《South African Journal of Botany》：Assessment of genetic uniformity, nutritional value, and phytochemical content of the micropropagated
Pachyrhizus erosus L
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本研究建立了马铃薯豆（Pachyrizhus erosus）高效微繁殖体系，利用axenic cotyledonary node外植体在MS+3.0 mg/L meta-Topolin培养基上6周内获得12.0个再生 shoots，经扩繁后12周总计获得约400个可生根植株，73.33%成功生根，85%植株通过ISSR和ICP-OES检测确认遗传一致性和营养/药用成分稳定性，成功应用于田间种植。
沙希坎塔·贝赫拉（Shashikanta Behera）| 曼玛塔·奈克（Mamta Naik）| 库玛丽·莫纳丽莎（Kumari Monalisa）| 苏奇斯米塔·萨胡（Suchismita Sahoo）| 苏巴什里·普里亚达拉西尼（Subhashree Priyadarsini）| 普拉萨anta·库马尔·塞纳帕蒂（Prasanta Kumar Senapati）| 普拉迪普·库马尔·奈克（Pradeep Kumar Naik）| 索门德拉·库马尔·奈克（Soumendra Kumar Naik）
印度奥里萨邦卡塔克市拉文肖大学（Ravenshaw University, Cuttack, Odisha）植物学系，邮编753003
摘要
Pachyrizhus erosus L. 是豆科（Fabaceae）中一种重要的块茎作物。除了具有药用价值外，这种植物主要以其可食用的块茎而闻名。传统的通过种子和块茎进行P. erosus繁殖的方法受到种子活力低、结籽导致块茎发育不良以及块茎繁殖成本高的限制。在这种情况下，微繁殖是一种替代方法，可以全年大量生产植株以供利用。因此，本研究旨在利用无菌子叶节和芽尖外植体开发一种快速高效的P. erosus微繁殖方案。在测试的两种外植体中，添加了3.0 mg/L meta-Topolin的Murashige和Skoog培养基上，无菌子叶节外植体在六周培养后产生了最多的芽（12.0个）。为了增加芽的数量，从子叶节再生的芽上切下的in vitro节外植体被培养在相同成分的新培养基上以再生更多芽。每个节外植体在六周培养后大约产生11个芽。因此，总共从一个外植体在十二周内获得了约400个芽。大约73.33%的这些in vitro芽在添加了3.0 mg/L吲哚-3-丁酸的半浓度MS培养基上生根。微繁殖的植株（85%）成功适应了田间环境。ISSR引物显示微繁殖植株具有遗传一致性。ICP-OES分析证实了两种类型植株块茎中存在不同的元素（K、S、Ca、Mn、Fe、P、Ni、Cu和Zn）。最后，光谱分析也证实了微繁殖植株的植物化学成分的一致性。该方案有助于P. erosus的大规模生产以及转化研究。
引言
Pachyrizhus erosus L. 是豆科（Fabaceae）中一种重要的块茎作物，通常被称为土豆豆或山药豆（Pati等人，2020年）。这种植物原产于亚马逊地区和墨西哥的半干旱地区（Sorensen，1996年）；然而，现在它在全球多个地区都有种植，包括中国、印度、南美洲、东非和加勒比群岛（Price等人，2017年）。在印度，它主要在比哈尔邦、西孟加拉邦、阿萨姆邦、奥里萨邦和北方邦等地种植（Chaudhary等人，2015年）。P. erosus的嫩块茎可以作为根果和蔬菜或水果沙拉食用（Kishore等人，2024年；Gupta等人，2003年）。此外，其块茎还用于制作泡菜、酸辣酱和汤（Kumar等人，2024年；Chaudhury等人，2015年）。这种植物的块茎富含淀粉、糖分和膳食纤维，是维生素的良好来源，包括抗坏血酸、叶酸、吡哆醇、泛酸、烟酸、核黄素和硫胺素。它含有高水平的钾、中等水平的钙和铁，以及非常低的钠、饱和脂肪和胆固醇含量（Bhanja等人，2023年；Jaiswal等人，2022年；Pati等人，2021年；Noman等人，2007年）。除了营养价值外，P. erosus还被用于治疗多种疾病，包括胃肠道疾病、皮肤刺激、发烧、心血管问题、高血压和脂肪肝（Lee等人，2023年；Laovachirasuwan和Phadungkit，2023年；Santoso等人，2020年）。