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不同浓度蔗糖对微型月季诱导的影响研究

2020-12-11 275 上传者：管理员

摘要：为探究不同浓度蔗糖对微型月季组培苗花诱导的影响，本研究在完整的组培体系基础上分别利用50g/L、40g/L、30g/L、20g/L、10g/L浓度的蔗糖对茎段进行花芽诱导40d，并对花芽分化进行显微观察，转入MS+TDZ1.0mg/L+NAA0.1mg/L+活性炭0.6g/L芽增殖培养基培养10d后统计成花率。最终确定了40g/L为最佳蔗糖浓度，在此浓度下组培苗成花率最高，为87.6%。经单因素方差分析发现，随蔗糖浓度的提高，花芽诱导率升高，但过高浓度蔗糖抑制花芽形成，影响植株营养生长，导致月季不定芽节间缩短，植株呈现矮化现象。

关键词：
切花材料
微型月季
成花诱导
花诱导
蔗糖浓度
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月季（Rosachinensisminima）系蔷薇科（Rosaceae）蔷薇属（Rosa）落叶或半落叶低矮型灌木。其香味独特，花色奇异，花型雅致，作为传统的四大切花的材料之一，具有独特的经济价值。花朵簇生或单生，花径3～5cm，花期不断，易栽培，适应性强，是目前较为流行的花卉种质资源[1]。随着市场对其需求的逐渐增多，对其组织培养技术的研究和改进已成为热点[2]。而有关外界条件对月季花诱导的研究却少之又少，仍有待深入。

成花诱导是高等植物生长发育的关键环节，也是植物花器官分化，由发育生长过渡到生殖生长的重要过程，这一过程直接影响花卉的品质[3]。月季作为观赏植物，研究其成花机制具有重要意义[4]。植物成花主要受温度、光照、胁迫、诱导条件、外源激素等环境条件的影响[5]。

蔗糖作为主要碳源之一，在植物成花过程中具有诱导作用，蔗糖不仅是植物成花的关键调控因素，还会一定程度上影响培养物的生长势[6]。可溶性蔗糖是植物光合作用暗反应阶段的有机合成产物，通过糖类运输的方式以维持体内渗透压并为植物组织提供碳源[7]。植物利用H+-蔗糖协同转运的机制，将光合作用中产生的蔗糖运至叶脉的专门细胞中，通过维管组织将蔗糖分配到非光合组织。在植物组织培养初期，植物不具备光合作用的能力，因此培养基中的蔗糖可以为幼嫩植物体供能，且有助其他物质的合成。

本研究在月季微繁体系基础上，以月季茎段外植体为材料，通过月季茎段花芽诱导培养，以及芽增殖培养等手段，探究不同蔗糖浓度对微型月季组培苗花诱导的影响。以期为优化微型月季的组织培养技术提供参考，为日后植物成花诱导的微观水平研究提供依据[8]。

1、材料与方法

1.1供试材料

1.1.1供试植株。

微型月季，由吉林省植物资源科学与绿色生产重点试验室培育。

1.1.2供试培养基。

MS固体培养基。

1.2试验方法

1.2.1试验材料扩繁。

将微型月季无菌苗在超净工作台中切成1.5cm左右带腋芽的茎段，形态学下端接种于蔗糖30g/L，琼脂7g/L,6-BA2mL/L,IBA1mL/L，活性炭0.6g/L,pH值为5.83～5.85的初代基本MS培养基中，培育环境为：25℃、光照强度2000Lx、光照时长16h/d。每隔一段时间观察培养情况。

1.2.2花诱导培养。

将微型月季无菌茎段接种于以MS培养基为基础花诱导培养基中，设置蔗糖浓度梯度，花诱导培养基中附加浓度分别为50g/L、40g/L、30g/L、20g/L、10g/L的蔗糖，具体培养基中激素浓度组合见表1。将微型月季无菌茎段接种到5种不同蔗糖浓度花诱导培养基中，每瓶中均匀接3个微型月季无菌茎段（接种密度为3株/瓶），每处理均设3次重复。

