天然笃斯越桔优异种质选择及苗木规模化生产技术1)

兰士波

(黑龙江省林业科学研究所经济林研究室,哈尔滨 150081)

笃斯越桔(Vaccinium uliginosumLinn.)为杜鹃花科(Ericaceae)、越桔属的一种野生珍贵果类之一,果肉细腻,酸甜适口,营养丰富,具有较高的经济价值和广阔的发展前景。全世界越桔属植物400余种,中国91个种、28个变种,广泛分布于东北和西南地区,黑龙江省分布4种2变种1变型[1-4],具有野生集中分布的特点。笃斯越桔喜光、耐水湿,对水分要求严格,抗涝和抗寒能力极强,适宜腐殖质丰富的强酸性土壤。在光照充足的空旷地、林缘或疏林下生长茂盛;在水湿沼泽地,生长季内始终处于积水状态,若萌芽期、开花期和果实开始膨大期水分不足直接影响结实量,严重干旱导致绝产。

笔者利用笃斯越桔极强的抗寒性和抗涝性,在天然群体果实性状变异分析的基础上[5],系统进行林分类型间植株生长、单株结实量的对比分析与综合评价,选育出极具培养价值的优异种质,并创新提出组织培养规模化苗木繁育的关键技术,为种质资源的遗传改良和优异种质的创新利用提供科技支撑与示范。

1 试验地自然概况

试验地选设在大兴安岭笃斯越桔天然群体内,包括:加格达奇、新林、呼玛、呼中、劲涛、塔河及漠河等7个群体(表1)。该区域地势呈北宽南窄之势,北部和西部起源于额尔纳河,西南与海拉尔台地相接,南至阿尔山五叉沟,东向嫩江平原过渡,东北以黑龙江为界。气候属寒温带季风气候,冬季漫长少雪,春、秋和夏季短暂,温差较大。平均气温-4.9℃,极端低温-47℃,1月份平均气温-25.5℃,7月份平均气温20℃,降水量400～500mm,多集中于5～8月份,约占全年降雨量70%以上,相对湿度70%,日照时数2 600h,≥10℃的年有效积温1655.21℃,无霜期80～120d。土壤类型包括:棕色针叶林土、灰色森林土、河滩森林土、草甸土和沼泽土,以棕色针叶林土为主。

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2 试验材料和统计分析方法

2.1 试验材料

在不同林分类型的天然群体内分别设置5块1 000m2的固定标准地,对其果实性状进行变异分析和综合评价,广泛开展优异群体选择。同时,选择结实量高、果实饱满、生长势较强的优良单株,收集顶芽或腋芽饱满的健壮休眠枝条作为组织培养的外植体。

2.2 统计分析方法

数据处理分析包括:方差分析、LSR检验、T检验等,其中:方差分析、LSR检验采用SPSS13.0的General Linear Model中的Univariate软件,T检验采用SPSS13.0的Compare Means中的Independent-Samples Test软件[6]。

方差分析采用Yijk=μ+Bi+Fj+BFij+ε ijk线性固定模型,式中:Yijk为第i个区组第 j个家系的第 k个观测值;μ为总体平均值;Bi为区组;Fj为家系;BFij为家系与区组间的交互作用;ε ijk为误差。

3 试验结果与分析

3.1 天然笃斯越桔优异种质选择技术

3.1.1 林分类型间植株生长及果实性状对比分析

林分类型间笃斯越桔的植株生长、果实类型、果实大小、单株结实量及结实特性存在一定差异,为系统开展天然笃斯越桔优异种质选择,分别测定7个群体5种林分类型的植株生长、果实类型、结实量及结实特性(表2)。其中:A、白桦+柴桦+柳树+笃斯越桔+杜香;B、白桦+柳树+笃斯越桔;C、白桦+赤杨+柴桦+柳树+笃斯越桔+越桔+杜香;D、柴桦+杜鹃+笃斯越桔+越桔+杜香;E、笃斯越桔甸子。

表2 林分类型间笃斯越桔植株高生长及果实性状表现

续表2

测定结果表明:“白桦+柴桦+柳树+笃斯越桔+杜香”及“白桦+柳树+笃斯越桔”林分类型内的笃斯越桔植株较高,分别为67.14cm和85.57cm,且树姿开张,每果穗含果实2～5粒,产量较高,单株结实量分别为18.0g和26.0g。果实蓝色,具长形、椭圆形、扁平形、圆形和梨形等5种果实类型,以球形果植株结实量最高,其次为长形果植株。“笃斯越桔甸子”上的植株矮化,平均高仅50.30cm,单株结实量最少(14.50g),遗传改良价值较低。“白桦+赤杨+柴桦+柳树+笃斯越桔+越桔+杜香”林分类型内的笃斯越桔植株矮化,平均高 48.7cm,且树姿开张,单株结实量最高(90.0g),每果穗含5粒果实,深蓝色,仅球形1种果实类型。“柴桦+杜鹃+笃斯越桔+越桔+杜香”林分类型内的笃斯越桔植株平均高58.0cm,单株结实量19.33g,每果穗仅含2粒果实。

3.1.2 林分类型间植株高与单株产量变异分析

为度量4种林分类型间笃斯越桔株丛高、单株产量的差异,分别对其进行方差分析(表3),统计出各变量平方和、自由度、均方、确切F值及F检验显著性概率。结果表明:2个性状显著概率均小于0.01,林分类型间的株丛高、单株产量均具极显著差异,显著性概率在0.000～0.009之间。同时,在此基础上,对株丛高、单株产量进行多重比较(表4)。

