植物试管苗移栽技术
2010-08-15邱金梅
邱金梅
(北京林业大学园林学院,北京 100083)
试管苗在恒温、高湿、弱光、异氧等特殊环境下增殖与生长,其形态、解剖和生理特性与温室和大田生长的植株不同,为了适应移栽后的较低湿度以及较高光照度并进行自养,必须要有一个逐步锻炼和适应的过程。目前,国内关于试管苗的报道和研究比较多,但真正应用于大规模工厂化生产的还不多,试管苗移栽成活率低是主要原因之一。应从环境控制、培育壮苗、炼苗、移栽基质、温湿管理和丛枝菌根应用等方面来提高试管苗的移栽成活率。
1 培育瓶生壮苗
不同植物组培苗,是经过不同程序、不同培养基、不同继代次数及不同发生方式而来的。健壮苗要求根与茎的维管束相连通,不是从愈伤组织中间发生,而是从茎木质部上发生的。同时不仅要求植株根系粗壮,还要求有较多的不定根,以扩大根系的吸收面积,增强根系的吸收功能,提高移栽成活率。根不宜太长,以不在培养容器内绕弯为好,根尖的颜色应为细胞分裂旺盛的黄白色。在作生根培养时,切下的嫩茎长度以2~3 cm为宜。茎部粗壮、生命力强的生根幼苗移栽后成活率高,而对于丛生状的、细弱的组培苗生根移栽后,由于茎部细弱,失水快,极易萎蔫,成活率大大降低。为了防止瓶苗徒长变高变细,可以在培养基中加入B9、矮壮素、多效唑等植物生长调节剂来提高瓶苗的品质,进而提高移栽的成活率。
2 移栽容器及基质的选择
通常用穴盘移栽来进行组培苗的过渡,根据幼苗的大小选择不同的穴盘,如128穴、72穴等。穴盘移栽的优点在于每株幼苗处于一个相对独立的空间,如果发生病害,则不会快速蔓延到旁边,引起其他植株的死亡。要使试管苗大量种植成活,移栽基质也是一个很重要的方面。一般而言,基质的选择要有利于疏松透气,同时有适宜的保水性,容易灭菌处理,不利于杂菌滋生等。常用的基质有粗粒状的蛭石、珍珠岩、粗沙、炉灰渣、谷壳、腐殖土等,根据植物种类特性,将他们以一定的比例混合应用。陈宗礼等[1]研究了狗头枣组培苗试管外生根,认为蛭石的透气性、保水性都较好,既可以满足基部的吸水要求,又不会因湿度过大导致腐烂而死苗,生根率达到70.5%,生根多且根系发育完整而健壮。牡丹根系不耐积水,因此对移栽基质的透气性要求高。孔祥生等[2]试验表明,在15~20℃条件下,用腐殖土(经高压灭菌)作基质,其移栽成活率(48%)可比蛭石作基质提高33%,并且在腐殖土中,移栽苗的生长也比较健壮。王树芝等[3]对冬青苦丁茶树进行组织培养研究发现,试管苗在1/2MT+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L IBA培养基上短时间培养后,蛭石上扦插发根,较容易移栽成活。试管苗原来的环境是无菌的,出瓶种植环境难以保持完全无菌,但应尽量减少杂菌大量滋生。因此,将移栽基质用杀菌剂或高温高压灭菌,同时可以喷一定浓度的杀菌剂如百菌清、多菌灵等,浓度在800~1 000倍,以有效的保护幼苗。
3 炼苗
试管苗的炼苗方式主要有两种,即有闭瓶炼苗若干天再开瓶炼苗几天或者闭瓶炼苗若干天后移栽。充分炼苗,促进茎叶保护组织的发生和气孔功能的恢复。试管苗在室内生根达到一定高度后,可移到室外温室炼苗,开始可盖两层遮光率70%~90%的遮阳网,一周后只盖一层,早晚及阴雨天可不盖,避免中午强光直射。一般炼苗15 d(夏季)和30 d(冬季),叶色浓绿,形成蜡质层后就可移栽到温室,光照强度要逐渐增强。一般情况下,初始光线应为日光的1/10,其后每3 d增加10%,经过10~30 d炼苗即可栽入田间,但一定要避免中午的强光。湿度按开始3 d饱和湿度,其后每2~3 d降低5%~8%,直到与大气相同。炼苗时间的长短对生根苗移栽成活有一定的影响,适当延长炼苗时间可以提高移栽成活率[4]。
