氯化钠和光照处理对辣椒愈伤形成及辣椒素含量的影响_赵成志.pdf

分子植物育种，2023 年，第 21 卷，第 3 期，第 917-928 页Molecular Plant Breeding,2023,Vol.21,No.3,917-928研究报告Research Report氯化钠和光照处理对辣椒愈伤形成及辣椒素含量的影响赵成志符根英浦娜童璐汪志伟邓勤成善汉*朱婕海南大学园艺学院,海南省热带园艺作物品质调控重点实验室,海南省方智远院士团队创新中心,海口,570100*通信作者,摘要为了解辣椒愈伤组织形成及影响辣椒素积累的条件，本研究以 杭椒五号 和 文昌小米椒 为实验材料，探究了愈伤组织形成的影响因素，并对不同光照和氯化钠浓度处理下愈伤组织中辣椒素类化合物的含量进行了测定和比较。结果表明：以下胚轴为外植体，在 MS+2.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA 激素配比下，愈伤组织诱导效果最佳；相较于黑暗条件，16 h 光照 8 h 黑暗条件下，文昌小米椒 和 杭椒五号 辣椒素含量分别提升 183.5%和 1 268.7%，生长指数分别提升 36.0%和 38.5%；3.0 g/L 氯化钠处理下，文昌小米椒 和杭椒五号 辣椒素积累达到最大，分别提升 299.9%和 477.2%，氯化钠对 文昌小米椒 生长指数无显著影响，但 1.0 g/L 氯化钠可以使 杭椒五号 愈伤组织生长指数提升 2.54 倍；光照和氯化钠同时处理，辣椒素含量较单独光照处理要低，但促进了愈伤组织的生长。氯化钠和光照均是促进辣椒愈伤组织产生辣椒素的关键影响因素，本研究将对相关研究人员探究辣椒素代谢调控和体外辣椒素高效生产提供借鉴。关键词组织培养;辣椒素;光照;氯化钠Effects of Sodium Chloride and Light Treatment on Callus Formation andCapsaicin Content in PepperZhao ChengzhiFu GenyingPu NaTong LuWang ZhiweiDeng QinCheng Shanhan*Zhu JieHainan Provincial Academician Fang Zhiyuans Team Innovation Center,Hainan Provincial Key Laboratory of Tropical Horticultural Crop QualityControl,College of Horticulture,Hainan University,Haikou,570100*Corresponding author,DOI:10.13271/j.mpb.021.000917AbstractIn order to understand the conditions of pepper callus formation and capsaicin content,this study usedHangjiao No.5 and Wenchang millet pepper as experimental materials to explore the influencing factors of callusformation and the influence of different light and sodium chloride concentration on the accumulation of capsaici-noid compounds in callus.The results showed that the hypocotyls were explants,and the callus induction effectwas the best under the ratio of MS+2.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA hormone.Compared with dark conditions,under 16 h light and 8 h dark conditions,the accumulation of capsaicin in Wenchang millet pepper and HangjiaoNo.5 increased by 183.5%and 1 268.7%,and the growth index increased by 36.0%and 38.5%.Under the treat-ment of 3.0 g/L sodium chloride,the accumulation of capsaicin in Wenchang millet pepper and Hangjiao No.5reached the maximum,increasing by 299.9%and 477.2%respectively.Sodium chloride has no significant effect onthe growth index of Wenchang millet pepper,but 1.0 g/L sodium chloride can increase the callus growth index ofHangjiao No.5 by 2.54 times.Treatment of light and sodium chloride at the same time,the content of capsaicin was基金项目：本研究由国家自然科学基金项目(31760578)资助引用格式：Zhao C.Z.,Fu G.Y.,Pu N.,Tong L.,Wang Z.W.,Deng Q.,Cheng S.H.,and Zhu J.,2023,Effects of sodium chloride andlighttreatmentoncallusformationandcapsaicincontentinpepper,FenziZhiwuYuzhong(MolecularPlantBreeding),21(3):917-928.