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甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]是旋花科甘薯属蔓生性草本植物,而紫色甘薯块根富含花青素。本文以紫色甘薯品种“山川紫”和白心甘薯品种“禺北白”为试材,通过单因素实验和正交试验,研究不同植物生长调节剂和不同外植体对其愈伤组织诱导的影响,从而建立紫色甘薯愈伤组织的培养体系,并在此基础上研究不同激素对紫色甘薯愈伤花青素合成和积累的调控。结果如下:
1.以山川紫和禺北白无菌苗的叶片、叶柄及茎段为外植体,在MS附加不同激素种类和浓度配比的培养基上对其愈伤组织进行诱导培养,并对获得生长迅速、性状好的愈伤组织培养条件进行了系统研究。发现不同组合及浓度的激素配比对愈伤组织的诱导率存在显著差异,无论是山川紫还是禺北白,都对2,4-D敏感,不宜用来诱导愈伤组织;MS+1.5 mg/L6-BA+0.2 mg/LNAA的激素组合是诱导愈伤组织的最佳培养基;叶片形成的愈伤组织性状较好,出愈早,出愈率高,量多,是山川紫和禺北白愈伤组织诱导的最适外植体。
2.低浓度的GA3、KT、IAA均显著促进山川紫和禺北白愈伤组织中花青素的合成和积累,其中0.5 μmol/LGA3、约0.9 μtmol/L(0.2 mg/L)KT、约14.5 μmol/L(2.5 mg/L)IAA的促进效果最佳,分别使山川紫愈伤组织中的花青素含量提高了55.38%、44.58%和50.46%,同时分别使禺北白愈伤组织中的花青素含量提高了38%、35%和49%;高浓度的GA3、KT、IAA则对山川紫和禺北白愈伤组织中花青素的合成和积累产生抑制作用。
3.添加这三种最适浓度的激素后发现,在细胞的生长过程中,无论是山川紫还是禺北白,其愈伤组织的生长量和花青素含量基本上符合“S”型曲线,花青素的含量随着愈伤组织生长量的增加而增加。
4.分别添加GA3、KT、IAA后,无论是山川紫还是禺北白,在培养过程中,这三种激素均促进愈伤组织中的花青素含量提高,到第15天达到最大值。与初始的花青素含量相比,GA3、KT、IAA使山川紫愈伤的花青素含量分别提高了42.04%、37.18%和45.64%,使禺北白愈伤的花青素含量分别提高了45.75%、41.57%和48.19%。无论是山川紫还是禺北白,这三种激素对其花青素合成和积累的影响均达到了极显著水平,其中IAA对愈伤的花青素含量的促进效果最好。而此时禺北白愈伤花青素的含量虽然均已超过了山川紫原来的水平,但并未达到同期山川紫愈伤花青素的含量。这可能说明这三种激素对山川紫和禺北白愈伤花青素的合成和积累并没有品种的特异性。
本研究为进一步提高花青素的产量提供了实验依据,也为阐明激素调控紫色甘薯花青素合成与积累的机制奠定了一定的实验和理论基础。