接种后标注日期，置于智能人工气候箱中进行花芽诱导培养40d，培育环境为：25℃，光照周期16h/8h(d/n），光照强度2000Lx。

表1花诱导培养基配方

1.2.3芽增殖培养。

40d后将花芽诱导后的组培苗转入芽增殖培养基：MS+NAA0.1mg/L+TDZ1.0mg/L+活性炭0.6g/L+蔗糖30g/L+琼脂7g/L(pH值5.83～5.85）中，置于人工气候箱中培养10d后进行统计。

1.3结果观测与统计方法

花芽未分化前观察并记录不定芽的生长情况。花芽出现后，记录产生花芽的个数与花芽分化情况。花芽进一步分化后,观察花蕾状况，包括花蕾大小、花色、形状、花期等植物生理信息。并取不同处理的丛生芽，观察其花芽形态。50d时统计不同处理组的成花率。成花率（%）=诱导出花蕾的植株数/无菌苗总数×100。数据采用SPSS软件进行统计。

2、结果与分析

经不同浓度蔗糖处理的月季无菌苗茎段8d、15d、30d、40d时，茎段的花芽分化情况有所不同。0～8d时，所有经处理的茎段均未见花芽分化；15d时，10mg/L、20mg/L、50mg/L蔗糖浓度下的月季茎段无花芽形成，而40mg/L、30mg/L蔗糖浓度下月季茎段已出现花芽分化；30d时，多数植株出现花芽分化，且各蔗糖浓度下花芽生长状况不同，40mg/L时形成的花芽数量多于其他蔗糖浓度下形成的花芽，50mg/L蔗糖浓度下多数月季茎段仍无花芽形成；40d时各组别成花程度与生长状况明显不同，以后仍有相似的趋势。如图1所示。

为了进一步探究蔗糖浓度对微型月季成花诱导的关系，使用SPSS软件对蔗糖浓度与花芽数和诱导率进行单因素方差分析并进行多重比较。

图1各蔗糖浓度培养基中组培苗成花情况（40d)

由表2可知，在第50d，经统计得出：微型月季无菌苗在蔗糖浓度梯度为10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L的诱导培养基中，各组成花率分别为23.6%,35.7%,54.1%,87.60%,45.4%。蔗糖浓度一定程度影响无菌苗的成花诱导，在10～40g/L蔗糖浓度之间，花芽数随蔗糖浓度的增加而增加，以40g/L为最适宜花芽的形成；当蔗糖浓度高于40g/L时，成花率呈明显下降趋势。蔗糖浓度为40g/L的处理组，成花率最高，为87.6%，且花色适宜，花蕾生长良好，因此最适花诱导的蔗糖浓度为40g/L。P值为0.00，小于显著性水平0.05，蔗糖浓度对微型月季花芽诱导率影响显著。

经数据多重比较处理后发现，5种蔗糖浓度在0.05显著水平上，蔗糖浓度10g/L成花率显著低于蔗糖浓度20g/L，蔗糖浓度20g/L的成花率显著低于蔗糖浓度50g/L，蔗糖浓度50g/L成花率显著低于蔗糖浓度30g/L，蔗糖浓度30g/L的成花率显著低于蔗糖浓度40g/L，且高浓度（40g/L）微型月季处理组别成花率极显著高于低浓度蔗糖（20g/L、30g/L）处理组别。处理在各平均数间，字母标记各不相同，因此各浓度间有显著性差异。蔗糖是影响微型月季成花率的主导因子。

表2蔗糖浓度对月季成花的影响

注：试验结果均为3个样本的平均值；不同小写字母表示5个月季处理组别存在显著差异（P<0.05)

蔗糖浓度变化对微型月季生长势也产生一定影响，表2显示10～30g/L之间，生长势随蔗糖浓度的升高而加强；糖浓度大于40g/L，无菌苗的生长势呈现下降趋势，50g/L高浓度蔗糖诱导下的微型月季植株出现矮化现象，抑制了植株的营养生长。从花蕾生长状况看，不同蔗糖浓度月季花期与花色，花蕾紧凑情况均有所不同。

