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Cryopreservation of Jiangxi Yanshan Red Bud Taro (Colocasia esculenta var. cormosus cv. Hongyayu) Embryogenic Calli by Encapsulationdehydration PDF

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植 物 分 类 与 资 源 学 报 ꎬ36 ( ):   2014 4 505~512 Plant Diversity and Resources :                                     DOI 10.7677/ynzwyj201413181 江西铅山红芽芋胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存 ∗ 洪森荣ꎬ 尹明华∗∗ꎬ 王艾平 上饶师范学院生命科学学院 江西上饶 ( ꎬ   334001) 摘要: 对江西铅山红芽芋 Colocasia esculenta cormosus 胚性愈伤组织包埋干燥法超低温 ( var. cv. Hongyayu) 保存进行了初步的研究 结果表明 江西铅山红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥法超低温保存较佳的条件为 ꎮ : : -1蔗糖预培养 脱水方式为空气干燥 或硅胶干燥 化冻温度为 冻后 0􀆰75mol􀅰L 3dꎻ 7h 11hꎻ 37℃ (2min)ꎻ 培养条件为暗培养 再转到光周期中培养 此方法超低温保存后的平均成活率约为 超低温保存时 7d ꎮ 45%ꎮ 间以及是否去除包裹的褐藻酸钙对其成活率无显著性影响 形态学和细胞学检测表明红芽芋胚性愈伤组织 ꎮ 冻后再生苗与母本材料相比没有发生变异 ꎮ 关键词: 江西铅山红芽芋 胚性愈伤组织 包埋干燥法 超低温保存 ꎻ ꎻ ꎻ 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: Q943􀆰1ꎬ S632􀆰3        A        2095-0845(2014)04-505-08 Cryopreservation of Jiangxi Yanshan Red Bud Taro Colocasia ( esculenta var. cormosus cv. Hongyayu Embryogenic ) Calli by Encapsulation ̄dehydration ∗∗ HONG Sen ̄Rongꎬ YIN Ming ̄Hua ꎬ WANG Ai ̄Ping CollegeofLifeSciences ShangraoNormalUniversity ( ꎬ ꎬShangrao334001ꎬChina) Abstract Colocasia esculenta cormosus : Cryopreservation of Jiangxi Yanshan red bud taro ( var. cv. Hongyayu) em ̄ bryogenic calli by encapsulation ̄dehydrationwasstudied. Theresultsshowedthattheoptimalprecultureconditionof -1 cryopreservation by encapsulation ̄dehydration was precultured on MS medium supplemented with0􀆰75mol􀅰L su ̄ crose for3 days. Theoptimaldehydrationmethodwasdehydrationbysterileairinalaminarflowhoodfor7horster ̄ ile dry silica gel for11h. the optimal thawing temperature was 37℃ (2min). The optimal culture condition after -1 cryopreservation was first inthedarkfor7dandthentransferredtothephotoperiodof14h􀅰d . Theaveragesurviv ̄ al rate of embryogenic calli after cryopreservation by encapsulation ̄dehydration was about 45%. Cryopreservation time and whether the removal of encapsulated calcium alginate had no significant impact on the survival rate. Mor ̄ phological and cytological study demonstrated that the regenerants were genetically and morphological stable. Key words Colocasia esculenta cormosus : Red bud taro ( var. cv. Hongyayu)ꎻ Embryogenic callusꎻ Encapsulation ̄ dehydrationꎻ Cryopreservation 芋具有较丰富的营养价值 在当今蔬菜消 cormosus 是江西省铅山县传统优   ꎬ cv. Hongyayu) 