4 环境条件控制
环境条件对移栽有重要影响,在温室的环境与大田环境条件接近的情况下,移栽易成活,其中光照、湿度和温度等是重要因子。试管苗出瓶后要靠自己进行光合作用维持生存,因此光照不能太弱,以强度较高的漫射光为好,随苗的壮弱、喜光或喜阴、种植成活的程度而定。光线过强,会使叶绿素受到破坏,引起叶片失绿、发黄或发白,使小苗成活延缓。过强的光线还能刺激蒸腾作用加强,使水分平衡的矛盾更加尖锐,容易引起大量死苗。
同时,小苗在种植过程中温度要适宜。如果温度过高,会使水分失衡,细菌更易滋生,而且蒸腾作用加强,不利于组培苗的快速缓苗;如果温度过低,则生长减弱或停滞,使缓苗期加长且成活率降低。一般介质温度略高于空气温度2~3℃,有利于生根和促进根系发育,提高成活率。试管苗移栽后适宜温度一般为16~20℃,温度升高成活率降低,超过22℃,成活率则显著下降。孔祥生等[2]移栽试验表明:较低温度有利于移栽成活,在15~20℃条件下,以蛭石为移栽基质,其移栽成活率(36%)比25~30℃条件下(8%)提高3.5倍。陈宗礼等[1]发现,移栽初期空气湿度要大,尤其是刚刚入盘的试管苗,特别容易萎蔫,对空气湿度的要求较为苛刻,红枣在相对湿度为60%~65%时移栽苗几乎无成活,在空气湿度85%~95%维持30 d时成活率高达97.5%。冯谦等[4]认为,河北杨在相对湿度为60%~65%时移栽苗无成活,在空气湿度85%~95%维持30 d时成活率高达98.3%。此外,利用喷蒸腾抑制剂,同样可以提高移栽成活率。通过提高周围的空气湿度,降低基质中的水分含量,叶面的蒸腾减少,尽量接近培养瓶中的条件,这样小苗才能始终保持挺拔的姿态。另外管理过程中不要浇水过多,以利于根系的呼吸,有助于生根成活。
5 养护管理
组培苗从无菌异养培养,转入到温度高、湿度小的自养环境中,由于组织幼嫩,易滋生杂菌,造成苗霉烂或根茎处腐烂而死亡。因此,在整个生长期,每间隔7~10 d轮换喷1次杀菌剂,如多菌灵、百菌清、甲基托布津等预防病菌危害。用0.1%多菌灵洗根并在种植后用它来浇透水,以清除杂菌对首次移栽幼苗的危害,这对提高成活率有显著的效果。组培苗首次移栽1周后,可施些稀薄的肥水,视苗大小,浓度逐渐由0.1%提高到0.3%左右,也可用1/2的MS大量元素的水溶液作为追肥,以加快组培苗的生长与成活[5]。
6 丛枝菌根真菌的应用
目前,离体组织培养已逐渐成为一些经济作物、林木和果树的主要繁殖形式。在这种形式的种苗繁育过程中,由于前期(指个体增殖阶段,包括愈伤组织的培养,芽、根的诱导)是在无菌条件下进行的,因而种苗与菌根真菌接触的机会大为减少,甚至到了后期(指苗圃驯化培育阶段)也还常常得不到菌根真菌的帮助,导致苗木生长状况较差,抵抗力较弱,成活率较低。因此,尽早对组培苗进行高效菌根真菌的人工接种,实现菌根化,是培育壮苗的重要途径之一[6]。接种AM真菌可克服组培苗生长缓慢,在田间适应力差的不足,缩短缓苗期。接种AM真菌还可抑制组培苗在未消毒土壤中被土传病原菌侵染[7]。所以菌根化脱毒苗将成为种苗生产的发展趋势。
