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枣组织培养中抗生素对污染的抑制作用

  植物组织培养过程中污染源主要有2个,一是操作过程不严格,造成外部微生物侵染;二是外植体携带的微生物,此类微生物可能存在于外植体的表面或内部。组织培养过程中的表面灭菌对防止污染非常重要,但有时经过彻底表面灭菌后培养过程中仍会出现污染,这可能是由外植体内部的微生物造成的。
  本试验中通过对4种抗生素抑制污染的作用进行研究,来筛选抑制污染效果最好的抗生素及其浓度。
1.试验材料
外植体为1年生嫁接苗未木质化枣头茎段;抗生素分别为卡那霉素(Kanamycin)、链霉素(Streptomycin)、头孢霉素(Cefotaxime)、青霉素G钠盐(Penicinllin G sodium)
2.试验方法
将采集的枣头剪去二次枝和叶片,切成1~2 cm的单芽茎段作为外植体,自来水冲洗30 min,准备灭菌。在超净工作台上,70%酒精灭菌30 s,再以0.1%升汞灭菌10~15 min,无菌水冲洗5次,切去与灭菌剂接触过的切口,垂直接种于添加不同种类和质量浓度抗生素的启动培养基上(MS+KT 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L,蔗糖30 g/L,琼脂6 g/L,pH5.8)。抗生素溶液在超净工作台上以0.22Lm无菌微孔滤膜过滤后,根据设计浓度按所需量加入已灭菌尚未凝固的培养基中,并分装。
3.培养条件
光照强度为2 500 lx,光照时间14 h/d,培养温度(28±1)℃。
4.数据分析
培养20 d后调查每个处理的茎段污染数和茎段萌芽数,筛选出抑制污染效果最好的抗生素及其质量浓度。为研究抗生素对污染的抑制作用时间,添加筛选出的最佳抗生素后,培养至第20天、第25天、第30天、第35天、第40天时,分别调查外植体的污染情况。
污染率=(污染数/接种数)×100%;
萌芽率=(未污染萌芽数/未污染接种数)×100%。
5.结果分析
5.1抗生素种类对抑制污染的影响
培养至第20天时,不添加抗生素的对照培养基中外植体污染率高达97.8%。培养基中添加头孢霉素的外植体平均污染率为2.9%,添加链霉素的外植体平均污染率为31.1%,添加卡那霉素的外植体平均污染率为91.8%,添加青霉素G钠盐的外植体平均污染率为94.0%。
5.2抗生素质量浓度对抑制污染的影响
抗生素的质量浓度不同,其抑制污染的效果也不同。当卡那霉素质量浓度为50 mg/L时外植体污染率为95.6%,当质量浓度提高至200mg/L时,污染率降低为88.9%,与100 mg/L的抑制效果差异不显著。青霉素G钠盐3个质量浓度处理间抑制污染效果差异不显著,且污染率均在93.3%以上。链霉素质量浓度由100 mg/L增加至300 mg/L时,污染率由53.3%降低至11.1%。当头孢霉素质量浓度为150 mg/L、200mg/L时,污染率均降为0, 100 mg/L处理的污染率为8.9%。
5.3抗生素作用时间对抑制污染的影响
随着培养时间的延长,外植体污染率逐渐上升,培养至第25天、第30天时污染率分别为4.4%、11.1%,培养至第35天、第40天时污染率分别上升至20.0%和28.9%,这表明抗生素对污染的抑制作用具有一定的时间性。可能是由于抗生素的消耗分解,其质量浓度逐渐降低,也可能是某些微生物对抗生素产生了耐药性。
5.4抗生素对枣外植体腋芽萌芽率的影响
头孢霉素处理后以200 mg/L外植体萌芽率最高,为95.6%,质量浓度处理间萌芽率差异不显著。培养基中头孢霉素质量浓度为100 mg/L与150mg/L时,腋芽粗壮,叶片深绿,当质量浓度为200mg/L时,腋芽细弱,叶片黄化。随着链霉素质量浓度的增大,萌芽率逐渐下降。
6.结论
6.1在培养基中添加一定质量浓度的抗生素,能够有效抑制枣组织培养中外植体下端切口与培养基接触处发生的晕状或云雾状污染。在所试验的抗生素中,头孢霉素抑制污染效果最好,培养基中添加150mg/L或200 mg/L头孢霉素可使污染率降为0,链霉素次之,卡那霉素和青霉素G钠盐对污染的抑制效果均较差。
6.2抗生素对污染的抑制作用有一定的有效期,培养过程中应注意及时更换培养基。
6.3抗生素对培养材料的生长有一定影响。组织培养过程中添加不同种类的抗生素对不同培养材料具有抑制或促进作用。因此,抗生素将有可能作为一种新型的植物生长调节物质,这也有待于进一步研究。