Effect of Fe Element on Bulbil Formation and Tube Seedling Growth of Pinellia ternata

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.06.015

Abstract

Abstract:

To obtain an optimal Fe²⁺ concentration for culturing test tube bulbils of Pinellia ternata， the concentrations of Fe²⁺ in 1/2MS basic medium were changed in gradient； the formation time， induction rate and the above-ground and underground morphological indices of test-tube plantlets were investigated. The number and distribution of starch granules and the content of chlorophyll in leaves and the content of effective components in test tube bulbils were assayed. The results showed that the optimal Fe²⁺ concentration in 1/2MS basic medium for culturing test tube bulbils was 9.2×10^-5 mol?L^-1. In addition， the complete bulbils could not be formed under Fe deficiency. This indicated that Fe was an essential trace element in growth of P. ternata. However， the bulbils formed under high concentration of Fe²⁺ were very small and failed to germinate normally.

Key words: Pinellia ternata（Thunb.）Breit., test tube bulbils, tube seedlings, starch grain, Fe element

CLC Number:

Q944.5

Hui FAN, Suhang GUO, Jinxiu WANG, Yanhong ZHANG, Chunyu HE, Qingyi GUO. Effect of Fe Element on Bulbil Formation and Tube Seedling Growth of Pinellia ternata[J]. Bulletin of Botanical Research, 2024, 44(6): 945-953.