费市场中占有重要地位 是我国南方主要的蔬菜 势产品 种植历史悠久 近十余年来 这一优势 ꎬ ꎬ ꎮ ꎬ 种类 红芽芋 Colocasia esculenta 产业发展迅速 已成为铅山县农民增收致富的主 ꎮ ( L. Schott var. ꎬ 基金项目 江西省科技厅 年农业科技支撑项目基金 年度江西省高等学校科技落地计划项目 ∗ : 2012 (20122BBF60126)ꎻ 2013 (KJLD13088) 通讯作者 ∗∗ : AuthorforcorrespondenceꎻE ̄mail:yinminghua04@163􀆰com 收稿日期 接受发表 : 2013-09-10ꎬ 2013-11-01 作者简介 洪森荣 男 硕士 副教授 研究方向 植物组织培养 : (1974-) ꎬ ꎬ ꎬ : ꎮ E ̄mail:hongsenrong@163􀆰com 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  506                                                            36 导产业 铅山县也成为江西省最大的红芽芋生产 存江西铅山红芽芋种质资源提供技术基础 ꎬ ꎮ 基地 年获国家无公害绿色食品证书 ꎬ 2002 ꎬ 2007 年 月被中国绿色食品委员会和农业部命名为 1 材料和方法 3   红芽芋全国绿色食品标准化生产基地县 其产 1􀆰1  材料 “ ”ꎬ 品不但热销上海 广东 浙江 湖北 山东等地 江西铅山红芽芋脱毒试管苗 由江西省江天农业科 、 、 、 、 ꎬ ꎬ 而且远销日本 韩国 新加坡等国 郑建平 技有限公司提供 、 、 ( ꎬ ꎮ 1􀆰2  方法 李火金 红芽芋中碳水化合物含 2010ꎻ ꎬ 2012)ꎮ 胚性愈伤组织诱导 将江西铅山红芽芋脱毒试管 量较高 脂肪含量较低 蛋白质 维生素及矿物 1􀆰2􀆰1    ꎬ ꎬ 、 苗的小球茎横切成 厚 分别接种到诱导培养基 质元素含量丰富 营养价值高 具有良好的食用 1~2mm ꎬ ꎬ ꎬ 上 诱导培养基为 -1 -1 价值和开发前景 姜绍通等 目前 传 ꎮ MS+TDZ2mg􀅰L +2ꎬ4 ̄D1mg􀅰L ꎬ ( ꎬ 2012)ꎮ ꎬ 并添加 -1蔗糖和 -1琼脂 光照 统的江西铅山红芽芋种质资源保存仍采用大田种 30g􀅰L 7g􀅰L ꎬ pH5􀆰8~6􀆰0ꎮ 条件 黑暗 温度 每天观察愈伤组织诱 : ꎻ : (25±1) ℃ꎮ 植的方法 不仅需要大量的人力 物力和财力 导情况 记录愈伤组织出现的时间 出愈数 愈伤组织 ꎬ 、 ꎬ ꎬ 、 、 而且还不可避免地受到各种自然灾害 如病虫 颜色和愈伤组织生长情况 后 选取浅黄色果冻状 ( ꎮ 60d ꎬ 害 干旱 低温等 和人为失误 疏于管理 的胚性愈伤组织继代 次 每次 然后将其应用于 、 、 ) ( 、 2 ꎬ 30dꎬ 挂错标签等 的影响 最终可能造成特有种质的 包埋干燥法超低温保存实验 ) ꎬ ꎮ 遗失或混杂 因此 探索江西铅山红芽芋种质资 胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存程序 在 1􀆰2􀆰2    ꎮ ꎬ 下 将约 的红芽芋胚性愈伤组织块转入 源超低温保存的方法具有十分重要的意义 (25±1)℃ ꎬ 0􀆰2g 胚性愈伤组织是原生质体操作中最为ꎮ重要的 含2%褐藻酸钠和1mol􀅰L-1蔗糖的MS培养基中ꎬ 然后 将包含胚性愈伤组织的混合物滴入含有 -1 原始材料 无论是原生质体培养再生植株还是经 0􀆰1 mol􀅰L ꎬ 和 -1蔗糖的 液体培养基中 以充 原生质体融合获得体细胞杂种 都离不开胚性愈 CaCl2 1mol􀅰L MS 30minꎬ ꎬ 分形成直径约 的球形包埋珠 每个包埋珠含 个 4mm ꎮ 1 伤组织的诱导和保存 曾博雅等 然而 胚性愈伤组织块 在无菌条件下 取出包埋珠 放入 ( ꎬ 2009)ꎮ ꎬ ꎮ ꎬ ꎬ 胚性愈伤组织在长期继代培养过程中经常丢失潜 无菌三角瓶内 倒入 -1 100mL ꎬ MS+TDZ 2mg􀅰L +NAA 1 在的形态发生能力 从而增加了遗传学上的不稳 -1 无蔗糖 液体培养基进行洗涤 洗涤后将包埋 ꎬ mg􀅰L ( ) ꎬ 定性 因此 胚性愈伤组织的长期保存是人们一 珠夹出用无菌滤纸片吸干后 将包埋珠转入 ꎮ ꎬ : (1) MS+ 直试图解决的问题 超低温保存是胚性愈伤组织 -1 -1 -1蔗糖的液体 ꎬ TDZ2mg􀅰L +NAA1mg􀅰L + 0~1mol􀅰L 培养基中 预培养 或者将包埋珠转入 长期保存的一种常用方法 植物的胚性愈伤组织 ꎬ 3dꎻ (2) MS+TDZ ꎮ 如能成功地保存在液氮中 则可为生物工程研究 2mg􀅰L-1+NAA1mg􀅰L-1+ 0􀆰75mol􀅰L-1蔗糖的液体培养 ꎬ 基中 预培养 预培养条件均为 光照时间 提供全能性原生质体 也可为植物转基因技术提 ꎬ 0~7dꎮ : : 14h ꎬ -1 光照强度 -2 -1 温度 供良好受体材料 􀅰d ꎻ : 12􀆰5~25μmol􀅰m s ꎻ : (25± ꎮ 预培养后 包埋珠表面迅速用灭菌滤纸干燥 放 包埋干燥法最早出现在法国学者 和 1) ℃ꎮ ꎬ ꎬ Fabre De ̄ 置在装有灭菌滤纸的培养皿 直径 中 在室温下 ( 9cm) ꎬ 超低温保存马铃薯茎尖的研究中 采用超净工作台的层流空气脱水 或者在含有无 reuddre (1990) ꎮ 0~10hꎻ 包埋干燥法具有样品易于操作 避免了二甲基亚 菌干燥硅胶的带硅胶塞的 密闭三角瓶中脱水 、 100mL 0~ 砜和程序降温仪的使用 王君晖等 目前 每干燥脱水 后 均取 个包埋珠进行称重 ( ꎬ 1999)ꎮ 15hꎮ 1 h ꎬ 15 : 该技术已应用于长春花 等 啤 