基于雷达图分析法的白鹤芋组培苗水培瓶外生根营养液浓度的筛选.pdf
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1、第4 5卷 第3期2 0 2 3年9月 延 边 大 学 农 学 学 报A g r i c u l t u r a lS c i e n c eJ o u r n a l o fY a n b i a nU n i v e r s i t y V o l.4 5 N o.3 S e p.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 3-0 5-1 6 基金项目:国家自然科学基金(8 1 9 6 0 6 8 5)作者简介:于硕(1 9 9 8),男,吉林大安人,硕士研究生,研究方向为植物组织培养。通信作者:廉美兰(1 9 6 3),女(朝鲜族),吉林延吉人,教授,博士,E-m a i l:m l l i a
2、 n y b u.e d u.c n文章编号:1 0 0 4-7 9 9 9(2 0 2 3)0 3-0 0 1 8-0 7 D O I:1 0.1 3 4 7 8/j.c n k i.j a s y u.2 0 2 3.0 3.0 0 3基于雷达图分析法的白鹤芋组培苗水培瓶外生根营养液浓度的筛选于 硕,国宇晴,李晗熙,白鈴泓,朴炫春,廉美兰*(延边大学 农学院,吉林 延吉1 3 3 0 0 2)摘要:为筛选白鹤芋瓶外生根的适宜营养液浓度,该研究将组培白鹤芋增殖苗栽植于含不同强度的M S液体培养基(1/4M S、1/2M S、3/4M S和M S)的水培系统中进行瓶外生根,通过调查生根苗的地上
3、部和地下部形态和生理指标,并结合雷达图分析法确定最佳营养液浓度。结果表明:白鹤芋根长及叶长在1/4M S处理中明显增加,苗总鲜重和总干重、叶绿素含量(S P A D)在1/2 M S处理中达到最大,而生根数最多的处理组为3/4M S。雷达图分析结果显示综合得分排序为1/2 M S1/4M S3/4M SM S,因此,确定1/2M S营养液最适于与白鹤芋水培瓶外生根。关键词:白鹤芋;营养液浓度;水培;瓶外生根;雷达图分析法中图分类号:S 6 8 2.3 6 文献标志码:A S e l e c t i o no fn u t r i e n t s o l u t i o nc o n c e n
4、 t r a t i o nf o r e xv i t r or o o t i n go fS p a t h i p h y l l u mk o c h i ii nh y d r o p o n i cc u l t i v a t i o nb a s e do nr a d a rc h a r t a n a l y s i sYUS h u o,GUOY u q i n g,L IH a n x i,B A IL i n g h o n g,P I AOX u a n c h u n,L I AN M e i l a n*(A g r i c u l t u r a l C
5、o l l e g eo fY a n b i a nU n i v e r s i t y,Y a n j iJ i l i n1 3 3 0 0 2,C h i n a)A b s t r a c t:T os e l e c tas u i t a b l en u t r i e n ts o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nf o rt h ee xv i t r or o o t i n go fS p a t h i p h y l l u mk o c h i i,i nt h i ss t u d y,t h e i nv i t r
6、oc u l t u r e ds h o o t so fS.k o c h i iw e r ep l a n t e d i nah y d r o p o n i c c u l t u r e s y s t e mw i t hd i f f e r e n t s t r e n g t h so fM S l i q u i dm e d i u m(1/4M S,1/2M S,3/4M S,a n dM S)a n d t h ep l a n t l e tm o r-p h o l o g i c a l a n dp h y s i o l o g i c a l i
7、n d e x e s i ne a c ht r e a t m e n tw e r ed e t e r m i n e d.T h er a d a rc h a r ta n a l y s i sm e t h o dw a s t h e nu s e d t o s e l e c t a no p t i m a l n u t r i e n t s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nb yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n.T h e r e s u l t ss h o w
8、 e dt h a t t h er o o to rs h o o t l e n g t h i n c r e a s e d i nt h e1/4M Sg r o u p,t h e f r e s ho rd r yw e i g h to f t h ep l a n t-l e t sa sw e l l a s t h ec h l o r o p h y l l c o n t e n t(S P A D)o f t h e l e a v e s r e a c h e dt h eh i g h e s t i nt h e1/2M Sg r o u p,a n dt
