背景技术
草莓属蔷薇科、草莓属、多年生草本植物。草莓果鲜美红嫩,果肉多汁,含有特殊的浓郁水果芳香,且富含维生素C、维生素A、胡萝卜素等,有较高的营养价值和药用价值,市场需求量大。草莓苗的生产则是利用植物组织培养这一技术。植物组织培养又称植物克隆,指通过无菌操作把植物体内的外植体接种于人工配制的培养基上,在人工控制的环境下进行离体培养的一套技术与方法,近年来这项技术应用十分广泛尤其在作物育种,马铃薯、苗木及花卉的脱毒和快繁等方面更具其他技术手段所无法比拟的优势。
虽然草莓组织培养的技术并不难,但对一些技术环节的要求却十分严格,稍有疏忽便会影响实验进程,甚至导致整个实验的失败,而对于利用组织培养进行工厂化育苗的单位如发生污染情况,轻者影响繁殖计划,影响当季的生产,重者造成珍贵品种的丢失,组织室体系的瘫痪。因而,解决组培过程中的污染问题是非常必要的。目前,国内外专家在这方面也做了不少的研究,但都是从分析污染的原因从而进行相应的防控措施,但是从培养基配方的方面来进行污染的控制主要是加入一些药剂如青霉素、多菌灵等。
芦丁是植物体内一种重要的天然黄酮类化合物,具有提高植物耐胁迫能力、抗氧化、淸除自由基和抑菌等黄酮类化合物的重要功能。在临床用于防治脑溢血、高血压、视网膜出血、紫瘢和急性出血性肾炎。近年来,芦丁的应用研究也开始兴起。
专利CN202010558289.4公开了一种用于香石竹花药培养的分化培养基,该专利为达到促进愈伤组织分化的目的,对分化培养基,不仅在常规的大量元素、微量元素、铁盐等浓度上做了调整,还添加了维生素E、芦丁、核苷酸等成分,采用2-IP、NAA、KT的激素组合,这些成分对愈伤组织的生长发育、器官分化都具有正向效应,从而,平均绿苗分化率最高可达40.94%。但是该专利没有披露芦丁在其中的具体作用,该培养基也不适用于组织的继代培养。
专利CN201510470099.6公开了一种在培养基中添加芦丁促进益生菌生长的方法,该方法通过将益生菌菌种(鼠李糖乳杆菌)接种到添加有芦丁的改良MRS乳酸细菌培养基(葡萄糖2%、蛋白胨2%、牛肉膏1%、酵母膏0.5%、乙酸钠0.5%、磷酸氢二钾0.2%、柠檬酸氢二铵0.2%、硫酸镁0.025%、硫酸锰0.005%、吐温-80 0.3%,pH 7.0)基质中进行发酵,每升发酵培养基中添加1g-5g芦丁(纯度99%),该方法能够显著提高发酵液中益生菌的发酵速度和益生菌的活菌数;益生菌发酵生长24h得到的益生菌发酵液的最大活菌数可达到约109CFU/mL。该专利没有披露芦丁的作用原理,研究结果表明芦丁并不对所有细菌都表现出抑菌活性。
山东农业大学徐晓楠发表了硕士论文《植物激发子芦丁诱导植物对三种细菌性病害抗性研究》,初步研究探讨了芦丁对植物病原细菌的抑制活性和芦丁作为激发了在诱导植物抗病性中的作用。在芦丁的抑菌活性方面,芦丁对青枯病原菌青枯假单胞杆菌、水稻白叶枯病菌、水稻细菌性条斑病菌、丁香假单胞菌、番茄致病变种具有广谱抑菌活性,而且随着芦丁浓度增大,活性增强。芦丁对不同病原和同一病原的不同生理小种的抑菌活性不同。芦丁诱导植物抗病性方面,芦丁在低浓度时诱导作用较低,随着浓度升高诱导作强,达到一定浓度时诱导作用不再增强,芦丁可以激发植物对细菌性病害的抗性,另外,芦丁也可能激活了活性氧的产生。但是,芦丁对植物病原真菌的体外抑菌活性,芦丁诱导植物对真菌性病害和病毒病的抗性研究,芦丁在诱导植物抗病性中的具体作用位点以及结受体和代谢过程等问题还需要进一步研究。
目前,芦丁在草莓苗组培培养基方面的研究和应用尚未见报道,尤其是草莓组培的继代培养方面面临的细菌污染的防治方面。
发明内容
本发明目的之一,根据上述现有技术的不足,提出一种草莓组培继代培养培养基,能有效地抑制草莓继代培养过程中的细菌污染,而且还能够促进草莓苗的生长。