包埋珠放在烘箱中 干燥 后测其含水量 以 小 (Bachiri ꎬ 1995)、 80℃ 2d ꎬ ( 酒花 等 葡萄 等 珠鲜重 干重 鲜重的百分数表示 取脱水包埋珠转移 - )/ ꎮ (Martinez ꎬ 1999)、 (Wang ꎬ 到 冻存管中 然后将冻存管迅速置于液氮中保存 苜蓿 等 大叶蝴蝶兰 2mL ꎬ 1dꎮ 2000)、 (Shibli ꎬ 2001)、 从液氮中取出冷冻管 分别放入温度为 等 冬凌草 等 阿拉 ꎬ 25 ℃、 30 ℃、 (Amir ꎬ 2011)、 (Ai ꎬ 2012)、 或 的水浴中化冻 伯艾蒿 等 苹果 等 37℃ 42℃ 3minꎮ (Sarab ꎬ 2012)、 (Feng ꎬ 胚性愈伤组织恢复培养及成活率检测 将化冻后 等植物的超低温保存中 目前 国内外 1􀆰2􀆰3    2013) ꎮ ꎬ 去除或不去除褐藻酸钙的红芽芋胚性愈伤组织块转入分 尚未见有关包埋干燥法超低温保存红芽芋胚性愈 化培养基 -1 -1 -1 (MS+TDZ2mg􀅰L +NAA1mg􀅰L +30g􀅰L 伤组织的报道ꎮ 本实验建立了红芽芋胚性愈伤组 蔗糖+7g􀅰L-1琼脂) 中ꎬ 然后置于两种培养条件下进行 织的包埋干燥法超低温保存体系 为长期稳定保 恢复培养 一是将化冻后的红芽芋胚性愈伤组织块直接 ꎬ ꎮ 期 洪森荣等 江西铅山红芽芋胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存 4                 :                    5 07 置于光周期中培养 光照时间 -1 光照强度 是层流空气脱水还是干燥硅胶脱水 两者的最高 [ : 14 h􀅰d ꎻ : ꎬ -2 -1 温度 另一种 成活率无显著性影响 但其脱水时间对红芽芋胚 12􀆰5~25μmol􀅰m s ꎻ : (25± 1) ℃)]ꎻ ꎬ 是先将化冻后的红芽芋胚性愈伤组织块暗培养 温 性愈伤组织包埋干燥法超低温保存还是具有显著 7d [ 度 再转到光周期中培养 光照时间 : (25± 1) ℃]ꎬ [ : 影响 结果表明 当层流空气脱水时间超过 -1 光照强度 -2 -1 温度 ꎮ ꎬ 4 h 14h􀅰d ꎻ : 12􀆰5~25μmol􀅰m s ꎻ : 25 或干燥硅胶脱水时间超过 时 红芽芋胚性愈 后统计成活率及恢复生长的时间 红芽 7 h ꎬ ±1℃)]ꎮ 60d ꎮ 伤组织开始出现冻后成活 而且随着脱水时间的 芋胚性愈伤组织块的成活以其能分化出胚状体为标志 ꎬ ꎮ 延长 冻后成活率均显著增加 当层流空气脱水 成活率 超低温保存后胚性愈伤组织分化出胚状体的块 ꎬ ꎻ =( 或干燥硅胶脱水 即含水量为 数 超低温保存后胚性愈伤组织的总块数 / )×100%ꎮ 7h 11 h ( 21􀆰2%~ 超低温保存后胚性愈伤组织再生苗的形态学和细 时 红芽芋胚性愈伤组织的冻后成活率 1􀆰2􀆰4  21􀆰5%) ꎬ 胞学检测 将超低温保存后的红芽芋胚性愈伤组织块以 达到 之后随着干燥时间的增   44􀆰6%~45􀆰2%ꎻ 及未进行超低温保存处理的红芽芋胚性愈伤组织块 加 冻后成活率下降 因此 红芽芋胚性愈伤组 ꎬ ꎮ ꎬ 约 同时接入分化培养基 织包埋干燥法超低温保存的适宜干燥时间为层流 (CKꎬ 0􀆰2g) (MS+TDZ 2mg􀅰 L-1+NAA1mg􀅰L-1+30g􀅰L-1蔗糖+7g􀅰L-1琼脂)ꎬ 30d 空气脱水 或干燥硅胶脱水 7h 11hꎮ 后将分化出的胚状体再次转入分化培养基 (MS+TDZ 2 2􀆰3  化冻温度对红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥 -1 -1 -1蔗糖 -1琼脂 mg􀅰L +NAA 1mg􀅰L +30g􀅰L +7g􀅰L )ꎬ 法超低温保存的影响 形成完整植株后对以上两种再生苗进行形态学和细 60d 从表 可知 化冻温度对红芽芋胚性愈伤组 胞学检测 形态学检测指标有株高 芽数 根数 根长 3 ꎬ ꎮ 、 、 、 织包埋脱水法超低温保存具有显著影响 用 等 细胞学检测采用染色体数目测定与观察的方法 梁 ꎮ ꎮ ( 乾隆等 -1蔗糖预培养 后 在含有干燥硅 ꎬ2013)ꎮ 0􀆰75mol􀅰L 3d ꎬ 统计方法 以上实验均重复 次 每次实验的 表1  预培养液中蔗糖浓度对红芽芋胚性愈伤组织 1􀆰2􀆰5    3 ( 样本量均为 个 本实验所有数据表示为 SD 包埋脱水法超低温保存的影响 45 )ꎬ Mean± ꎬ 由于统计各处理的细胞活力和成活率时发现多数实验数 Table1  Effectofsucroseconcentrationinpreculturemedium 据不在 范围内 为提高显著性检验的精确度 30%~70% ꎬ ꎬ onthecryopreservationofred ̄budedtaroembryogenic 对其进行反正弦转换 然后用 软件进行 ꎬ SPSS19􀆰0 One ̄ callusbyencapsulation ̄dehydration 分析 再进行 法检验 P 为有统 蔗糖浓度 成活率 Way ANOVA ꎬ LSD ꎬ <0􀆰05         计学差异显著性ꎮ Sucroseconcentration/mol􀅰L-1 Survivalrate/%           0 12􀆰6±6􀆰3Cd 2  结果与分析           0􀆰25 25􀆰8±8􀆰2Bc           0􀆰5 29􀆰4±6􀆰4Bbc 2􀆰1  预培养对红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥法           0􀆰75 46􀆰9±7􀆰5Aa 超低温保存的影响           1 32􀆰5±3􀆰2Bb 注 同一列中大 