Figures/Tables 9

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Table 1

Table 2

Fig.5

Fig.6

Table 3

References 33

1	国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部［M］.2020年版.北京：中国医药科技出版社，2020：123.
	National Pharmacopoeia Commission.Pharmacopoeia of the People’s Republic of China：Vol.Ⅰ［M］.2020 Edition.Beijing：China Pharmaceutical Science and Technology Press，2020：123.
2	ZOU T， WANG J， WU X，et al.A review of the research progress on Pinellia ternata（Thunb.） Breit.：botany，traditional uses，phytochemistry，pharmacology，toxicity and quality control［J］.Heliyon，2023，9（11）：e22153.
3	杨洋.半夏的生长特点及块茎繁殖技术［J］.安徽农学通报，2021，27（10）：24-25.
	YANG Y.Growth characteristics and tuber propagation techniques of Pinellia ternata ［J］.Anhui Agricultural Science Bulletin，2021，27（10）：24-25.
4	周志伟，李嫣然，李海英.半夏药材的进出口贸易现状及产业化发展思考［J］.中药材，2022，45（5）：1021-1028.
	ZHOU Z W， LI Y R， LI H Y.Study on current situation of import and export trade and industrialization development of Pinelliae rhizoma ［J］.Journal of Chinese Medicinal Materials，2022，45（5）：1021-1028.
5	安晓静，刘尚年，王海英，等.中微量营养元素在药用植物栽培中的应用进展［J］.中药材，2024，47（4）：1045-1052.
	AN X J， LIU S N， WANG H Y，et al.Advances in the application of micronutrients in medicinal plant cultivation［J］.Journal of Chinese Medicinal Materials，2024，47（4）：1045-1052.
6	崔广荣，何克勤，胡能兵，等.微量元素及天然有机质对甜叶菊试管苗增殖和生长的影响［J］.安徽科技学院学报，2012，26（4）：14-20.
	CUI G R， HE K Q， HU N B，et al.Effects of trace element and organic matter on propagation and growth of stevia Rebaudiana bertoni shoots in vitro ［J］.Journal of Anhui Science and Technology University，2012，26（4）：14-20.
7	桂明春，李玲，管艳，等.MS营养成分对橡胶树花药愈伤组织诱导效果的评价［J］.植物生理学报，2019，55（8）：1239-1246.
	GUI M C， LI L， GUAN Y，et al.Effects of MS medium nutrients on anther callus induction of Hevea brasiliensis ［J］.Plant Physiology Journal，2019，55（8）：1239-1246.
8	冯亦平，张利平，王岩花，等.金线莲外植体的筛选及不定芽诱导的研究［J］.种子，2009，28（10）：19-22.
	FENG Y P， ZHANG L P， WANG Y H，et al.Studies on explant selection and buds induction of Anoectochilus roxburghii ［J］.Seed，2009，28（10）：19-22.
9	蔡祖国，李桂荣，姜立娜，等.MS培养基配方研究［J］.现代农业科技，2022（8）：125-127.
	CAI Z G， LI G R， JIANG L N，et al.Research on formulation of MS medium［J］.Modern Agricultural Science and Technology，2022（8）：125-127.
10	张延红，何春雨，董婉琦，等.半夏试管块茎直接发生途径的离体快繁研究［J］.时珍国医国药，2022，33（10）：2512-2515.
	ZHANG Y H， HE C Y， DONG W Q，et al.Studies on rapid propagation of Pinellia ternata （Thunb.） Breit.in vitro tuber via direct organgenesis［J］.Lishizhen Medicine and Materia Medica Research，2022，33（10）：2512-2515.
11	刘智.半夏疏松愈伤分化形成游离块茎的条件研究［D］.贵阳：贵州大学，2021.
	LIU Z.The conditions on loose callus differentiating into free tubers of Pinellia ternata ［D］.Guiyang：Guizhou University，2021.
12	杨会苗，张秦，张军民，等.半夏块茎组培增殖技术研究［J］.农业科技通讯，2024（2）：100-104.
	YANG H M， ZHANG Q， ZHANG J M，et al.Study on tissue culture and proliferation technology of Pinellia ternata tuber［J］.Bulletin of Agricultural Science and Technology，2024（2）：100-104.
13	刘琼，胡文斌，陈强.半夏脱毒与快繁技术研究进展［J］.中国野生植物资源，2023，42（3）：82-86.
	LIU Q， HU W B， CHEN Q.Research progress on virus-free and rapid propagation technology of Pinellia ternata ［J］.Chinese Wild Plant Resources，2023，42（3）：82-86.
14	王海泉，朱继强，汪建学，等.微量元素与植物生长调节剂配合对马铃薯生理指标及产量的影响［J］.黑龙江农业科学，2005（5）：19-21.
	WANG H Q， ZHU J Q， WANG J X，et al.The effect of microelement and plant growing regulator on the physiological characteristics and yield of potato［J］.Heilongjiang Agricultural Sciences，2005（5）：19-21.
15	徐娟，冯建明，白明玉，等.微量元素铁锰硼不同配方施肥对丹参生长状况及其土壤养分含量的影响［J］.辽宁中医杂志，2023，50（7）：173-178.
	XU J， FENG J M， BAI M Y，et al.Effects of different formula fertilization of trace element Fe，Mn and B on growth status of danshen （Salvia miltiorrhiza） and soil nutrient content［J］.Liaoning Journal of Traditional Chinese Medicine，2023，50（7）：173-178.
16	陈暄，张雪媛，张荣荣，等.锰、铁、锌、铜4种微量元素对芍药生长和芍药苷含量的影响［J］.中国中药杂志，2009，34（8）：961-964.
	CHEN X， ZHANG X Y， ZHANG R R，et al.Effects of Mn，Fe，Zn and Cu on growth and paeoniflorin content of Paeonia lactiflora ［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，2009，34（8）：961-964.
17	BANA R S， JAT G S， GROVER M，et al.Foliar nutrient supplementation with micronutrient-embedded fertilizer increases biofortification，soil biological activity and productivity of eggplant［J］.Scientific Reports，2022，12（1）：5146.
18	钟锡锋.微肥对红锥幼苗生长及光合生理效应的影响［J］.防护林科技，2024（1）：42-46.
	ZHONG X F.The influence of micro-fertilizer on growth and photosynthetic physiological effects of Castanopsis hystrix seedlings［J］.Protection Forest Science and Technology，2024（1）：42-46.
19	张艳，罗俊丽.Fe纳米微肥在小麦生产上的应用［J］.基层农技推广，2023，11（2）：10-12.
	ZHANG Y， LUO J L.The application of Fe nano-micro-fertilizer in wheat production［J］.Primary Agricultural Technology Extension，2023，11（2）：10-12.
20	娄树宝，徐洪岩，李庆全，等.块茎大小与马铃薯淀粉粒度分布的关系［J］.中国马铃薯，2010，24（4）：199-202.
	LOU S B， XU H Y， LI Q Q，et al.Relationship between tuber size and potato starch granule distribution［J］.Chinese Potato Journal，2010，24（4）：199-202.
21	罗海玲，龚明霞，周芸伊，等.山药块茎发育过程中淀粉积累及差异蛋白分析［J］.华南农业大学学报，2018，39（6）：61-69.
	LUO H L， GONG M X， ZHOU Y Y，et al.Analysis of starch accumulation and differentially expressed proteins during the development of Chinese yam tuber［J］.Journal of South China Agricultural University，2018， 39（6）：61-69.
22	邹弈星，潘志芬，邓光兵，等.谷物籽粒淀粉研究进展［J］.西北植物学报，2007，27（10）：2128-2139.
	ZOU Y X， PAN Z F， DENG G B，et al.Research advances about cereal grain starch［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2007，27（10）：2128-2139.
23	晏升禄，崔丽，徐爽，等.半夏营养器官的形态解剖结构［J］.贵州农业科学，2012，40（3）：38-40.
	YAN S L， CUI L， XU S，et al.Anatomical studies on vegetative organs of Pinellia ternata ［J］.Guizhou Agricultural Sciences，2012，40（3）：38-40.
24	曹恭，梁鸣早.铁：平衡栽培体系中植物必需的微量元素［J］.土壤肥料，2003（4）：46-47.
	CAO G， LIANG M Z.Iron is the essential microelement of plant in balance culture system［J］.Soil and Fertilizer Sciences in China，2003（4）：46-47.
25	章艺，刘鹏，史锋，等.土壤中高浓度Fe²⁺对大豆生长的影响［J］.安徽农业科学，2005，33（1）：59-60.
	ZHANG Y， LIU P， SHI F，et al.Effect of excessive Fe²⁺ on soybean growth［J］.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2005，33（1）：59-60.
26	蔺冬梅.过量铁胁迫对豌豆幼苗毒害作用的研究［D］.兰州：兰州大学，2010.
	LIN D M.Studies on the effect of excess iron in the pea seedings［D］.Lanzhou：Lanzhou University，2010.
27	李凯，张国辉，郭志乾，等.叶面喷施铁锌锰微肥对马铃薯生长、品质与产量的影响［J］.作物研究，2018， 32（1）：28-30.
	LI K， ZHANG G H， GUO Z Q，et al.Effects of trace element fertilizer Fe，Zn and Mn on the growth，quality and production of potato［J］.Crop Research，2018，32（1）：28-30.
28	武新娟，唐贵，隋冬华，等.铁锌叶面肥对马铃薯叶绿素含量及产量的影响［C］//中国作物学会.2023年中国马铃薯大会论文集.齐齐哈尔：［出版者不详］，2023：304-307.
	WU X J， TANG G， SUI D H，et al.Effects of Fe-Zn foliar fertilizer on chlorophyll content and yield of potato［C］//The Crop Science Society of China.Proceedings of the 2023 Chinese Potato Congress.Qiqihar：［s.n.］，2023：304-307.
29	李丰先，罗磊，李亚杰，等.铁锌配施对马铃薯植株性状和营养品质的影响［J］.中国马铃薯，2022，36（4）：314-321.
	LI F X， LUO L， LI Y J，et al.Effects of combined application of iron and zinc on potato plant characteristics and nutrient quality［J］.Chinese Potato Journal，2022，36（4）：314-321.
30	罗磊，李亚杰，黄凯，等.不同增施微肥方式对马铃薯块茎产量和Zn、Fe含量的影响［J］.干旱地区农业研究，2017，35（2）：152-156.
	LUO L， LI Y J， HUANG K，et al.Influences of different application methods of micronutrient fertilizers to yield and content of zinc and iron in potato［J］.Agricultural Research in the Arid Areas，2017，35（2）：152-156.
31	魏莉霞.微量元素对半夏组织培养诱导率及分化率的影响［J］.北方园艺，2009（8）：254-256.
	WEI L X.Effect of microelement on the inductivity and tissue differentiation of Pinellia ternata tissue culture［J］.Northern Horticulture，2009（8）：254-256.
32	吕小娜，王鑫鑫.不同微量元素对豌豆芽苗菜生长的影响［J］.农业与技术，2021，41（17）：77-80.
	LÜ X N， WANG X X.Effects of different trace elements on the growth of pea sprouts［J］.Agriculture and Technology，2021，41（17）：77-80.
33	谢进，戴艳娇，宋荣，等.叶面喷施微肥对玉竹产量和品质的影响［J］.湖南农业科学，2022（3）：38-42.
	XIE J， DAI Y J， SONG R，et al.Effects of spraying foliar micro-fertilizers on the yield and quality of Polygonatum odoratum ［J］.Hunan Agricultural Sciences，2022（3）：38-42.