(赵成志,符根英,浦娜,童璐,汪志伟,邓勤,成善汉,朱婕,2023,氯化钠和光照处理对辣椒愈伤形成及辣椒素含量的影响,分子植物育种,21(3):917-928.)分子植物育种Molecular Plant Breedinglower than that of light treatment alone,but it promoted the growth of callus.Both sodium chloride and light are thekey factors that promote the production of capsaicin from pepper callus.This study will provide reference for rele-vant researchers to explore the regulation of capsaicin metabolism and efficient production of capsaicin in vitro.KeywordsTissue culture;Capsaicin;Light;Sodium chloride辣椒(Capsicum annuum L.)，原产于中南美洲热带地区，是人类种植最古老的农作物之一，全球种植面积约 3.666 7106hm2，集中在温带、热带、亚热带地区，年产量约 61010kg，是世界第三大蔬菜作物，仅次于豆类、番茄。中国是全球辣椒种植面积第一大国，占比近 40%，年产量达 60%，年干辣椒出口占全球出口总量的 26%(阙小峰等,2021)。辣椒营养价值丰富，果实中含有辣椒素、辣椒碱(包括辣椒碱,二氢辣椒碱和辛酸香草胺,对甲基辣椒碱族等)、维生素(包括VA,VB,VC,VP 等)、辣椒色素(包括辣椒红色素,-胡萝卜素,辣椒玉红素等)、有机酸(亚油酸,油酸,棕榈酸等)、蛋白质、糖和矿物质等多种成分(赵静等,2017)，其中辣椒素不仅具有镇痛和抗炎活性，并可用于局部乳膏和凝胶以减轻神经源性疼痛，其对肿瘤也具有预防和治疗作用(Surh,2002)。另外，在食品和饮料工业中，辣椒是世界上最古老、最受欢迎的蔬菜、调味品和香料之一，这种植物自古以来就被用作食品、天然着色剂和传统医药(Hernndez-Prez et al.,2020)。在自然界中，辣椒素和二氢辣椒素占辣椒果实总辣椒素含量的 90%(Ben-Chaim et al.,2006)，这些次生代谢产物在辣椒果实胎盘组织中合成和积累促使辣椒果实呈现辛辣味道。辣椒素主要在辣椒的胎座组织形成，由于辣椒生长期较长，体外合成如悬浮培养等成为体外生产辣椒素及其生物合成研究的重要方向。体外培养是短时间内高效获得辣椒素的一种强有力途径，许多因素可以促进辣椒素的生成(Ahmad et al.,2013b;Kehie etal.,2016)胁迫处理，包括盐胁迫、营养胁迫、pH(Ke-hie et al.,2014;Gammoudi et al.,2019)；前体饲养以及添加水杨酸、茉莉酸甲酯、壳聚糖等诱导(Kehie etal.,2014;Kehie et al.,2016;Taha and El-Ghit,2018;Gammoudi et al.,2019;Kabita et al.,2020)处理，可以有效促使辣椒细胞愈伤组织或悬浮液辣椒素积累。光照是影响植物生长发育形态和次生代谢产物形成的重要因素，强光影响辣椒的生长、果实产量和辣椒素的积累(Jeeatidetal.,2017)。光照强度和时间会影响体外培养的辣椒素积累。在正常光周期(16h 暗/8h 光)条件下，相较于反向光周期(16h 光/8h 暗)和黑暗条件，辣椒不同组织中辣椒素含量较高(Ahmad et al.,2013a)；不同光周期条件下辣椒离体培养和再生不同阶段辣椒素含量不同，但未在愈伤组织中检测到明显的辣椒素含量(Ahmad et al.,2014)。本实验选取海南文昌当地野生种 文昌小米椒(CF)和中国栽培面积较大的杭椒类的 杭椒五号(CA)为试验材料，探究中国辣椒基因型和外植体与激素配比对愈伤组织形成的影响。另外，通过控制光照和氯化钠含量，进一步探究影响辣椒愈伤组织辣椒素代谢的相关因素。1结果与分析1.1激素配比对愈伤组织诱导的影响不同浓度 2,4-D 和 6-BA 组合对 杭椒五号 和文昌小米椒 下胚轴、子叶、真叶三种外植体诱导愈伤组织形成结果表明，只添加 2 mg/L 2,4-D 时，三种外植体均能产生愈伤组织，但下胚轴的愈伤组织生成率和生成时间均优于子叶和真叶；保持 2 mg/L 2,4-D浓度不变下，添加不同浓度 6-BA(0.2,0.5,0.8 mg/L)，下胚轴愈伤组织生成率和生成时间无明显变化，真叶和子叶在 0.2 和 0.5 mg/L 6-BA 时愈伤组织生成时间和生成率则得到明显优化(图 1)，但诱导效果仍持平或略低于同条件下，下胚轴虽然表现出了明显优于其他外植体的诱导效果，但愈伤组织褐化程度显著高于子叶和真叶，随着添加 6-BA 浓度提升，褐化程度表现出减弱趋势。褐化程度不仅受激素配比、外植体类型影响，基因型也是一个重要影响因素(图2)，在只添加 2 mg/L 2,4-D 时，相较于 杭椒五号，文昌小米椒 子叶愈伤组织表现出明显的褐化。辣椒是一种基因型执拗作物，该实验两个不同基因型辣椒在愈伤组织诱导上同样表现出较大差异，相同外植体和激素配比条件下，杭椒五号 在愈伤组织诱导时间和诱导率上普遍优于 文昌小米椒，愈伤组织颜色也有着明显不同，杭椒五号 生成的愈伤组织以雪白和浅绿色为主，文昌小米椒 则主要生成黄绿色愈伤组织(表 1)。1.2激发子对愈伤组织生长情况的影响在不同光照和氯化钠条件下，文昌小米椒 愈伤组织生长指数在