小写字母分别表示在 和 水平上的     从表 可知 预培养对红芽芋胚性愈伤 : 、 0􀆰01 0􀆰05 1~2 ꎬ 差异性 下同 组织包埋脱水法超低温保存具有显著影响 当用 ꎬ ꎮ Note:Thecapitaland small letters in the same volume stand for the -1蔗糖对红芽芋胚性愈伤组织预培养 0~1mol􀅰L significationon0􀆰01and0􀆰05levelꎬthesameasbelow 或用 -1蔗糖对红芽芋胚性愈伤组 3d 0􀆰75 mol􀅰L 表2  预培养时间对红芽芋胚性愈伤组织包埋 织预培养 时 结果表明 红芽芋胚性愈伤 0~7d ꎬ ꎬ 脱水法超低温保存的影响 组织包埋干燥法超低温保存的最适宜预培养条件 Table2  Effectofpreculturetimeonthecryopreservationofred ̄ 为 -1蔗糖预培养 蔗糖浓度过高 0􀆰75mol􀅰L 3 dꎬ budedtaroembryogeniccallusbyencapsulation ̄dehydration 过低或预培养时间过长 过短均不利于红芽芋胚 预培养时间 成活率 、     性愈伤组织的冻后成活 Preculturetime/d    Survivalrate/% ꎮ 2􀆰2  干燥方式和时间对红芽芋胚性愈伤组织包 0    13􀆰8±3􀆰9Dd 埋干燥法超低温保存的影响 1    35􀆰4±5􀆰2Cc 3    48􀆰2±4􀆰2Aa     从图 和 可知 脱水方式对红芽芋胚性愈 1 2 ꎬ 5    40􀆰9±4􀆰6Bb 伤组织包埋干燥法超低温保存无显著影响 无论 7    34􀆰8±8􀆰2Cc ꎮ 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  508                                                            36 图 干燥硅胶脱水时间对红芽芋胚性愈伤组织包埋珠含水量的影响大 小写字母分别 1  、 表示在 和 水平上的差异性 下同 0􀆰01 0􀆰05 ꎬ Fig􀆰1  Effectofdehydrationtimeondrysilica ̄gelonthewatercontentofred ̄budedtaroembryogeniccallusencapsulatedbeads Thecapitalandsmalllettersstandforthesignificationon0􀆰01and0􀆰05levelꎬthesameasbelow 图 层流空气脱水时间对红芽芋胚性愈伤组织包埋珠含水量的影响 2  Fig􀆰2  Effectofdehydrationtimeinlaminarairflowonthewatercontentofred ̄budedtaroembryogeniccallusencapsulatedbeads 表3  化冻温度对红芽芋胚性愈伤组织包埋 胚性愈伤组织进行化冻时 结果表明 江西铅山 ꎬ ꎬ 脱水法超低温保存的影响 红芽芋胚性愈伤组织包埋脱水法超低温保存的适 Table3  Effectofthawingtemperatureonthecryopreservationofred ̄ 宜化冻温度为 37℃ꎮ budedtaroembryogeniccallusbyencapsulation ̄dehydration 2􀆰4  冻后培养条件对红芽芋胚性愈伤组织包埋 化冻温度 成活率 干燥法超低温保存的影响 Thawingtemperature/℃ Survivalrate/%     从表 可知 冻后培养条件对红芽芋胚性愈 25 20􀆰4±5􀆰3Cc 4 ꎬ 30 32􀆰6±4􀆰2Bb 伤组织包埋脱水法超低温保存具有显著影响 包 ꎮ 37 47􀆰4±6􀆰8Aa 埋珠用 -1蔗糖预培养 后 在含有 0􀆰75mol􀅰L 3 d ꎬ 42 35􀆰2±3􀆰9Bb 干燥硅胶的密闭容器中脱水 至含水量为 11 h 胶的密闭容器中脱水 至含水量为 时 时 投入液氮保存 后 将包埋珠取出 11 h 21􀆰1% ꎬ 21􀆰1% ꎬ 1d ꎬ ꎬ 投入液氮保存 后 将包埋珠取出 用温度为 用温度为 的水浴对红芽芋冻后胚性愈伤组 1d ꎬ ꎬ 37℃ 或 的水浴对红芽芋冻后 织进行化冻 然后直接置于光周期中培养或先暗 25℃、 30℃、 37℃ 42℃ ꎬ 期 洪森荣等 江西铅山红芽芋胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存 4                 :                    5 09 培养 再转到光周期中培养时 结果表明 冻 存 后 将包埋珠取出 用温度为 的水浴 7d ꎬ ꎬ 1d ꎬ ꎬ 37℃ 后 的暗培养有助于提高其冻后成活率 对红芽芋冻后胚性愈伤组织进行化冻 然后将去 7d ꎮ ꎬ 表4  冻后培养条件对红芽芋胚性愈伤组织包埋 除或保留褐藻酸钙的包埋珠先暗培养 再转到 7 d 脱水法超低温保存的影响 光周期中培养 从表 可知 培养物抽提即去除 ꎮ 6 ꎬ Table4  Effectofpostthawcultureconditiononthecryopreservation 包裹的褐藻酸钙对红芽芋胚性愈伤组织包埋脱水 ofred ̄budedtaroembryogeniccallusbyencapsulation ̄dehydration 法超低温保存的成活率无显著影响 但促进其冻 冻后培养条件 成活率 ꎬ 后再生速度 Postthawculturecondition Survivalrate/% ꎮ 直接置于光周期下培养 表5  