红薯康王5号的茎尖脱毒研究.docx
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1、目的研究红薯康王5号的组培脱毒方法及脱毒检测技术。方法以红薯康王5号植株为材料,使用不同培养基对红薯康王5号茎尖培养,筛选出最佳诱导分化培养基,培养后获得脱毒红薯康王5号植株。通过指示植物检测法,对组培红薯不定芽叶进行病毒检测。结果表面消毒效果最佳的方法是通过用自来水冲洗20分钟,在75%的乙爵中处理30s,用0.1%的升汞浸泡10分钟后,再用无菌水冲洗8次的消毒方式,它能取得较好的灭菌效果并降低污染率;最佳诱导愈伤分化培养基是MS基本培养基+30g/L蔗糖+6.0g/L琼脂+0.2mg/L蔡乙酸(NAA)+0.5mg/L茉氨基喋吟(6-BA),愈伤诱导率可达92.3%;最佳诱导不定芽分化的培
2、养基是MS基本培养基+30g/L蔗糖+6.0g/L琼脂+0.2mg/L蔡乙酸(NAA)+0.5mg/L茉氨基喋吟(6-BA)+0.25mg/L赤霉素(GA3),不定芽诱导率可达92.3%;最佳诱导不定根分化的培养基是MS基本培养基+30g/L蔗糖+6.0g/L琼脂+0.1mg/L蔡乙酸(NAA)+0.4mg/L芾氨基口票吟(6-BA),不定根诱导率可达84.6%;病毒检测结果表明组培红薯不定芽脱毒率为80%,脱毒效果符合预期。结论为红薯康王5号脱毒苗工厂化生产提供理论依据和技术支撑。关键词:红薯;茎尖;脱毒;病毒检测;指示植物检测法AbstractObjectiveTostudythemeth
3、odanddetectiontechnologyofIpomoeabatatasLamKangwangNo.5.MethodUsingtheIpomoeabatatasLamKangwang5plantasthematerial,thebestinduceddifferentiationmediumwasselected,andthevirus-freeIpomoeabatatasLamKangwang5plantwasobtained.TheleavesofIpomoeabatatasLamweredetectedbyindicatorplantdetection.ResultsThebes
4、tmethodforsurfacedisinfectionisbywashingwithtapwaterfor20minutes,Wastreatedin75%ethanolfor30s,After10minutesofimmersionin0.1%litersofmercury,Thenrinsing8timeswithsterilewater,Itcanachieveabettersterilizationeffectandreducethepollutionrate;ThebestinducedcallusdifferentiationmediumwasMSbasicmedium+30g
5、/Lsucrose+6.0g/Lagar+0.2mg/Lnaphthaleneaceticacid(NAA)+0.5mg/Lbenzysinopurine(6-BA),Calliinductionratecanreach92.3%;TheculturemediumforoptimalinductionofbuddingdifferentiationwasMSbasicmedium+30g/Lsucrose+6.0g/Lagar+0.2mg/Lnaphthaleneaceticacid(NAA)+0.5mg/Lbenzysamoprine(6-BA)+0.25mg/Lgibberellin(GA
6、3),Theinductionrateofadventitiousbudcanreach92.3%;ThebestmediumtoinduceadventitiousrootdifferentiationwasMSbasicmedium+30g/Lsucrose+6.0g/Lagar+0.1mg/Lnaphthaleneaceticacid(NAA)0.4mg/Lbenzysinopurine(6-BA);Thevirustestresultsshowedthatthedetoxificationrateofhistculturesweetpotatowas80%,Thedetoxificat
7、ioneffectwasinlinewithexpectations.ConclusionProvidetheoreticalbasisandtechnicalsupportforthefactoryproductionofIpomoeabatatasLamKangwangNo.5virus-freeseedlings.Keywords:IpomoeabatatasLam;stemtip;detoxification;virusdetection;indicatorplantdetectionmethod摘要IABSTRACTII1 .绪论11.1 红薯价值以及常见病害和危害11.2 植物脱毒
8、技术研究进展11.3 植物病毒检测方法进展21.4 课题研究目的、内容和意义32材料与方法42.1 材料42.1.1 材料42.1.2 试剂耗材42.1.3 仪器工具42.2.1 不同消毒方式的比较42.2.2 不同激素浓度配比对红薯茎尖愈伤组织诱导影响52.2.3 不同激素浓度配比对红薯不定芽分化影响52.2.4 不同激素浓度配比对红薯不定根分化影响62.2.5 脱毒效果检测方法63结果与分析83.1 不同表面消毒方法对茎尖染菌率的影响83.2 不同激素浓度配比对红薯茎尖愈伤组织诱导的影响83.3 不同激素浓度配比对红薯不定芽分化的影响103.4 不同激素浓度配比对红薯不定根分化的影响H3.
