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研究人员为解决枇杷树传统繁殖难题,开展其体外繁殖及氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)影响研究,成功建立高效繁殖方法,且遗传稳定性良好,意义重大。
枇杷,这种原产于中国东南部的常绿果树,不仅果实鲜美,富含维生素 A、C 和膳食纤维,可鲜食或加工成果酱、果冻等美食,其叶片还在传统中医中有着独特的应用价值,同时,它也是园林景观中颇受欢迎的观赏植物。然而,枇杷树的传统繁殖方式却面临着诸多挑战。其高度杂合的特性,使得种子繁殖难以保持优良性状;漫长的幼年期和生殖周期,极大地限制了繁殖效率,这让枇杷种植者们头疼不已。
为了攻克这些难题,来自埃及沙漠研究中心遗传资源系组织培养室等机构的研究人员 Heba El-Sayed Ghareb、Sabha Salman Mustafa 等人开展了一项意义非凡的研究。他们致力于建立枇杷树的直接体外繁殖技术,并深入探究不同浓度氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)对其体外繁殖的影响,同时运用起始密码子靶向(SCoT)和序列相关扩增多态性(SRAP)标记评估微繁殖幼苗的遗传稳定性。该研究成果发表在《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》上。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们采集了 6 年生枇杷树的茎尖作为实验材料,经严格的消毒处理后,将其接种在含有不同植物生长调节剂组合的 Murashige 和 Skoog(MS)培养基上进行培养。同时,使用 SCoT 和 SRAP 标记技术对微繁殖植株的遗传稳定性进行分析,通过 PCR 扩增、凝胶电泳等操作,检测植株的遗传差异。
研究结果如下:
- 体外培养建立:对枇杷树茎节段进行消毒后,其存活率达 80 - 100%。在含有较高浓度细胞分裂素(1.0 和 2.0mg/L 的 6 - 苄基腺嘌呤(BA)或激动素(Kin))的 MS 培养基中培养,芽的存活率为 100%。在 MS 基础培养基中添加 1.0mg/L BA 和 0.1mg/L α - 萘乙酸(NAA)时,诱导生长率达 80%,平均每个外植体产生 3.72 个新芽,芽长 4.84cm,效果最佳。
- 培养增殖:旨在增强枇杷树体外培养芽的增殖和生长,研究人员测试了含有不同细胞分裂素组合的 MS 培养基。结果显示,生长诱导率在 65 - 95% 之间,其中添加 1.0mg/L Kin 和 1.0mg/L BA 的 MS 培养基效果最佳,生长诱导率达 95%,平均每个外植体产生 5.70 个腋芽。
- ZnO - NPs 对枇杷树增殖的影响:向最有效的增殖培养基中添加不同浓度的 ZnO - NPs(50.0、100.0 和 200.0mg/L),结果表明,50.0mg/L ZnO - NPs 处理下,生长诱导率和芽数表现最佳,在添加 1.0mg/L Kin、1.0mg/L BA 和 50mg/L ZnO - NPs 的 MS 培养基中,平均每个外植体产生 7.67 个芽,芽长 4.0cm。
- 根发育和植株驯化:将增殖后的微芽转移至生根培养基,研究发现,在添加 1.5mg/L 吲哚 - 3 - 丁酸(IBA)的半 MS 培养基中,生根率达 100%,平均每个芽产生 13.25 条根,根长 3.21cm。在温室中驯化后,再生植株的存活率达 85%。
- 遗传同质性分析:利用 SCoT 和 SRAP 标记对母株和继代培养植株进行遗传相似性分析,结果显示,多态性程度低(3.3%),单态性条带百分比高(96.7%)。Dice 相似系数表明,继代培养植株与母株的相似性高(0.992 - 1.000),说明遗传变异较小。
研究结论与讨论部分指出,该研究成功建立了枇杷树的直接微繁殖方法。确定了最佳的芽诱导、增殖和生根条件,ZnO - NPs 的添加显著促进了芽的形成和增殖。遗传分析表明,微繁殖植株在含有或不含有 ZnO - NPs 的培养基中培养,经过七次继代培养后,与母株的遗传相似性高,遗传变异小。这一研究成果为枇杷树的大规模繁殖提供了高效可靠的技术支持,有助于保持优良品种的遗传稳定性,对于推动枇杷产业的发展具有重要意义。同时,研究中发现的少量遗传变异,也为枇杷树的遗传改良提供了潜在的资源。未来研究可进一步优化 ZnO - NPs 的浓度,减少继代培养次数,以进一步降低遗传变异,为枇杷树的商业化生产奠定更坚实的基础。