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台農一號’百香果新穎組織培養系統及自交不親和性克服策略之建立

為了解決kawai 3號琴的問題，作者陳盈君 這樣論述：

種苗生產為百香果產業發展的關鍵技術之一，在臺灣目前內外銷種苗需求量分別為80萬及800萬苗，以嫁接苗模式進行生產，因此需有精熟技術、操作人力及高品質的砧木種子方能穩定供苗。同時百香果多數具有孢子體自交不親和性，造成生殖障礙影響育種效率。本研究分析‘台農一號’百香果田間植株各生長階段之無機養分含量以瞭解其對各元素需求高低，用以配製最適培養基並建立高效率組織培養繁殖系統。以單節芽體培養在添加1 mg·L-1 meta-topolin riboside (mTR)及0.1 mg·L-1 naphthalene acetic acid (NAA)之MS培養基，30天後芽體抽長展葉，移入未外加生長調節

劑之生長基礎培養基，芽體直接發根成苗，3個月增殖倍率達6-7倍；搭配高比率紅光光譜培養環境，促進枝條長度及葉片葉綠素含量，提高瓶苗品質。瓶苗馴化出瓶至田間栽培，初期生長較嫁接苗快，開花結果正常。此系統可大量繁殖‘台農一號’百香果優質種苗，以因應種苗不足之產業缺口。本研究更為首次在百香果組織培養系統中，以topolins類芳香族細胞分裂素取代benzyladenine (BA)，克服瓶苗簇生化及不易發根等問題。再藉由超高效能液相層析儀串聯飛行時間式質譜儀(UPLC/Q-TOF-MS)，分析節芽經mTR或BA培養後，植體之代謝物圖譜。分析結果透過多變量統計分析，篩選兩者間具差異之代謝物，以BA樣品

數值為分母，mTR樣品數值為分子，同時符合T檢定、VIP score及Fold Change (FC)等3個條件；在正電模式下共有1,521個離子符合篩選標準，其中461個離子為上調表現，1,060個離子為下調表現；負電模式下共有689個離子符合篩選標準，其中258個離子為上調表現，431個離子則為下調表現。具差異性質荷比的化合物以線上資料庫進行初步定性比對，正電模式鑑定得上調表現化合物有9個，下調表現化合物有14個；負電模式鑑定得上調表現化合物則有3個，下調表現化合物有21個，鑑定所得化合物包括細胞分裂素及激勃素等植物荷爾蒙類、黃酮、黃酮醇、異黃酮、木質素及木質酚、生物鹼等二次代謝產物。本次

分析結果之dihydrozeatin-9-N-glucoside，在mTR樣品中含量低於BA樣品，與前人研究指出細胞分裂素之N9-glucoside累積不利於植物發根結果相符，但須進一步以標準品進行確認。為探討百香果自交不親和性表現及擬定克服其生殖障礙之策略，進行花粉與柱頭型態觀察、花粉發芽力測試及柱頭可溶性蛋白及酵素含量分析。結果顯示黃色種百香果及墨西哥黃色種百香果具孢子體自交不親和性，‘台農一號’百香果則為自交親和，其花柱之總酚類化合物、可溶性蛋白及總游離胺基酸含量皆高於不親和性的墨西哥黃色種；經自交授粉10分鐘後，‘台農一號’百香果花柱之過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)及抗壞血

酸過氧化物酶(APX)活性皆下降，其中CAT活性則在自花授粉60分鐘有增加的趨勢，經槲皮素處理後授粉花柱，其內含POD活性無明顯變化，但CAT活性下降而APX活性增加；墨西哥黃色種百香果柱頭授粉後10分鐘，無論是否經槲皮素處理，其CAT活性皆增加，但APX活性則是授粉後先下降而後再上升，推測此些反應與細胞程序性凋亡有關。切除墨西哥黃色種百香果柱頭頂端細胞後行自花授粉，可獲得成熟果實及種子，此些種子發芽長成植株於田間栽培開花後，再行切柱處理同樣可獲得自交種子，顯示此技術為克服百香果自交不親和障礙的可行性策略。本研究建立之‘台農一號’百香果組織培養大量繁殖系統可解決種苗短缺之問題，亦為探討芳香族細

胞分裂素在百香果植體代謝途徑的良好系統；切柱處理獲得之後代則提供了育種篩選及遺傳特性研究之材料，本研究成果在產業發展及學術研究皆可供其參考應用。