9、5 脱毒检测结果124讨论及结论144.1 讨论144.2 结论14攻读学位期间的研究成果16参考文献17致谢191.绪论1.1 红薯价值以及常见病害和危害红薯(IPomoeabatatasLam.)又名地瓜、红苕、朱薯、红芋等,属旋花科,一年生或多年生草本块根植物。红薯是我国主要且高产的粮食作物之一,其营养丰富。富含多糖、胡萝卜素、膳食纤维、花青素、维生素和钾、铁、铜、硒、钙等10余种微量元素以及8种氨基酸,被誉为最均衡的健康食品,同时它也是重要的工业原料及饲料。红薯属于碱性食品,吃红薯有利于人体的酸碱平衡。同时吃红薯还能降低血胆固醇,防止心脑血管病等“现代病”。随着红薯低糖、低热、低脂肪的
10、营养学特性及抗癌保健作用被消费者认知,世界范围内的“红薯热”日盛一日,使红薯种植业与加工业都有了快速发展*!未找到引红薯适合在高温、短日照的环境下种植和生长,它的适应性强,抗逆性强,节水耐瘠薄,而且产量比较稳定。然而,在实际生产中,红薯会受到病虫害的感染。红薯的主要病害有:黑斑病、薯瘟病、软腐病、藤切病、根腐病和病毒病,其中病毒病对红薯的影响很大。目前,影响红薯作物生长的病毒病有30多种。而产生病害、影响红薯质量和产量的主要因素是病毒。其中以羽状斑点病毒(SPFMV)、潜伏病毒(SPLV)、静脉病毒(SPVMV)和G病毒(SPVG)为主,还有两种或多种病毒的混合感染叫据统计,红薯感染病毒后,一
11、般情况下会减产20-50%,每年可产生高达几十亿元的经济损失。因为红薯一旦被病毒病感染,往往会导致其产量、质量和种性发生退化。1.2 植物脱毒技术研究进展植物脱毒的方法主要有:茎尖组培脱毒、热治疗脱毒、病毒抑制剂与茎尖组培相结合脱毒、茎尖组培和热治疗相结合脱毒等。茎尖组培脱毒。茎尖组培脱毒是目前最安全、最有效和最重要的生产无病毒植物的方法,因为它的脱毒效率高而且后代的遗传稳定性比较强。这项技术在国内外早已广泛应用,其中我国在马铃薯、红薯、花卉等植物上应用了此种脱毒方法,并取得了显著的成效。热治疗脱毒。它的基本原理是使病毒失去原本活性,导致植物体内的病毒含量不断降低。因为植物中某些病毒颗粒受热之
12、后会有一定的不稳定性,所以病毒可以使用热处理的方法进行脱毒处理。在经过一段时间后,病毒会慢慢变少,最后自行消失。不同植物,不同品种和不同植物病毒对温度的敏感程度有很大差异。所以针对这种情况,热处理的方法也不同。常用的方法有:(1)热风处理法。(2)温汤浸渍法。这两种方法简单易操作,但容易导致植物材料受损。此外,植物长时间进行热处理,具有钝化植物组织中的阻抗因子的作用,导致植物的抗病毒因子失活。所以,热处理方法的主要缺点是,可能会使植物材料受损,且并非能去除所有的病毒。例如,在马铃薯中,这种技术只能消除卷叶病毒。病毒抑制剂和茎尖组培相结合脱除病毒。即在采用茎尖组培脱毒时,在培养基中加入适量的病毒
13、抑制剂。在不影响植物离体组织生长的情况下,使茎尖中的病毒被抑制,从而使再生的植物组织不含病毒。常用的病毒抑制剂包括孔雀石绿、2,4-D和三醇核营等。其原理是利用病毒抑制剂对病毒的抑制作用。例如,在补充有三哇醇核苜的培养基中培养的马铃薯茎尖能有效地剥离PVX和PVSo茎尖组培和热治疗相结合脱毒。研究表明,如果植物本身带毒较多且此种病毒难以去除,只采用茎尖脱毒这种方法很难完全去除病毒。如果结合热治疗脱毒的方法,可以有效地去除植物中存在的病毒。因此,先进行热治疗处理脱毒,使植物的茎尖基本无毒,再采用茎尖组培方法进行脱毒。1.3 植物病毒检测方法进展常用的植物病毒检验方法有生物学方法、血清学方法、电镜
