯茎尖组织培养高效经济成苗的目的，在不影响茎尖成苗率的情况下，对MS基础培养基进行改良优化(即对MS培养基中用量最大的硝酸钾和硝酸铵以及蔗糖的用量进行减量优化)，同时对碳源蔗糖也进行减量优化(蔗糖为外植体组织培养提供必需的碳元素)得到经济高效的改良MS 培养基，MS培养基中的其他成分保持不变，每个处理都添加相同的NAA 0.3mg/L、玉米素1.5mg/L、油菜素甾醇0.01mg/L、亚精胺0.03mg/L，每个处理接种100个茎尖，在相同的培养环境下培养，最终统计每个处理成苗数、成苗需要天数及其成苗率，试验设计及其结果见表5。

表5MS基础培养基中硝酸钾和硝酸铵以及蔗糖浓度的优化设计及其结果

注：处理32和处理27是同一个处理，处理32的硝酸钾和硝酸铵的用量和常规MS 基础培养基的用量一致，蔗糖的用量和处理1-31的用量一致。

表5可见，处理33-37的成苗数、成苗率都高于处理27和处理32的成苗数、成苗率，且成苗天数保持一致，表明处理33-37更加适宜紫甘薯茎尖组织培养成苗，即MS培养基中的其他成分保持不变，同时添加NAA 0.3mg/L、玉米素1.5mg/L、油菜素甾醇0.01mg/L、亚精胺0.03mg/L、硝酸钾900-1700 mg/L、硝酸铵700-1450mg/L、蔗糖18-26g/L是较适宜紫甘薯茎尖组织培养成苗、成苗率较高，且减少了硝酸钾、硝酸铵、蔗糖的用量；

处理37在保持紫甘薯茎尖组织培养成苗所需天数较少及其成苗率较高的情况下，所需大量元素硝酸钾900mg/L、硝酸铵700mg/L、蔗糖18g/L，硝酸钾和硝酸铵以及蔗糖的用量都比常规用量大量减少，达到了经济高效的目的，即MS培养基中的其他成分保持不变，同时添加NAA 0.3mg/L、玉米素 1.5mg/L、油菜素甾醇0.01mg/L、亚精胺0.03mg/L、硝酸钾900mg/L、硝酸铵700mg/L、蔗糖18g/L在培养紫甘薯茎尖组织成苗方面最经济高效。

通过以上5步逐渐优化，最终获得紫甘薯茎尖组织成苗最经济高效的专用改良MS培养基，即MS培养基中的其他成分保持不变，硝酸钾900mg/L、硝酸铵700mg/L、蔗糖18g/L，同时添加NAA 0.3mg/L、玉米素1.5mg/L、油菜素甾醇0.01mg/L、亚精胺0.03mg/L。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例。

Claims

1.一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以MS培养基或B5培养基为基础培养基，以基础培养基计，还包括以下质量-体积浓度的活性成分：NAA0.2-0.6mg/L、玉米素0.5-2.5mg/L、油菜素甾醇0.005-0.8mg/L、亚精胺0.01-0.05mg/L。

2.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，所述培养基以MS培养基为基础培养基并进行改良形成改良MS培养基，所述改良MS培养基中硝酸钾质量-体积浓度为900-1700mg/L、硝酸铵质量-体积浓度为700-1450mg/L、蔗糖质量-体积浓度为18-26g/L。

3.根据权利要求2所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，所述改良MS培养基中硝酸钾质量-体积浓度为900mg/L。

4.根据权利要求2所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，所述改良MS培养基中硝酸铵质量-体积浓度为700mg/L。

5.根据权利要求2所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，所述改良MS培养基中蔗糖质量-体积浓度为18g/L。

6.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以基础培养基计，所述NAA的质量-体积浓度为0.3-0.5mg/L，所述玉米素的质量-体积浓度为1.0-2.0mg/L，所述油菜素甾醇的质量-体积浓度为0.005-0.02mg/L，所述亚精胺的质量-体积浓度为0.02-0.04mg/L。

7.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以基础培养基计，所述NAA的质量-体积浓度为0.3mg/L。

8.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以基础培养基计，所述玉米素的质量-体积浓度为1.5mg/L。

9.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以基础培养基计，所述油菜素甾醇的质量-体积浓度为0.01mg/L。

10.根据权利要求1所述的一种紫甘薯脱毒组培苗培养基，其特征在于，以基础培养基计，所述亚精胺的质量-体积浓度为0.03mg/L。