9、h er o o tn u m b e r r e a c h e dt h em a x i m u mi nt h e3/4 M Sg r o u p.R a d a rp l o ta n a l y s i ss h o w e dt h er a n k i n go fc o m p r e h e n s i v es c o r e sa s1/2M S1/4M S3/4M SM S,c o n f i r m i n gt h a t 1/2M Sw a s t h eo p t i m a l c o n-c e n t r a t i o no fn u t r i e
10、n t s o l u t i o nf o re xv i t r or o o t i n go fS.k o c h i ii nt h eh y d r o p o n i cc u l t u r es y s t e m.K e y w o r d s:S p a t h i p h y l l u mk o c h i i;n u t r i e n ts o l u t i o nc o n c e n t r a t i o n;h y d r o p o n i c;e xv i t r or o o t i n g;r a d a rc h a r t a n a l y
11、 s i sm e t h o d 第3期于硕,等:基于雷达图分析法的白鹤芋组培苗水培瓶外生根营养液浓度的筛选 白 鹤 芋(S p a t h i p h y l l u mk o c h i iE n g l.&K.K r a u s e),又名白掌,天南星科多年生草本植物1。原产于美洲热带地区,世界各地广泛栽培。其外观美丽,具有极高的观赏价值,深受人们喜爱2。白鹤芋的繁殖方式为分株繁殖3和播种繁殖4。但传统繁殖方式繁殖系数低,速度慢,成本高,无法满足其规模化生产,采用植物组织培养技术,利用茎尖作为外植体增殖培养无菌苗,经规模化培养可有效获得大量优质白鹤芋种苗5。但植物组织培养也面临着生根慢
12、等问题,与传统组织培养技术相比,瓶外生根技术省去了瓶内生根苗移栽炼苗的过程,缩短了育苗周期,降低成本,提升了种苗繁育的速度6-8。前人研究中,瓶外生根大多采用基质扦插法,在植物生根方面取得很好的效果9-1 3,具有巨大的发展潜力。后来,学者对瓶外生根技术加以改进,采用营养液代替基质培育幼苗使其生根1 4。陈小丽等1 5探究营养液浓度对马铃薯脱毒水培苗生长的影响发现,1/1 6倍M S营养液马铃薯生根效果最佳;李卓雨等1 6探究营养液浓度对切花月季生长影响,发现1/2倍园式标准配方营养液有利于切花月季生长;崔婧等1 7研究发现,51 0倍霍格兰营养液最适于九里香幼苗生长。不同浓度营养液对植物生长
13、效果均有所不同,植物生长最佳条件还需最适浓度。综上所述,该试验利用水培瓶外生根技术,探究营养液浓度对白鹤芋水培苗瓶外生根的影响,并依据白鹤芋在不同处理下各种指标,利用雷达图分析法建立一种筛选白鹤芋最佳培养条件的新的分析评价方法,为白鹤芋综合评价提供一种新视角,并为白鹤芋大规模生产优质种苗提供理论参考。1 材料与方法1.1 材料将组培白鹤芋增殖培养3 0d的丛生苗切成单株作为该研究的试验材料。1.2 方法1.2.1 营养液浓度对白鹤芋水培苗生长及生根的影响试验用1 6.7c m(长)1 2.3c m(宽)1 2c m(高)的四方形容器,加入8 0 0m L M S培养液,利用泡沫 板 作 为 支
14、 持 物。选 取 长 势 一 致,株 高 约 为1.5c m的白 鹤 芋 组 培 苗,按 株 行 距 为2.5c m2.5c m插入泡沫板上的十字口中(共2 0株)。为了筛选营养液适宜浓度,将M S培养基浓度分别设置为1/4倍(1/4 M S),1/2倍(1/2 M S),3/4倍(3/4M S)及1倍(M S)4个浓度梯度,根据预试验结果,每个容器中均加入浓度为1m g/LI B A,p H值调节为6。在培养过程中每1 0d更换1次营养液,3 0d后调查白鹤芋幼苗生长及生根情况。1.2.2 雷达图分析法参照常世豪1 8的方法并加以改进,将根长,根数,株高,叶片数,叶绿素S P A D,鲜重及
15、干重等7个性状作为评价指标,按照公式(1)对数据进行标准化处理。Rj=rj/m a xr j,(1)式中,Rj为评价指标标准化后的数值,rj为评价指标的原始数据,m a xr j为第j个评价指标中的最大值。根据公式(2)计算各评价指标的变异系数Ci,根据公式(3)计算各评价指标的权重Wi,根据公式(4)计算各评价指标的角度i,根据公式(5)计算相邻2个指标间的夹角i。Ci=i/Ri;(2)Wi=Ci/(C1+C2+C3+Cn;(3)i=3 6 0Wi;(4)i=(i+j)/2;(5)式中,Ci为第i个评价指标的变异系数,i为第i个评价指标的标准差,Ri为第i个评价指标的平均值,Wi为第i个评价
16、指标的权重,n为评价指标个数,i为第i个评价指标对应的角度;i为相邻2个指标(i和j)的夹角。然后根据评价指标权重的大小进行排列,权重最大的位于最中间。权重第2位的位于第1名的左侧。第3名的位于第1名的右侧,以此类推,对所有评价指标位置进行固定。然后根据公式(6),(7)计算雷达图的面积S,根据公式(8),(9)计算雷达图的周长L。Si=1/2RiRj s i ni;(6)S=S1+S2+Sn;(7)Li=R2i+R2j-2RiRjc o si;(8)L=L1+L2+Ln;(9)式中,S指面积,L指周长,i和j是指相邻的2个评价指标,R是评价指标在雷达图上的点到中间圆心的距离。最后,利用综合函