14、观察方法以及分子生物学方法中的核酸分子杂交技术、双链RNA电泳技术、聚合酶链式反应技术(PCR,RT-PCR,实时荧光定量PCR,多重PCR,巢式PCR)、核酸序列扩增技术、环介导等温扩增技术等。目前红薯病毒的检测方法主要有:(1)症状学诊断法,这种检测方法会受植物不同品种、植物不同生长阶段、植物所在环境因素被限制影响,且植物病毒的隐性症状不容易被检测发现。(2)血清学检测法,这种方法的检测结果是比较准确的。但红薯植物体内存在多种病毒,且几种病毒常常交叉感染。如果采用试剂盒进行诊断,很难判断和检测。正常情况下,检测多种病毒的诊断试剂盒也不易制作。如果病毒没有交叉感染,诊断试剂盒检测病毒的这种方
15、法是可以实现的。但这种脱毒方法适用于大样本,需要的成本也较高。(3)电子显微镜检测法,这种检测方法是目前最理想的检测法。它是一种能够定性检测植物病毒的方法。但这种检测方法技术难度比较大,除了需要专用设备,还需要有专业的技术人员操作设备,要求通常较高。(4)分子生物学检测法,具有准确性高、灵敏度高的特点。但涉及分子方面的实验,采用的技术和方法要求都是比较严格的。它需要有专用实验设备,专业的技术操作人员。实验过程中,各种试剂、试剂耗材和试剂盒成本也很高。(5)指示植物检测法。研究证明,指示植物法的检测结果是比较准确。它的实验过程简单,且实验步骤容易操作。在结果检测时也不需要昂贵的仪器设备,相比于其
16、他几种红薯病毒检测的方法,其成本较低。JamesJohnSOn早在1925年就开始用指示植物鉴定植物病毒。生物学检测法又叫指示植物检测法0o指示植物检测法是植物病毒检测和鉴定的传统方法。其结果可以不使用任何实验设备,用肉眼直接进行观察。此种方法进行的鉴定结果也是比较可靠的,它不仅能准确地反映病毒的生物学特性,而且能够检测出植株体内的未知病毒。目前在国内外都有广泛应用,例如李春敏用黄瓜为指示植物鉴定核果坏死环斑病毒(PNRSV)6。1.4 课题研究目的、内容和意义红薯的种植非常广泛,对当代人民产生巨大经济效益的同时,食用后对人体也有一定的抗癌保健作用。然而,在实际生产中,红薯会受到病毒的感染。基
17、于此,要对红薯植物进行脱毒。在对红薯进行脱毒时,选择的脱毒方法要保证脱毒后,并不改变红薯本身的营养价值。脱毒后的病毒检测也至关重要,在选择检测方法时也要考虑全面。选择简单易操作、实验结果准确和所需成本较低的检测方法进行实验也是非常有必要的。本课题选择的实验试材红薯康王5号是一种新的红薯品种,且之前没有进行相关脱毒实验,所以本实验对其脱毒方法和病毒检测进行研究。对红薯康王5号采用茎尖组培脱毒的方式进行脱毒,选择指示植物检测的方法进行病毒检测,以期达到较为理想的脱毒效果。通过对红薯康王5号进行脱毒和脱毒检测研究,最终为红薯康王5号产业的健康发展建立一种简单、快速、高效、稳定的脱毒方法。本研究的具体
18、内容包括:(1)通过实验探究茎尖不同表面消毒方法对染菌率的影响。筛选出最佳表面消毒方式。(2)通过实验探究不同激素浓度配比对愈伤组织诱导影响,筛选出最佳诱导愈伤形成的培养基。(3)通过实验探究不同激素浓度配比对不定芽分化影响,筛选出最佳诱导不定芽形成的培养基。(4)通过实验探究不同激素浓度配比对不定根分化影响,筛选出最佳诱导不定根形成的培养基。(5)对形成的不定芽进行脱毒检测。2材料与方法2.1 材料2.1.1 材料红薯康王5号由陕西洋县康原生态农业有限责任公司提供;脱毒紫薯苗购自山东亿朵薯苗公司。2.1.2 试剂耗材MS培养基、琼脂、蔗糖、茉氨基喋吟(6-BA)、蔡乙酸(NAA)、赤霉素(G