3、结论

3.1花芽诱导率随蔗糖浓度升高而增加，过高浓度蔗糖抑制花芽形成

在微型月季花芽诱导的试验过程中，通过培养基中附加蔗糖浓度梯度的设置，发现蔗糖对微型月季组培苗成花率影响显著。结果显示，当蔗糖浓度在10～40g/L范围内时，组培苗成花率随蔗糖浓度增加不断升高，且微型月季花蕾生长状况良好，花蕾直径增大，这说明在一定的蔗糖浓度内，蔗糖促进成花诱导过程。当蔗糖浓度达到40g/L时，随着蔗糖浓度的增加，成花率显著下降。表明蔗糖浓度过高，抑制组培苗形成花芽进而降低成花率。确定了最佳蔗糖浓度为40g/L，在此浓度下组培苗成花率最高，为87.6%。在周俊辉等人的试管开花诱导的研究也得到了相似的结论。

3.2蔗糖浓度影响月季植株生长势水平

微型月季生长势反映了植株生长发育的旺盛程度。蔗糖浓度较低情况下，微型月季生长势较弱，适宜蔗糖浓度促进植株营养生长，而过高蔗糖浓度下植株生长缓慢，引起月季不定芽节间间距减小，体现为植株矮化。甚至有异常花蕾、畸形植株的出现，植株的营养生长受到抑制。

4、讨论

研究结果表明，蔗糖浓度可影响微型月季植株的成花率，花蕾状态与生长势，蔗糖在微型月季花诱导的过程中，作为关键因子产生了积极影响[9]。蔗糖在高等植物中不可或缺。分析前人的研究发现，蔗糖的花诱导机制主要与以下因素有关：蔗糖是光合作用的主要产物，在植物器官作为代谢原料提供能量，形成的中间产物为其他生物大分子的合成提供碳骨架[10]。在宁志珩的脱毒马铃薯试管薯诱导的研究中有提到。与此同时，蔗糖还涉及植物糖信号的介导，影响相关基因的活性。花芽分化是微型月季成花的首要决定条件[11]。花诱导机制的敏感性很大程度上受到蔗糖这一营养条件的限制[12]。在微型月季花诱导的过程中，蔗糖作为重要因子影响植物生长进程。前人的研究发现表明，蔗糖除影响培养基的渗透势外，在分子水平还可以作为特殊信号，调控开花基因，使其处于高表达状态。微型月季的4个开花途径:春化途径、光周期途径、赤霉素途径和自主途径，均与以FT基因为中心的开花基因密切相关[13]。在植物成花诱导期间，蔗糖含量往往出现短期的增加。王恒以夏菊为试验材料，通过转录组测序，证实了受蔗糖诱导的FT基因即“开花素”基因参与花期调控[14]。石永春等同样发现蔗糖能够上调顶芽中FT基因的表达,促使长日照植物在日照时间不足的情况下开花。在对其他成花基因突变体进行蔗糖处理，仍能够诱导花的形成[15]。因此认为，蔗糖可能通过促进FT基因和其他成花基因的表达而诱导开花。

此外蔗糖可以代替环境信号调控植物的营养生长，影响植物的生长发育，进而影响生长势。本研究中发现蔗糖浓度变化，微型月季生长势强弱有所不同。分析前人研究发现，蔗糖含量的波动以信号的形式调控激素或其他信号途径，影响植株的生长状态。例如，在李瑞杰等[16]的研究中发现蔗糖对植物中乙烯的含量存在负调控。近年来蔗糖作为植物信号分子调控机制的研究有所增多，但蔗糖在组织中如何进行信号转导仍不明确，仍有待进一步研究[17]。

本研究探究了不同蔗糖浓度对微型月季组培苗花诱导的影响，确定了最佳蔗糖浓度，并根据试验结果与前人的研究经验，从生理生化以及分子生物学等角度分析了其内在原因，从而为蔗糖对微型月季的花诱导机制提供了宝贵经验。随着技术手段的发展和研究水平的深入，蔗糖对微型月季的花诱导机制会更加完善，从而为植物生长发育的调控提供新的理论支撑。

参考文献：

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[4]周俊辉,杨寅桂,刘义存,等.微型月季的试管开花诱导研究[J].江西农业大学学报,2008(03):504-508.

[5]周洁,周鹏,黄婧,等.微型月季花期调控技术研究[J].江苏林业科技,2019,46(02):32-37.

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[10]宁志珩,吕国华,贾晓鹰.脱毒马铃薯试管薯诱导技术探索[J].中国马铃薯,2007(01):33-38.

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