超低温保存时间对红芽芋胚性愈伤组织包埋 36􀆰8±5􀆰4Bb Directcultureinphotoperiod 脱水法超低温保存的影响 先暗培养 再置于光周期下培养 7d Table5  Effectofcryopreservationtimeonthecryopreservationof Firstlycultureindarkfor7dthenin 45􀆰9±4􀆰9Aa red ̄budedtaroembryogeniccallusbyencapsulation ̄dehydration photoperiod 超低温保存时间 成活率 Cryopreservationtime/d Survivalrate/% 2􀆰5  超低温保存时间对红芽芋胚性愈伤组织包 1 42􀆰6±6􀆰3Aa 埋干燥法超低温保存的影响 30 49􀆰3±4􀆰9Aa 从表 可知 红芽芋胚性愈伤组织包埋珠用 60 45􀆰8±4􀆰2Aa 5 ꎬ -1蔗糖预培养 后 在含有干燥硅 90 48􀆰2±7􀆰2Aa 0􀆰75mol􀅰L 3 d ꎬ 胶的密闭容器中脱水 至含水量为 时 120 42􀆰7±5􀆰4Aa 11 h 21􀆰1% ꎬ 150 51􀆰4±6􀆰1Aa 投入液氮保存 后 将包埋珠取出 用温 1~180d ꎬ ꎬ 180 43􀆰7±8􀆰2Aa 度为 的水浴对红芽芋冻后胚性愈伤组织进 37℃ 行化冻 然后先暗培养 再转到光周期中培养 2􀆰7  冻后胚性愈伤组织再生苗的形态学和细胞 ꎬ 7 d 时 其冻后成活率虽有差异 但未达显著性水 学检测 ꎬ ꎬ 平 因此 超低温保存时间对红芽芋胚性愈伤组 从表 图 可知 红芽芋胚性愈伤组织 ꎮ ꎬ 7、 3~7 ꎬ 织包埋干燥法超低温保存无显著影响 冻后再生苗与未冻后再生苗在形态指标上的差异 ꎮ 2􀆰6  褐藻酸钙对红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥 均未达显著性水平 P 而且 红芽芋胚 ( >0􀆰05)ꎮ ꎬ 法超低温保存的影响 性愈伤组织冻后再生苗与未冻后再生苗的染色体 红芽芋胚性愈伤组织包埋珠用 -1 数目经检测未发生变化 以上结果表明 江西铅 0􀆰75 mol􀅰L ꎮ ꎬ 蔗糖预培养 后 在含有干燥硅胶的密闭容器 山红芽芋胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存 3d ꎬ 中脱水 至含水量为 时 投入液氮保 可以保证其遗传稳定性 11h 21􀆰1% ꎬ ꎮ 表6  褐藻酸钙对红芽芋胚性愈伤组织包埋脱水法超低温保存的影响 (42d) Table6  EffectofCa ̄alginateonthecryopreservationofred ̄budedtaroembryogeniccallusbyencapsulation ̄dehydration 平均新生芽长 平均新生芽数 褐藻酸钙 成活率 Ca ̄alginate Survivalrate/% Averagenewbudlength Averagenewbudnumber 去除 Remove 46􀆰3±2􀆰9Aa 1􀆰3±0􀆰2Aa 3􀆰4±0􀆰8Aa 保留 Retain  45􀆰2±5􀆰1Aa 1􀆰6±0􀆰4Bb 1􀆰8±0􀆰5Bb 表7  超低温保存后红芽芋胚性愈伤组织再生苗的形态学检测 Table7  Morphologicaldetectionofregenerationplantletsofred ̄budedtaroembryogeniccalluspostthaw 正常的胚性愈伤组织再生苗 冻后胚性愈伤组织再生苗 形态指标 Morphologicalindex Embryogeniccallusregenerationplantlet Embryogeniccalluspostthaw withoutcryopreservation regenerationplantlet 平均株高 Averageplantletheight/cm 8􀆰2±1􀆰8Aa 7􀆰6±2􀆰3Aa 平均新生芽数 Averagenewbudnumber 4􀆰2±0􀆰9Aa 3􀆰8±1􀆰5Aa 平均新生根数 Averagenewrootnumber 5􀆰6±1􀆰3Aa 6􀆰3±2􀆰2Aa 平均根长 Averagerootlength/cm 6􀆰8±2􀆰1Aa 7􀆰9±1􀆰4Aa 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  510                                                            36 图 红芽芋胚性愈伤组织冻后萌发 图 红芽芋胚性愈伤组织冻后再生小苗 左为正常的胚性 3  4  ( 愈伤组织再生苗 右为冻后胚性愈伤组织再生苗 Fig􀆰3  Red ̄budedtaropostthawembryogenic ꎬ ) calligermination Fig􀆰4  Red ̄budedtaropostthawembryogeniccalliregenerated plantlets(Leftwasembryogeniccallusregenerationplantlet withoutcryopreservationꎬrightwasembryogenic calluspostthawregenerationplantlet) 图 红芽芋胚性愈伤组织冻后再生小苗增殖 左为正常的胚性愈伤组织再生苗 右为冻后胚性愈伤组织再生苗 5  ( ꎬ ) Fig􀆰5  Red ̄budedtaropostthawembryogeniccalliregeneratedplantletproliferation(Leftwasembryogeniccallusregeneration