为实现上述目的,本发明提供一种草莓组培继代培养培养基,包括基础培养液和抑菌培养物,所述基础营养液包括大量元素、微量元素,所述抑菌培养物包含芦丁。
根据本发明的一个方面,所述培养基还包括G液,所述G液为激素液,按照所述培养基的体积计算,所述G液包括6-BA(6-苄氨基嘌呤)2.5mg/L。
根据本发明的一个方面,所述基础营养液为A液、B液、C液、D液、E液、F液,按照所述培养基的体积计算,其中:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
根据本发明的一个方面,所述培养基还包括用于调节所述培养基的PH值的H酸,按照所述培养基的体积计算,所述H酸包含柠檬酸:2mg/L。
根据本发明的一个方面,按照所述培养基的体积计算,所述抑菌培养物包含芦丁:60-100mg/L。
本发明还提供一种草莓组培继代培养培养基制备方法,包括如下步骤:
步骤S1、按照草莓组培继代培养培养基配方配制包含A液、B液、C液、D液、E液、F液的基础培养液的浓缩液,以及包含激素液的G液的浓缩液;
步骤S2、量取所述A液、B液、C液、D液、E液、F液、G液的浓缩液并混合、定容,形成定容混合液;
步骤S3、向所述定容混合液中加入H酸和抑菌培养物,所述H酸为柠檬酸,所述抑菌培养物为芦丁,并加入琼脂和蔗糖,溶解后得到所述草莓组培继代培养培养基。
根据本发明的一个方面,所述A液配制为浓缩40倍的浓缩液,每次使用时量取25ml。
根据本发明的一个方面,所述B液配制为浓缩80倍的浓缩液每次使用时量取12.5ml。
根据本发明的一个方面,所述C液、D液、E液、F液分别配制为浓缩200倍的浓缩液,每次使用时量取5ml。
根据权利要求6所述的培养基制备方法,其特征在于,所述G液配制为浓缩40倍的浓缩液,将4克氢氧化钠加入100ml水中先配制成氢氧化钠标准溶液,量取20毫升所述氢氧化钠标准溶液,加入10mg 6-BA(6-苄氨基嘌呤)、搅拌至完全溶解后加水定容至100ml,每次使用时量取25ml。
根据本发明的一个方面,所述H酸用来调节所述培养基的PH值,所述PH值5.5-6.0。
根据本发明的一个方面,所述抑菌培养物为芦丁,还可为所述草莓组培生长提供碳源。
根据本发明的一个方面,所述步骤S3中,通过电锅加热、煮至所述琼脂完全溶解,降温冷却后使用。
根据本发明的一个方面,所述步骤S3中电锅加热温度为100℃。
根据本发明的一个方面,按照所述培养基的体积计算,所述草莓组培继代培养培养基配方为:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
G液:
6-BA 2.5mg/L
H酸:
柠檬酸 2mg/L
抑菌培养物:
芦丁 60-100mg/L。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
在草莓组培培养基的配方中加入芦丁对草莓组培过程中引入的细菌具有一定的抑菌活性,根据芦丁的化学结构,其分子内有多个酚羟基可与蛋白质、酶等以氢键的方式结合使蛋白质失去活性,从而起到抑菌的作用。
同时,从芦丁的化学结构来讲,芦丁是一种双糖苷具有糖的一些特点和功能可为组培草莓苗的生长提供碳源从而促进草莓苗的生长。
此外,芦丁属于黄酮类化合物可与一些盐离子形成络合物,如可与钙、镁、铁等离子形成络合物,在草莓苗的生长过程中,对草莓苗的生长过程具有一定的调节和缓释作用,这种络合效应可以起到协同、促进草莓苗的生长的效果。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案和实施效果,下面结合本发明的实施方式并对照现有技术的培养基的实施方式,对本发明作详细地描述,实施方式不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
(一)MS培养基