17、数Y来评价性状的优劣,根据公式(1 0)计算评价指标的综合评价值,并对其评价值大小进行排列,评价值越大说明性状越好,反之,性状越差。Y=SL.(1 0)91延 边 大 学 农 学 学 报第4 5卷 1.3 项目测定1.3.1 植株形态指标的测定白鹤芋水培苗株高,根长采用游标卡尺测量,以根长0.2c m为选择标准,叶片数,根数采用计数法,地上、下部鲜重及干重采用称量法,将植株用蒸馏水冲洗后,除去其表面水分,称其鲜重,将称完后植株放入6 0烘干箱内烘干4 8h,称其干重。1.3.2 植株生理指标的测定白鹤芋水培苗叶绿素含量采用叶绿素计测量。1.4 数据分析试验每个处理均进行3次重复,试验数据利用S
18、 P S S2 2.0程序分析,显著水平P0.0 5,利用E x-c e l及O r i g i n2 0 1 9绘制图表。2 结果与分析2.1 营养液浓度对白鹤芋地下部生根的影响经不同浓度的营养液处理后,白鹤芋水培苗均有生根。随着营养液浓度升高,白鹤芋生根数量逐渐减少,1/4 M S,1/2 M S处理组生根效果较好,根长较长且数量较多;对照组(M S)处理生根数量少且根较短,呈不良生长(图1)。1/2M S处理下生根最快,第6天时就有小根生出,且根部鲜重及干重也高于其他处理组,分别为2 0.0 1m g,4.7 3m g;1/4M S处理下白鹤芋根长达到最长,为1.5 2c m,显著高于其
19、他处理;3/4M S处理下苗生根数量最多,平均根数为3.6 7条;当营养液浓度为1倍时,白鹤芋水培苗生根效果受到抑制,生根率,根长,根数远不及其他处理组(表1)。图1 营养液浓度对白鹤芋生根及生长的影响F i g.1 E f f e c t o fn u t r i e n t s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o no nr o o t i n ga n dg r o w t ho fS p a t h i p h y l l u mk o c h i i表1 营养液浓度对白鹤芋生根的影响T a b l e1 E f f e c t o fn u t
20、r i e n t s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o no nr o o t i n go fS p a t h i p h y l l u mk o c h i i处理开始生根天数/d 生根率/%根长/c m根数/条鲜重/m g干重/m g干物率/%1/4 M S81 0 01.5 20.1 4a3.3 3b1 6.9 60.2 8b2.3 10.2 6c1 3.6 20.9 2d1/2 M S61 0 00.9 70.0 3b3.3 3b2 0.0 10.3 2a4.7 30.1 4a2 3.6 40.3 1a3/4 M S91 0 00.7 2
21、0.0 2c3.6 7a1 6.2 90.0 9b3.6 30.1 2b2 2.2 80.5 6bM S1 06 00.3 60.0 3d1.3 3c9.8 60.3 4c1.9 60.1 3d1 9.8 80.3 7c 注:同一列不同字母为显著性差异标识(P0.0 5),下同。2.2 营养液浓度对白鹤芋地上部生长的影响经不同浓度营养液处理后,白鹤芋水培苗均生长。从图1中可以看出,1/4 M S,1/2 M S,3/4 M S处理下白鹤芋长势茁壮,叶片翠绿,M S处理下植株长势矮小,叶片有些发黄。由地上部生长调查(表2)可知,1/2M S,3/4M S处理下水培苗株高没有显著差异,但1/2M
22、S处理下叶片叶绿素S P A D值,地上部鲜重,干重优于3/4 M S处理,分别为2 6.5 5,5 0.9 9m g,6.1 1m g;1/4 M S处理下水培苗叶片数最多,平均叶片数为6片,M S处理水培苗长势最差,各项指标远不及其他3组处理。02 第3期于硕,等:基于雷达图分析法的白鹤芋组培苗水培瓶外生根营养液浓度的筛选表2 营养液浓度对白鹤芋地上部生长的影响T a b l e2 E f f e c t o fn u t r i e n t s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o no ng r o w t ho fS p a t h i p h y
23、 l l u mk o c h i i处理株高/c m叶片数/片叶绿素S P A D鲜重/m g干重/m g干物率/%1/4M S2.2 40.0 1b6.0a2 2.1 70.1 2b4 5.6 10.3 4b4.4 10.2 4b9.6 70.4 4c1/2M S2.4 80.0 4a4.3 3c2 6.5 50.0 2a5 0.9 90.3 2a6.1 10.1 9a1 1.9 80.2 9a3/4M S2.4 10.0 2a4.6 7b2 0.9 40.0 8c4 1.3 70.4 4c4.3 80.1 2b1 0.5 90.5 6bM S1.8 70.0 3c3.5d1 7.1 60
24、.0 8d3 0.6 60.3 2d3.2 40.0 6c1 0.5 70.0 8b2.3 白鹤芋水培苗生长综合评价及雷达图分析2.3.1 标准化评价指标在雷达图分析之前,需将上述研究结果进行标准化处理。将每组评价指标中最佳的数据为单位1,利用公式(1)将评价指标中的原始数据进行标准化,结果如表3所示。表3 各指标的标准化T a b l e3 S t a n d a r d i z a t i o no f i n d e x e s处理根长根数株高叶片数叶绿素总鲜重总干重1/4M S1.0 00.9 10.9 01.0 00.8 40.8 80.6 21/2M S0.6 40.9 11.0
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