plantletwithoutcryopreservationꎬrightwasembryogeniccalluspostthawregenerationplantlet) 图 红芽芋胚性愈伤组织冻后再生小苗继代生长 左为正常 图 红芽芋胚性愈伤组织冻后再生植株移栽成活 左为正常 6  ( 7  ( 的胚性愈伤组织再生苗 右为冻后胚性愈伤组织再生苗 的胚性愈伤组织再生苗 右为冻后胚性愈伤组织再生苗 ꎬ ) ꎬ ) Fig􀆰6  Red ̄budedtaropostthawembryogeniccalliregenerated Fig􀆰7  Red ̄budedtaropostthawembryogeniccalliregenerated plantletsubculturegrowth(Leftwasembryogeniccallus plantletweretransplantedsurvival(Leftwasembryogeniccallus regenerationplantletwithoutcryopreservationꎬrightwas regenerationplantletwithoutcryopreservationꎬrightwas embryogeniccalluspostthawregenerationplantlet) embryogeniccalluspostthawregenerationplantlet) 期 洪森荣等 江西铅山红芽芋胚性愈伤组织的包埋干燥法超低温保存 4                 :                    5 11 3  讨论 水 含水量为 时 可获得约 的成活 4hꎬ 16% ꎬ 80% 包埋干燥法是将样品用褐藻酸钙包埋和脱水 率 等 冬凌草茎尖在干燥硅 (Martinez ꎬ 1999)ꎮ 后 投入液氮中保存的方法 该方法容易掌握 胶上脱水 含水量为 时 ꎬ ꎮ ꎬ 5~7 hꎬ 21􀆰1%~24􀆰2% ꎬ 可缓和脱水过程 简化脱水程序 而且一次能处 可获得约 的成活率 等 枳橙 ꎬ ꎬ 85% (Ai ꎬ 2012)ꎮ 理较多的材料 曾博雅等 在植物种质 Poncirus trifoliata Citrus sinensis ( ꎬ 2009)ꎮ [ (L.) Raf. × (L.) 资源的超低温保存中 包埋干燥法对物种的依赖 茎尖在无菌空气流中脱水 含水量 ꎬ Osbeck.] 8 hꎬ 性较低 适用范围很广 因此 得到人们的青 为 时 可获得约 的成活率 ꎬ ꎬ ꎬ 17􀆰1% ꎬ 40% (Wang 睐 近年来 包埋干燥法在植物种质保存中应用 等 长春花悬浮细胞在无菌空气流中脱 ꎮ ꎬ ꎬ 2002)ꎮ 广泛 且发展迅速 不仅有更多的植物种类和种 水 含水量为 -1 时 可获得约 ꎬ ꎬ 4 hꎬ 0􀆰34 g􀅰g DW ꎬ 质类型采用此法保存获得成功 而且在保存技术 的成活率 等 阿拉伯艾蒿 ꎬ 50% (Bachiri ꎬ 1995)ꎮ 上也有了新的突破 通常包埋干燥法超低温保存 茎尖在无菌空气流中脱水 含水量为 ꎮ 4hꎬ 12􀆰56% 一般包括包埋 预培养 干燥脱水 化冻和再培 时 可获得约 的再生率 等 、 、 、 ꎬ 6% (Sarab ꎬ 2012)ꎮ 养等步骤 谷月等 苹果 Malus domestica 茎尖在 ( ꎬ 2007)ꎮ “Gala” ( × Borkh.) 预培养一般指用高浓度的蔗糖预培养 预培 无菌空气流中脱水 含水量为 ꎬ 5~7 hꎬ 20%~22% 养有利于保存细胞的生活力 提高材料的抗冻力 时 可获得 的成活率 等 ꎬ ꎬ 80% ~ 82% (Feng ꎬ 和抗脱水力 又不至于使材料受到太多的高渗损 木蓝腋芽分生组织在无菌空气流中脱水 ꎬ 2013)ꎮ 伤 谷月等 苹果 Malus dom ̄ 含水量为 时 可获得 的成活率 ( ꎬ 2007)ꎮ “Gala” ( × 4hꎬ 16% ꎬ 56􀆰7% estica 茎尖在 -1蔗糖中预培养 和 苜蓿细胞悬浮培养 Borkh.) 0􀆰5 mol􀅰L (Nair Reghunathꎬ 2009)ꎮ 冻后再生率为 等 啤酒 物在无菌空气流中脱水 含水量为 7dꎬ 75% (Feng ꎬ 2013)ꎮ 4 hꎬ 0􀆰33 g􀅰 花茎尖在 -1蔗糖中预培养 冻后 -1 时 两种细胞系 和 的冻后成 0􀆰75 mol􀅰L 2 dꎬ g DW ꎬ 5 262 5 929 成活率约为 等 大叶蝴蝶 活率分别为 和 等 80% (Martinez ꎬ 1999)ꎮ 25􀆰1% 14􀆰3% (Shibli ꎬ 2001)ꎮ 兰类原球茎在 -1蔗糖中预培养 冻 本实验表明 红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥法超 0􀆰75mol􀅰L 3dꎬ ꎬ 后成活率和再生率分别为 和 低温保存后的成活率依赖于材料脱水后的含水 46􀆰6% 30% (Amir 等 苜蓿细胞悬浮培养物在 -1 量 与脱水方式无关 只要含水量降至 ꎬ 2011)ꎮ 0􀆰75 mol􀅰L ꎬ ꎮ 21􀆰2%~ 蔗糖中预培养 两种细胞系 和 红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥法超低温 4 dꎬ 5 262 5 929 21􀆰3%ꎬ 的冻后成活率分别为 和 等 保存后的成活率均可达到 等 22􀆰2% 8􀆰1% (Shibli ꎬ 45%ꎮ Wang (2000) 长春花悬浮细胞在 -1蔗糖中预培 在葡萄茎尖的包埋脱水法超低温保存中也发现 2001)ꎮ 1mol􀅰L ꎬ 养 冻后成活率约为 等 葡萄茎尖在无菌空气流中脱水 含水量为 7dꎬ 50% (Bachiri ꎬ 1995)ꎮ 7 h 