19、A3)、蒸储水、IMNaOH溶液、IMHCl溶液、金刚砂、0.05mol/LpH7.2的磷酸缓冲液(PBS)O以上试剂耗材均购自西安化学试剂厂。2.1.3 仪器工具超净工作台、灭菌锅、酒精灯、接种刀、银子、称量纸、天平、微波炉、药匙、玻璃棒、滴管、培养皿、PH试纸、滤纸、小烧杯、研钵与研棒、马克笔、纱布。2.2实验方法2.2.1 不同消毒方式的比较取红薯康王5号红薯植株,去掉叶片,剪取茎尖顶端35cm,先用洗衣粉液洗涤5I0min,然后用自来水冲洗20min,再将材料放置在超净工作台上按表1设置的3种方法分别进行消毒处理“L每种消毒处理10个芽,接种7d后统计染菌的数量,计算出染菌率。染菌率=
20、染菌数/接种总数XlOO%表1:不同表面消毒处理方法处理表面消毒方法75%的乙醇30s+0.1%升汞溶液5min75%的乙醇30s+0.1%的升汞溶液8min75%的乙醇30s+0.1%的升汞溶液IOmin2.2.2 不同激素浓度配比对红薯茎尖愈伤组织诱导影响根据参考文献设计以下三种激素浓度配比培养基U3W5U:在MS基本培养基上均加入30g/L蔗糖、6gL琼脂,PH调整在6.0左右。在超净工作台上,取0.5mm茎尖,并将茎尖分生组织接种于培养基进行培养。温度设置在2528,光强调整为2000LX。每日光照12h进行处理,在这种条件下培育诱导愈伤的形成。设计诱导愈伤组织形成的培养基激素浓度配比
21、方案见表2o将红薯康王5号的离体组织接种培养20d后,观察愈伤组织的生长状况。对愈伤组织生长状况进行统计并拍照,并计算出愈伤组织诱导率。愈伤组织诱导率=愈伤组织诱导数/愈伤组织接种总数XlOO%表2:诱导愈伤组织形成的培养基激素浓度配比方案培养基NAA(mgL)6-BA(mgL)M-I0.10.4M-20.20.5M-30.30.62.2.3 不同激素浓度配比对红薯不定芽分化影响研究发现,赤霉素(GA?)能起到促使芽仰长的作用,在培养基中加入赤霉素(GA3)后,可缩短形成不定芽的时间。所以在诱导不定芽生长时,在诱导愈伤组织培养基的基础上加入赤霉素(GA?),保证其快速生长。再根据其他参考文献设
22、计以下三种激素浓度配比的培养基。:在MS基本培养基上均加入30g/L蔗糖、6g/L琼脂,PH调整在6.0左右。在超净工作台上,切取培养的愈伤组织,并将愈伤组织接种于培养基进行培养。温度设置在25。028。(2,光强调整为2000LXo每日光照12h进行处理,在这种条件下培育诱导不定芽的形成。设计诱导愈伤组织形成不定芽的培养基激素浓度配比方案见表3。将红薯康王5号愈伤组织接种30d后观察统计并拍照不定芽生长情况,并计算出芽诱导率。芽诱导率=芽诱导数/接种总数Xloo%表3:诱导愈伤组织形成不定芽培养基的激素浓度配比方案培养基NAA(mg/L)6-BA(mg/L)GA3mgL)M-40.10.40
23、.25M-50.20.50.25M-60.30.60.252.2.4 不同激素浓度配比对红薯不定根分化影响张迪等通过对泰中11号紫薯的茎尖分生组织研究,发现在诱导泰中11号紫薯形成不定根时,茉氨基喋吟(6-BA)浓度在大于1.0mg/L的情况下,不能形成不定根“3】。郑世英等通过对紫薯济薯18号茎尖分生组织的研究,发现在诱导紫薯济薯18号形成不定根时,蔡乙酸(NAA)浓度为0.1mgL,根和茎生长较快;当苇氨基嘿吟(6-BA)浓度为0.11.0mg/L时,更有利于紫薯济薯18号根和芽的生长。根据以上两篇文献,设计以下三种激素浓度配比的培养基:在MS基本培养基上均加入30g/L蔗糖、6gL琼脂,
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