从市场上购买专门的MS通用型培养基(供应商:青岛高科技工业园海博生物技术有限公司),产品规格为250g;产品用于植物组织培养的基础培养基。培养基配方(mg/L):
(二)草莓组培继代培养培养基制备
1)按照下面“7)草莓组培继代培养培养基配方”配制A液为浓缩40倍的浓缩液,每次使用时量取25ml;
2)按照下面“7)草莓组培继代培养培养基配方”配制B液为浓缩80倍的浓缩液每次使用时量取12.5ml;
3)按照下面“7)草莓组培继代培养培养基配方”,C液、D液、E液、F液配制为浓缩200倍的浓缩液,每次使用时量取5ml;
4)按照下面“7)草莓组培继代培养培养基配方”,配制G液为激素液为浓缩40
倍的浓缩液,配制方法为氢氧化钠用4克加100ml的水,配制成标准溶液;这个标准溶液可以用来调节PH值,还可用来溶解6-BA(6-苄氨基嘌呤)等激素;配100ml的6-BA(6-苄氨基嘌呤)溶液,取用20毫升氢氧化钠标准溶液,向其中加入10mg的6-BA(6-苄氨基嘌呤)、搅拌至完全溶解后加水定容至100毫升,每次使用时量取25ml。
5)按照上述步骤1)—4)分别量取以上配制的A液、B液、C液、D液、E液、F液,混合、并定容至1000ml;
6)H酸为柠檬酸用来调节培养基的PH值;抑菌培养物为芦丁同时可为植物生长提供碳源;使用时直接量取2㎎柠檬酸,60-100㎎芦丁加到上述步骤5)制备的混合液中。之后,加琼脂5-5.5g,蔗糖30g,用玻璃棒搅拌均匀后在电锅中煮至琼脂完全溶解,待稍凉凉后分装在组培瓶中,将组培瓶再高压灭菌锅(型号:BKQP-100L)内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
7)草莓组培继代培养培养基配方为:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
G液:
6-BA 2.5mg/L
H酸:
柠檬酸 2mg/L
抑菌培养物:
芦丁 60-100mg/L。
(三)草莓组培品种
白草莓,为采自室外大田种植的产业化的草莓品种。在实验室进行培养,选择生长健壮的草莓植株,作为本发明试验用草莓组培品种。
(四)草莓组培继代培养实验方法
从市场上购买专门的MS通用型培养基(青岛高科技工业园海博生物技术有限公司)与之进行对比实验。
实验设置2组,分别为对照组和实验组,其中,对照组采用MS通用配方,实验组采用本发明培养基配方。
每组实验3个重复,每个重复20瓶草莓组培苗,每组实验共60瓶组培苗。当植物刚刚扩繁后,将细菌接(从已污染的组培瓶中获得,并经过鉴定为芽孢杆菌)到瓶中并观察其生长情况。
(1)草莓组培苗准备:从白草莓植株的茎尖上剥离分生组织,加入到已添加组培培养基的组培瓶中,组培瓶为透光广口带盖玻璃瓶中,设置对照组(采用外购的MS培养基)和实验组(采用本发明的草莓组培继代培养培养基),每个试验为3个重复,每个重复为20瓶草莓组培苗,每个实验共计60瓶草莓组培苗。
(2)草莓组培试验:组培室在开始实验前,事先进行室内紫外灭菌处理,形成无菌培养室。将组培瓶放置在组培室的组培试验架上。开启日光灯,控制组培室内温度为22℃下,采用光照12小时、黑暗12小时的交替培养模式,开始组培试验,草莓组培苗开始扩繁后,向组培瓶中接入芽孢杆菌,继续组培,观察并记录各组培瓶中的草莓组培苗的生长情况,记录各瓶细菌发生情况,并按照下面公式计算细菌污染率、防效。
计算公式:
细菌污染率(%)=细菌污染的组培瓶数/总组培瓶数x100
平均细菌污染率(%)=∑细菌污染率/重复数x100
防效(%)=(实验组生长正常的组培苗瓶数-对照组生长正常的组培苗瓶数)/
对照组组培苗瓶数x100
平均防效(%)=∑防效/重复数x100
实施方式1
1、按照下列草莓组培继代培养培养基配方,遵照(二)草莓组培继代培养培养基制备所述方法制备草莓组培继代培养培养基:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