表3 林分类型间笃斯越桔株丛高、单株结实量方差分析结果

表4 林分类型间笃斯越桔株丛高、单株结实量多重比较结果

方差分析结果(表3)表明:林分类型对笃斯越桔株丛高、单株结实量具有一定影响,相同林分类型内笃斯越桔的株丛高、单株结实量差异较小,林分类型间的株丛高、单株结实量差异极显著。多重比较结果(表4)表明:4种林分类型的株丛高由大至小的排列顺序为B→A→D→C,单株结实量由小及大的顺序为D→A→B→C。由此可见,林分类型C内笃斯越桔单株结实量最高(88.2962g),且植株趋于矮化(59.87cm),果实球形、深蓝色。

3.1.3 果实类型间体笃斯越桔果实性状变异分析

天然笃斯越桔果实可划分为长形、椭圆形、扁平形、圆形和梨形5种类型,以球形果和长形果居多。果实类型间果实的大小存在显著差异,果实最大直径达2.0cm,最小仅0.6cm;果实纵径、横径及纵横比3个性状变异及方差分析结果(表5、表6)表明:果实类型间纵径和横径2个性状变异较大,达到差异显著水平,变异幅度分别在0.06%～0.93%、0.32%～2.80%范围内;纵径与横径的比值变异较小,变异幅度 0.87%～1.65%。相同果实类型的纵径与横径2个性状变异较小,仅扁平形果实的纵径和长形果实的横径变异较大,变异系数分别为0.93%、2.80%。果实类型间果实的风味差异明显,圆形果实酸甜,风味最佳,极具开发利用价值。

表5 果实类型间果实性状变异分析结果

表6 果实类型间果实性状方差分析结果

3.2 笃斯越桔优异种质组织培养苗木繁育关键技术

无性繁殖未经两性细胞受精过程,后代能保持原始亲本的性状和特性,表现出无性繁殖下的遗传稳定性,具有获取最大遗传增益的能力[7]。组织培养繁殖不受季节限制,以此方式获得的笃斯越桔植株较常规扦插苗基部的分枝数量提高2～3倍,且光合面积增加,花芽量增多,单株结实量较高,为笃斯越桔优异种质规模化生产的重要途径[8-9]。

3.2.1 外植体采集和灭菌技术。选取顶芽或腋芽饱满的健壮休眠枝条,剪除基部较老和顶梢细弱部分,在20～25℃温度范围内,用清水浸泡催芽,且清水喷雾2～3 N/d。然后,剪取1.0～2.0cm长带芽茎段,清水反复冲洗后,在超净工作台上用0.1%HgCl2溶液表面灭菌3min,置无菌水中浸泡40～60min。

3.2.2 培养条件控制。在笃斯越桔组织培养所需培养基中均加入20g/L蔗糖和6g/L日产琼脂粉,培养条件严格控制在:酸碱度pH5.8,白天温度25±1℃,夜间温度20±1℃,光照强度2 000 lx,光照时间12h/d。

3.2.3 侧芽萌发生长诱导及增殖培养技术。以Ca(NO3)2◦4H2O、KNO3代替原WPM 培养基中K2SO4、CaCI2,在无菌条件下,将单芽茎段接种于改良WPM(改良)+ZT 0.5mg/L培养基上诱导侧芽萌发生长,约10d侧芽开始萌动,15d节间伸长,小叶展开。剪切具1个腋芽的茎段,待腋芽伸长后,转接入WPM(改良)+6-BA 1.0mg/L+ZT 1.0mg/L上增殖培养25d,其中:6-BA为6-苄基腺嘌呤,ZT为玉米素。

3.2.4 试管苗生根培养与温室驯化技术。剪取高2.0cm的单芽茎段,转接于 1/2 WPM(改良)+IBA 0.1mg/L培养基上生根培养。在培养室中,转移经20d暗处理的试管苗至弱光条件下,培养35～40d后,移栽生根植株或未生根新梢到草炭土∶河沙=1∶1的基质上,用塑料封闭保湿40d。弱小植株恢复健壮生长后开始通风,且每天喷雾数次,间隔 15d浇灌 1次0.5%FeSO4溶液。

4 结论与讨论

4.1 通过对天然群体笃斯越桔株丛高、单株结实量及果实性状变异程度的测定和分析,确定“白桦+赤杨+柴桦+柳树+笃斯越桔+越桔+杜香”、“白桦+柴桦+柳树+笃斯越桔+杜香”及“白桦+柳树+笃斯越桔”林分类型内的笃斯越桔为优良群体。综合考虑植株生长、单株产量、果实类型及果实性状变异程度,初步认定:生长在“白桦+赤杨+柴桦+柳树+笃斯越桔+越桔+杜香”林分类型内的笃斯越桔为优异种质,其单株结实量最高,且植株趋于矮化,树姿开张,果实球形、深蓝色。

4.2 采取组织培养无性繁殖技术能保持原始亲本的优良遗传品质,而且不受季节限制,为笃斯越桔优异种质规模化生产的重要途径。笃斯越桔侧芽萌发生长诱导、增殖培养及生根培养的适宜培养基分别为WPM(改良)+ZT 0.5mg/L、WPM(改良)+6-BA1.0mg/L+ZT1.0mg/L、1/2WPM(改良)+IBA0.1mg/L。在所需培养基中均加入20g/L蔗糖和6g/L日产琼脂粉,培养条件严格控制在:酸碱度 pH5.8,白天温度25±1℃,夜间温度 20±1℃,光照强度2 000 lx,光照时间12h/d。

[1]郑万钧.中国树木志[M].北京:中国林业出版社,1983.

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[9]罗旭,朴善阳,陈汉江.笃斯越桔的扦插技术研究[J].林业科技,2006,31(3):8-10.