这种植物还具有多种药理活性，包括抗氧化、抗癌、抗糖尿病、抗抑郁、抗真菌、抗病毒、抗炎和心脏保护作用（Bhanja等人，2023年；Lee等人，2023年；Jaiswal等人，2022年）。此外，P. erosus块茎提取物还用于化妆品行业，用于制作美白霜、紧致粉和保湿产品（Primiani，2015年；Lukitaningsih和Holzgrabe，2013年）。P. erosus传统上主要通过种子繁殖。然而，在某些情况下也使用块茎进行繁殖（Chaudhury等人，2015年）。种子发芽率和活力会随时间下降（Obisesan等人，2021年；Sorensen，1996年）。同时，如果允许植株结籽，会产生小块茎，这会影响农民的经济效益。通过块茎繁殖也被认为成本较高（Behera等人，2012年）。因此，P. erosus的传统繁殖系统在提供足够的健康种植材料以满足农民需求方面存在问题。这一问题可以通过植物组织培养技术解决，这种方法已在许多植物物种中得到验证（Dolker等人，2023年）。相比之下，关于P. erosus的in vitro研究很少，仅有一些使用腋芽（Forbes和Duncan，1990年）和从in vitro幼苗中提取的节外植体的报道（Obisesan等人，2021年）。鉴于这些情况，本研究旨在利用无菌子叶节和芽尖外植体开发一种高效快速的in vitro植物繁殖方案。此外，还分析了微繁殖植株的遗传一致性、营养价值和植物化学成分，并与母株进行了比较，以完善该方案。
植物材料采集与表面消毒
从印度奥里萨邦布尔拉市Jyoti Vihar的桑巴尔普尔大学（Sambalpur University）生物技术和生物信息学系的药用植物园收集了P. erosus的成熟豆荚。将种子从豆荚中分离出来并在阳光下晾干。这些种子储存在密封容器中，置于黑暗条件下室温下保存，用于in vitro发芽实验。
P. erosus种子在流动自来水下冲洗15分钟，然后用1.0%（v/v）液体洗涤剂预处理
种子发芽
表面消毒后的种子在不同培养基上培养，如不含植物生长调节剂的? MS培养基和添加了GA3的MS培养基，以进行P. erosus种子的in vitro发芽实验（表1）。种子在所有测试的培养基上都发芽了。然而，种子发芽的百分比以及发芽所需的时间各不相同。大约66.66%的种子在? MS培养基上11天内发芽。而在MS培养基上，60%的种子在12天内发芽
讨论
块茎作物因多种原因而重要，如食物、饲料和药物。P. erosus就是这样一种因其食用价值和药用价值而受到重视的块茎作物。仅依靠传统的种植方法不足以实现大规模生产以满足对该作物的需求（Obisesan等人，2021年）。在这种情况下，植物组织培养可以克服P. erosus传统繁殖的局限性，并提供一个有前景的解决方案
结论
本研究报道了一种使用无菌子叶节的P. erosus高效可靠的微繁殖方案。利用该方案，从单个外植体在十二周内获得了约400个芽。随后的生根和适应程序产生了约240株可移栽到田间的植株。随机选取的十二株田间建立的植株进行了遗传一致性、营养价值和植物化学稳定性研究，表明它们具有克隆特性
作者贡献声明
沙希坎塔·贝赫拉（Shashikanta Behera）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、调查、数据管理、概念构思。曼玛塔·奈克（Mamta Naik）：撰写——审稿与编辑、调查。库玛丽·莫纳丽莎（Kumari Monalisa）：撰写——审稿与编辑、调查、正式分析。苏奇斯米塔·萨胡（Suchismita Sahoo）：撰写——初稿撰写、正式分析。苏巴什里·普里亚达拉西尼（Subhashree Priyadarsini）：撰写——审稿与编辑。普拉萨anta·库马尔·塞纳帕蒂（Prasanta Kumar Senapati）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、正式分析。普拉迪普·库马尔·奈克（Pradeep Kumar Naik）：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
感谢印度科技部（DST）通过DST-FIST计划（SR/FST/LSI-017-2010）对卡塔克市拉文肖大学（Ravenshaw University）植物学系的财政支持。同时感谢奥里萨邦政府通过世界银行资助的天然产物和治疗中心（OHEPEE）、桑巴尔普尔大学生物技术系（Sambalpur University）以及拉文肖大学植物学系的环境与公共卫生卓越中心（Center of Excellence in Environment and Public Health）的支持。