阿拉伯艾蒿茎尖在 -1蔗糖中预培养 或在干燥硅胶上脱水 含水量为 1􀆰0mol􀅰L 3 d 16􀆰4% 4􀆰5h 16􀆰1% 后 经无菌空气流脱水 冻后成活率为 时 也均可获得 的成活率 这与 ꎬ ꎬ 40% ꎬ 59􀆰3%~60􀆰5% ꎮ 等 本实验也表明 红芽芋胚性 本实验结果一致 但大叶蝴蝶兰类原球茎在干燥 (Sarab ꎬ 2012)ꎮ ꎬ ꎮ 愈伤组织在 -1蔗糖中预培养 包 硅胶上的脱水效果好于无菌空气流中脱水 干燥 0􀆰75 mol􀅰L 3 dꎬ ꎬ 埋干燥法超低温保存后的成活率为 硅胶脱水 后 含水量为 可获得 的 46%~49%ꎮ 6h ꎬ 32%ꎬ 30% 因此 在包埋干燥法超低温保存中 预培养液中 再生率 等 ꎬ ꎬ (Amir ꎬ 2011)ꎮ 的最适蔗糖浓度一般为 -1 预培养 化冻方式也会显著影响冻后材料的成活率 0􀆰5~1 mol􀅰L ꎬ ꎮ 时间一般为 具体蔗糖浓度和预培养时间 研究表明 在 的水浴中快速化冻约 2~7dꎬ ꎬ 37~40℃ 1~ 依植物材料而异 可以避免慢速化冻过程中再次发生结冰 ꎮ 3minꎬ 脱水过程就是将保存材料的含水量降低到一 的冷冻伤害 等 葡萄茎尖包埋脱 (Wang ꎬ 2000)ꎮ 个最适范围 包埋珠的含水量是决定细胞成活 水法超低温保存后于 水浴快速化冻 其成活 ꎮ 40℃ ꎬ 和再生的一个重要因子 等 一般能 率显著高于室温下化冻的效果 等 (Ai ꎬ 2012)ꎮ (Wang ꎬ 2000)ꎮ 确保植物材料成活的适宜含水量在 本实验结果也表明 太高或太低的化冻温度均不 20%~40% ꎬ 等 啤酒花茎尖在干燥硅胶上脱 利于红芽芋胚性愈伤组织包埋干燥法超低温保存 (Amir ꎬ 2011)ꎮ 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 卷  512                                                            36 的冻后成活 只有在 的水浴中化冻 科学 33 ꎬ 37 ℃ 3 minꎬ )ꎬ (11):269—272 红芽芋胚性愈伤组织的冻后成活率可达 LiangQL(梁乾隆)ꎬ Wang CB (王长宝)ꎬ Ma XG (马祥光) et 47􀆰4%ꎮ al Bupleurum 在进行包埋干燥法超低温保存时 一般不要把包 .ꎬ2012.ChromosomalstudyonChinese L.(Apiace ̄ ꎬ Plant Science Journal 植物科学学报 31 裹的褐藻酸钙去除 可直接将包埋珠进行再培养 ae) [J]. ( )ꎬ (1): ꎬ 11—22 和 本实验表明 是 李火金 (Sen ̄Rong Ming ̄Huaꎬ 2013)ꎮ ꎬ LiHJ( )ꎬ2012. RapidpropagationofYansanred ̄budedtaro 否去除包裹的褐藻酸钙对红芽芋胚性愈伤组织包 Chi ̄ shoot ̄tipvirus ̄freeplantletsandhighyieldcultivation [J]. 埋干燥法超低温保存的成活率无显著影响 但可 naVegetables 中国蔬菜 ( )ꎬ(3):45—46 ꎬ 促进其冻后芽长和芽数的增加 本实验结果与 MartinezDꎬ Tamés RSꎬ Revilla MAꎬ 1999. Cryopreservation of in ꎬ Humuluslupulus 等 的实验结果一致 vitro ̄grownshoot ̄tipsofhop( L.) usingencap ̄ Wang (2002) ꎮ PlantCellReports 19 sulation/dehydration [J]. ꎬ (1):59—63 实验结果表明 红芽芋胚性愈伤组织包埋干 : NairDSꎬReghunathBRꎬ2009. Cryoconservation and regeneration of 燥法超低温保存后的平均成活率约为 形 Indigoferatinctoria 45%ꎬ axillaryshootmeristemsof (L.) byencapsu ̄ 态学和细胞学检测表明红芽芋胚性愈伤组织冻后 In Vitro Cellular & Develop ̄ lation ̄dehydration technique [J]. mentalBiology ̄Plant 45 再生苗与母本材料相比没有发生变异 ꎬ (5):565—573 ꎮ et al SarabASꎬRidaASꎬMahmoud AK .ꎬ2012. Cryopreservation of Artemisia herba ̄alba wildShih ( Asso.) shoot ̄tips by encapsula ̄ 〔参 考 文 献〕 Plant Cell       tion ̄dehydrationand encapsulation ̄vitrification [J]. ꎬ TissueandOrganCulture 108 ꎬ (3):437—444 AiPFꎬ Lu LPꎬ Song JJꎬ 2012. Cryopreservation of in vitro ̄grown Sen ̄RongHꎬMing ̄HuaYꎬ2013. A simple cryopreservation protocol Rabdosiarubescens invitro Co ̄ shoot ̄tipsof byencapsulation ̄dehydrationand for  ̄grownshoottipsofChinesegenuineredbudtaro( Plant Cell Tissue and locasia esculenta cormosus evaluationoftheirgenetic stability [J]. ꎬ L.Schottvar. cv.Hongyayu) byencap ̄ OrganCulture 108 ScientiaHorticulturae 162 ꎬ (3):381—387 sulation ̄dehydration [J]. ꎬ :226—233 et al et al AmirAKꎬUma RSꎬ Paul L .