浓度 Concentration /（mol∙L^-1）	茎叶数量 Number of stems and leaves	株高 Plant height/mm	茎直径 Stem diameter/mm	茎叶鲜质量 Stem and leaf fresh mass/g	叶长 Blade length/mm	叶宽 Blade width/mm
0	未形成块茎，故未进行测定
2.3×10^-5	1.90±0.56^b	48.31±2.57^c	0.53±0.11^b	0.069±0.016^b	12.65±1.13^ab	11.18±1.36^ab
4.6×10^-5	2.35±0.47^a	57.58±3.13^ab	0.63±0.15^a	0.081±0.013^a	12.61±1.14^ab	11.17±1.25^ab
9.2×10^-5	2.79±0.71^a	66.87±3.41^a	0.65±0.16^a	0.085±0.021^a	13.10±1.13^a	13.13±1.18^a
18.4×10^-5	未成苗，未进行测定
36.8×10^-5	未成苗，未进行测定

浓度 Concentration /（mol∙L^-1）	珠芽鲜质量 Fresh mass of bulbils/g	根条数量 Root number	根鲜质量 Root fresh mass/g	根长 Root length/mm	根直径 Root diameter/mm
0	未形成块茎，故未进行测定
2.3×10^-5	0.061±0.012^b	6.90±0.79^b	0.073±0.007^b	51.82±3.41^c	0.25±0.04^b
4.6×10^-5	0.081±0.023^a	9.05±1.33^a	0.091±0.012^a	66.43±4.56^b	0.29±0.07^ab
9.2×10^-5	0.086±0.021^a	9.38±1.21^a	0.084±0.015^ab	70.61±4.13^a	0.33±0.05^a
18.4×10^-5	0.017±0.007^c	0	0	0	0
36.8×10^-5	0.016±0.007^c	0	0	0	0