环境胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

洪森荣，胡文韬，邓小艳，聂凤琴

（上饶师范学院生命科学学院，江西上饶 334001）

黄独（Dioscorea bulbiferaL.）为薯蓣科薯蓣属植物，是世界广布种，其肉质块茎性平味苦，具有散结消瘿、清热解毒、凉血降火的功效，临床上常常用于治疗甲状腺肿大、抗肿瘤、抗炎、抗病毒等[1]。大量研究表明，环境胁迫（如干旱、盐和重金属等）能刺激植物次生代谢产物的积累和释放，这些次生代谢产物可能更有利于植物种质的离体保存[2-5]。因此，开展环境胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存影响的研究十分必要和迫切。国内对黄独组织培养的研究进行较少，而关于环境胁迫对其生长发育的影响尚未见报道。

本试验利用植物组织培养的方法研究了干旱、盐和重金属（铜）等环境胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响，以期为黄独的大田栽培生产和种质离体保存提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 材料

黄独试管苗由上饶师范学院生命科学学院

植物组织培养室提供。

1.2 黄独试管苗的环境胁迫和离体保存

以切取的黄独脱毒苗的带芽茎段（1.0～1.5 cm）为试验材料，进行试管苗的环境胁迫研究。环境胁迫涉及干旱、盐和重金属（铜）等。模拟干旱胁迫试验中，聚乙二醇6000（PEG）浓度设置为 0，15%，25%，30%；盐胁迫试验中，Na2SO4质量浓度梯度设置为 0，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L；重金属胁迫试验中，CuCl2质量浓度梯度设置为0，0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L。以上处理培养基均采用MS＋KT 2.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L，所用琼脂和蔗糖含量均为7.5，30 g/L，pH值5.8～6.0。培养条件为：光强1 000～2 000 lx；光照时间12 h/d；温度（25±1）℃；湿度80%～85%。在30 d时统计黄独试管苗的芽数、根数、株高。在180 d时统计各处理组黄独带芽茎段的成活数，计算成活率。

成活率=每处理组黄独试管苗带芽茎段的成活数/每处理组黄独试管苗带芽茎段总接种数×100%。每试验重复3次，数据取其平均值。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

从表1可以看出，PEG浓度为15%，25%和30%时，黄独带芽茎段的再生芽数、根数以及株高与对照相比，均有显著性差异。说明PEG对黄独带芽茎段的生长发育具有抑制作用，且与其质量浓度呈正相关。PEG虽然可抑制黄独带芽茎段的生长发育，却有利于黄独离体保存后成活率的提高，且随着PEG浓度增加，成活率提高；但当PEG浓度超过25%时，成活率开始下降。因此，黄独种质离体保存最佳的PEG浓度为25%。

表1 干旱胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

2.2 盐胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

从表2可以看出，Na2SO4质量浓度为0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 g/L时，黄独带芽茎段的再生芽数、根数以及株高与对照相比，均有显著性差异。说明Na2SO4对黄独带芽茎段的生长发育具有抑制作用，且与其质量浓度呈正相关。Na2SO4虽然可抑制黄独带芽茎段的生长发育，却有利于黄独离体保存后成活率的提高，且随着Na2SO4质量浓度增加，成活率提高；但当Na2SO4质量浓度超过2.0 g/L时，成活率开始下降。因此，黄独种质离体保存最佳的Na2SO4质量浓度为2.0 g/L。

表2 盐胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

2.3 铜胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

从表3可以看出，CuCl2质量浓度为0.2，0.4，0.8，1.6，3.2 g/L时，黄独带芽茎段的再生芽数、根数以及株高与对照相比，均有显著性差异。说明CuCl2对黄独带芽茎段的生长发育具有抑制作用，且与其质量浓度呈正相关。CuCl2虽然可以抑制黄独带芽茎段的生长发育，却有利于黄独离体保存后成活率的提高，且随着CuCl2质量浓度增加，成活率也提高；但当CuCl2质量浓度超过0.8 g/L时，成活率开始下降。因此，黄独种质离体保存最佳的CuCl2质量浓度为0.8 g/L。

表3 铜胁迫对黄独带芽茎段生长发育和离体保存的影响

3 结论与讨论

植物受到环境胁迫时，其体内生理活动与代谢物质都会发生相应的变化。大量研究表明，环境胁迫会导致植物细胞内活性氧自由基产生和清除的不平衡，从而出现活性氧自由基的大量积累，并由此引发和加剧细胞的膜脂过氧化，对植物造成伤害[6-7]，抑制植物的生长发育，虽然植物生长发育迟缓，却有利于植物种质的离体保存。植物种质资源保存研究对于保护生物多样性及优良种质保存意义重大[8]。限制生长的离体保存是较为有效的新型种质保存方法，是以组织培养技术为基础，通过改变培养条件，如在培养基中加入化学物质或采用一些物理方法，限制或延缓培养物的生长，使组织或细胞的生长尽量缓慢（但不死亡或者少量死亡），从而达到延长继代培养的保存方法[9]。本研究表明，干旱、盐和重金属（铜）等环境胁迫均可抑制黄独带芽茎段的生长发育，提高其离体保存后的成活率；其中，黄独种质离体保存最佳的PEG，Na2SO4和CuCl2浓度分别为25%，2.0 g/L，0.8 g/L。本试验为进一步进行黄独种质资源的长期保存研究积累了经验，为建立黄独优良种质资源离体保存库奠定了技术基础。

［1］郑玉红，夏冰，杭悦宇，等.黄独遗传多样性研究[J].西北植物学报，2006，26（10）：2011-2017.

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［3］邓旭，王娟，谭济才.外来入侵种豚草对不同环境胁迫的生理响应[J].植物生理学通讯，2010，46（10）：1013-1019．

［4］王碧霞，曾永海，王大勇，等.叶片气孔分布及生理特征对环境胁迫的响应 [J].干旱地区农业研究，2010，28（2）：122-126，131．

［5］杜玮炜，姚小洪，黄宏文.环境胁迫对雷公藤中雷公藤红素含量的影响[J].植物生态学报，2009，33（1）：180-185．

［6］杨华，杜国坚，汪奎宏.胁迫环境下海滨木槿生理特性的研究[J].浙江林业科技，2008，28（3）：43-47.

［7］陈娟，肖强，吴飞华，等.环境胁迫对大麦幼苗一氧化氮释放的影响[J].生态学杂志，2009，28（10）：1971-1976.

［8］尹明华，欧阳佩.活性炭和培养容器对黄独种质离体保存的影响[J].山西农业科学，2011，39（7）：633-634．

［9］叶秀仙，黄敏玲，吴建设，等.甘露醇和生长抑制剂对文心兰离体保存的影响[J].福建农业学报，2011，26（1）：76-82.