ꎬ 2011. Cryopreservation of proto ̄ ShibliRAꎬ Haagenson DMꎬ Cunningham SM .ꎬ 2001. Cryopr ̄ Phalaenopsis bellina Medicagosativa corm ̄like bodies (PLBs) of (Rchb. f.) eservationofalfalfa( L.) cellsbyencapsulation ̄ Plant Cell Tis ̄ PlantCellReports 20 Christensonbyencapsulation ̄dehydration [J]. ꎬ dehydration [J]. ꎬ (5):445—450 sueandOrganCulture 107 王君晖 边红武 黄纯农 ꎬ (3):471—481 WangJH( )ꎬ Bian HW ( )ꎬ Huang CN ( )ꎬ etal BachiriYꎬGazeauCꎬHanszJ .ꎬ1995. Successfulcryopreserva ̄ 1999. Advancesinresearchoncryopreservationofplantmateri ̄ Plant Chinese Bulletin tionofsuspensioncellsbyencapsulation ̄dehydration [J]. alsbyencapsulation ̄dehydration method [J]. Cell TissueandOrganCulture 43 ofBotany 植物学通报 16 ꎬ ꎬ (3):241—248 ( )ꎬ (5):582—586 et al FabreJꎬ Dereuddre Jꎬ 1990. Encapsulation ̄dehydration: a new ap ̄ WangQCꎬ Batuman Öꎬ Li Pꎬ .ꎬ 2002. Cryopreservation of in Solanum CryoLet ̄ Poncirus trifoliata proachto cryopreservation of shoot tips [J]. vitro ̄grownshoottips of ‘Troyer’ citrange [ ters 11 Citrus sinensis ꎬ (6):413—426 (L.) Raf. × (L.) Osbeck.] by encapsulation ̄ etal PlantCellReports 20 FengCHꎬCuiZHꎬLiBQ .ꎬ2013.Durationofsucrosepreculture dehydration [J]. ꎬ (10):901—906 etal invitro iscritical for shoot regrowth of in vitro ̄grown apple shoot ̄tips WangQCꎬEdnaTꎬAmirA .ꎬ2000.Cryopreservationof  ̄ Plant Cell cryopreserved by encapsulation ̄dehydration [J]. ꎬ grown shoot tips of grapevine by encapsulation ̄dehydration TissueandOrganCulture 112 PlantCell TissueandOrganCulture 63 ꎬ (3):369—378 [J]. ꎬ ꎬ (1):41—46 谷月 张恩栋 王起华 曾博雅 王智 张云峰 etal GuY( )ꎬZhangED( )ꎬ Wang QH ( )ꎬ2007. ZengBY( )ꎬWangZ( )ꎬZhangYF( ) .ꎬ Oryza sativa Cryopreservation of plant germplasm by encapsulation ̄dehydra ̄ 2009. Cryopreservationofrice( L.) embryoniccell Plant Physiology Communication 植物生理学通 PlantPhysiology tion [J]. ( suspensionsbyencapsulation ̄dehydration [J]. 讯 43 Journal 植物生理学通讯 45 )ꎬ (6):1157—1162 ( )ꎬ (6):603—606 姜绍通 程元珍 郑志 etal 郑建平 JiangST( )ꎬChengYZ( )ꎬZhengJ( ) .ꎬ ZhengJP ( )ꎬ2010. Highyieldcultivationtechniquesofred ̄ XianDaiHortiaulure 现代园艺 2012. Analysisandevaluationofnutritionalcomponentsofred ̄bu ̄ budedtaro [J]. ( )ꎬ(7):29— Colocasiaesulenla FoodScience 食品 dedtaro( L.Schott) [J]. ( 30

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