G液:
6-BA(6-苄氨基嘌呤) 2.5mg/L
H酸:
柠檬酸 2mg/L
抑菌培养物:
芦丁 100mg/L。
2、取上述配制好的草莓组培继代培养培养基,分装在实验组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
3、取外购的MS培养基,分装在对照组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
4、从白草莓植株的茎尖剥离分生组织,加入到已添加上述组培培养基的对照组和实验组的组培瓶中,组培瓶为透光广口带盖玻璃瓶中。
5、组培室在开始实验前,事先进行室内紫外灭菌处理,形成无菌培养室。将组培瓶放置在组培室的组培试验架上。开启日光灯,控制组培室内温度为22℃下,采用光照12小时、黑暗12小时的交替培养模式,开始组培试验,培养15天后,草莓组培苗开始扩繁,向各组培瓶中接入芽孢杆菌,继续组培2天,观察并记录各组培瓶中的草莓组培苗的生长情况,记录各瓶细菌发生情况,并计算细菌污染率、防效,结果见表1。
6、研究发现,采用外购的MS培养基的对照组的60个组培瓶中,均出现草莓组培苗受细菌污染的情况,组培培养基上出现黄色污染菌区,草莓组培苗生长受到影响,组培苗出现黄叶、生长停滞、草莓叶片少,草莓生长势弱。而实验组中,采用本发明的草莓组培继代培养培养基的60个组培瓶,草莓组培苗继续扩繁生长,叶片数量明显增加,草莓生长势强。组培培养基上共只有13瓶(其中重复1污染4瓶,重复2污染5瓶,重复3污染4瓶)出现黄色污染菌区,即实验组加入芦丁的培养基抑制了芽孢杆菌的污染,并促进了草莓组培苗的生长。
实施方式2
1、按照下列草莓组培继代培养培养基配方,遵照(二)草莓组培继代培养培养基制备所述方法制备草莓组培继代培养培养基:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
G液:
6-BA 2.5mg/L
H酸:
柠檬酸 2mg/L
抑菌培养物:
芦丁 80mg/L。
2、取上述配制好的草莓组培继代培养培养基,分装在实验组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
3、取外购的MS培养基,分装在对照组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
4、从白草莓植株的茎尖剥离分生组织,加入到已添加上述组培培养基的对照组和实验组的组培瓶中,组培瓶为透光广口带盖玻璃瓶中。
5、组培室在开始实验前,事先进行室内紫外灭菌处理,形成无菌培养室。将组培瓶放置在组培室的组培试验架上。开启日光灯,控制组培室内温度为22℃下,采用光照12小时、黑暗12小时的交替培养模式,开始组培试验,培养15天后,草莓组培苗开始扩繁,向各组培瓶中接入芽孢杆菌,继续组培2天,观察并记录各重复中组培瓶中的草莓组培苗的生长情况,记录各瓶细菌发生情况,并计算细菌污染率、防效,结果见表1。
6、研究发现,采用外购的MS培养基的对照组的60个组培瓶中,均出现草莓组培苗受细菌污染的情况,组培培养基上出现黄色污染菌区,草莓组培苗生长受到影响,组培苗出现黄叶、生长停滞、草莓叶片少,草莓生长势弱。而实验组中,采用本发明的草莓组培继代培养培养基的60个组培瓶,草莓组培苗继续扩繁生长,叶片数量明显增加,草莓生长势强。组培培养基上共只有16瓶(其中重复1污染5瓶,重复2污染5瓶,重复3污染6瓶)出现黄色污染菌区,即实验组加入芦丁的培养基抑制了芽孢杆菌的污染,并促进了草莓组培苗的生长。
实施方式3
1、按照下列草莓组培继代培养培养基配方,遵照(二)草莓组培继代培养培养基制备所述方法制备草莓组培继代培养培养基:
A液包括:
硝酸铵 1650mg/L
硝酸钾 1900mg/L
磷酸二氢钾 1700mg/L
B液包括:
C液包括:
硫酸镁 370mg/L
D液包括:
氯化钙 440mg/L
E液包括:
螯合铁 42mg/L
F液包括:
G液:
6-BA 2.5mg/L
H酸:
柠檬酸 2mg/L
抑菌培养物:
芦丁 60mg/L。
2、取上述配制好的草莓组培继代培养培养基,分装在实验组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
3、取外购的MS培养基,分装在对照组的60个组培瓶中,各组培瓶中分别加入50mL培养基,将组培瓶再高压灭菌锅内,在121℃条件下灭菌20分钟后冷却备用。
4、从白草莓植株的茎尖剥离分生组织,加入到已添加上述组培培养基的对照组和实验组的组培瓶中,组培瓶为透光广口带盖玻璃瓶中。
5、组培室在开始实验前,事先进行室内紫外灭菌处理,形成无菌培养室。将组培瓶放置在组培室的组培试验架上。开启日光灯,控制组培室内温度为22℃下,采用光照12小时、黑暗12小时的交替培养模式,开始组培试验,培养15天后,草莓组培苗开始扩繁,向各组培瓶中接入芽孢杆菌,继续组培2天,观察各组培瓶中的草莓组培苗的生长情况,记录各瓶细菌发生情况,并计算细菌污染率、防效,结果见表1。
6、研究发现,采用外购的MS培养基的对照组的60个组培瓶中,均出现草莓组培苗受细菌污染的情况,组培培养基上出现黄色污染菌区,草莓组培苗生长受到影响,组培苗出现黄叶、生长停滞、草莓叶片少,草莓生长势弱。而实验组中,采用本发明的草莓组培继代培养培养基的60个组培瓶,草莓组培苗继续扩繁生长,叶片数量明显增加,草莓生长势强。组培培养基上共只有18瓶(其中重复1污染7瓶,重复2污染6瓶,重复3污染5瓶)出现黄色污染菌区,即实验组加入芦丁的培养基抑制了芽孢杆菌的污染,并促进了草莓组培苗的生长。
结果分析
统计实施方式1、2和3的对照组和实验组的草莓组培苗受细菌污染影响的结果,计算细菌污染率和防效,结果见表1。采用本发明的继代培养培养基的实验组的草莓组培苗细菌平均污染率分别为21.7%、26.70%、29%,平均防效分别为81.3%、73.3%、71%。表明实验组的组培培养基对细菌具有明显的抑菌效果。而采用外购的通用型的MS培养基的对照组的草莓组培苗的细菌污染率为100%,表明通用型的组培培养基对细菌没有抑菌作用。另外,即使是出现细菌污染情况的实验组的草莓组培苗生长情况依然优于对照组,草莓苗叶片数量较多。
上述研究结果分析说明,加入芦丁的培养基具有抑制细菌活性的能力,促进草莓苗的生长。这与草莓组培培养基的配方中加入芦丁对草莓组培过程中引入的细菌具有一定的抑菌活性,同时芦丁还可为组培草莓苗的生长提供碳源从而促进草莓苗的生长有关。
芦丁是植物体内一种重要的天然黄酮类化合物,其分子内有多个酚羟基可与蛋白质、酶等以氢键的方式结合,当培养基中存在芦丁时,芦丁分子能够与芽孢杆菌的蛋白质结合导致其失去活性,从而起到抑菌的作用。同时,芦丁是一种双糖苷具有糖的一些特点和功能,当培养基中加入芦丁后,可为组培草莓苗的生长提供碳源从而促进草莓苗的生长。此外,芦丁还可与一些盐离子形成络合物,如可与钙、镁、铁等离子形成络合物,在草莓苗的生长过程中,对草莓苗的生长过程具有一定的调节和缓释作用。
因此,在实施方式1、2和3的实验组中,草莓苗扩繁后,接入芽孢杆菌,本发明加入了芦丁的培养基都对细菌起到了较好的抑制作用,平均防效均在70%以上,而外购的MS培养基的细菌污染率为100%,同时,加入了芦丁的培养基的草莓苗的生长明显得到了促进。说明本发明改进的培养基配方合理可行、效果明显。
表1对照组和实验组的草莓组培苗受细菌污染影响的结果
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。