国内外在研究植物组培苗的AM真菌接种效应时,接种时机主要集中于试管苗生根阶段、出瓶后驯化移栽初期和驯化结束后3个时期。但多数研究认为在后两个时期,尤其是组培苗驯化结束后接种丛枝菌根真菌,对试管苗的生长发育与养分吸收产生积极的促进作用;对加快组培苗驯化进程、提高组培苗移栽成活率和抗病能力、减轻环境胁迫等方面也起到了积极作用。
郭秀珍等[8]的试验结果显示,移栽时,对葡萄组培苗进行VA菌根真菌的人工接种,能显著促进其植株的生长。Vidal等[9]的研究结果表明,在驯化阶段,鳄梨微繁苗一般生长较慢,但若在试管苗开始转人驯化培养时,及时接种菌根真菌,可使幼苗形成良好的根系统,促进根、茎生长,提高根茎比,增加植物组织中N、P、K素的含量,并有助于植株抵抗移栽时所受的胁迫。Fortuna等[10]在红叶李组培苗的菌根真菌接种效应的研究中发现,在驯化开始的6周内,菌根幼苗与非菌根幼苗的生长并无差异,但与未经接种处理的幼苗相比,AM真菌对植株根系形态产生很大影响;此后,菌根真菌接种在幼苗驯化与生长发育过程中的重要作用逐步显现出来:菌根植株茎尖顶端生长较早恢复,在驯化结束时,菌根植株的高生长量与生物量均有显著的提高。李敏等[11]在对芋组培苗进行移栽时,接种AM真菌,发现其能提高移栽成活率和叶片光和效率。任萌圃等[12]在几种丛枝菌根真菌对金叶连翘组培苗移栽后成活率和生长的影响的研究中发现,接种丛枝菌根真菌能够明显促进金叶连翘组培苗移栽后的生长,但对其移栽成活率的影响不显著;不同菌种间、同一菌种不同菌株间的接种效果均存在显著差异。郭绍霞[13]选择4种分布最广的AM真菌,进行牡丹菌根化苗的培养,研究发现AM真菌对牡丹种子萌发没有影响;对实生苗的生长有明显的促进作用,可以改善根系结构,促进侧根萌发。同时丛枝菌根还能促进牡丹实生苗对N、P、K、Zn和Mn等矿质元素的吸收,并能促进一年生实生苗对Fe的吸收。目前丛枝菌根真菌在园艺植物组培苗移栽中的作用还有待下一步的深入研究。
7 小结
近年来,利用组织培养技术繁殖、培育优质园艺植物苗木,繁殖系数大,速度快,可进行周年生产。其中驯化移栽是组培技术中极为重要的一环,它直接关系到组培苗能否应用于生产,是否能获得效益的关键。因此,一方面要综合考虑各个影响因子,并进一步深入研究环境、植物、菌根之间的互作关系;另一面要精细管理和养护,不断提高和完善移栽技术,提高炼苗效率,为苗木大规模生产和实践提供技术和支持。
[1]陈宗礼,延志强,薛 皓,等.红枣组培苗优化配套移栽技术的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2001,29(4):63-69.
[2]孔祥生,张妙霞.牡丹离体快繁技术研究[J].北方园艺,1998,3(4):87-89.
[3]王树芝,刘德华,刘 黎,等.冬青苦丁茶树组织培养的研究[J].湖南农业科学,2009,(2):131-133.
[4]冯 谦,魏德胜,虎 敏,等.河北杨组培苗优化配套移栽技术研究[J].东北林业大学学报,2003,31(5):7-9.
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[12]任萌圃,李 青,王幼珊,等.几种丛枝菌根真菌对金叶连翘组培苗生长的影响[J].北京林业大学学报,2004,26(6):66-70.
[13]郭绍霞.牡丹AM真菌资源调查与菌根化苗培养研究 [D].北京:北京林业大学,2004.