稀土对川中岛白桃组织培养的影响研究

张秋梅

(山西省晋城市泽州县林业局,山西晋城048000)

1 引言

稀土是稀有金属元素的一类,它并非植物的必要元素,既不参与植物结构组成,也不作为营养贮藏成分,但稀土能通过对植物生长发育一系列反应过程的调节和影响,表现出类似植物激素的生理功能[1]。稀土元素对植物的生理作用有促进生根发芽,提高出苗率和移栽成活率;加快出叶速度,增加叶面积和叶绿素含量,因而能提高光合效率,增加干物质的积累;促进根系发达,增加作物对N、P、K等营养元素的吸收,提高作物的营养水平。国内外有关稀土元素在农作物和园艺作物中的应用及其对作物生长发育、生理生化效应的研究认为,使用一定浓度的稀土元素,可以促进作物的新陈代谢活动,促进种子萌发、植株生长,利于作物对营养物质的吸收和叶绿素的合成[2～4]。尽管有关稀土元素在农作物生产方面的研究报道很多,但主要是在农作物栽培方面的应用[5～6],而将稀土元素应用于桃组织培养快繁,以及对组培苗的生长发育和生理作用的相关报道还较少。因此,深入研究稀土元素与桃组织培养之间的相互作用和相互影响,为进一步了解稀土元素与植物之间的生理作用提供了理论和技术基础。

2 材料和方法

2.1 外植体材料

本实验选取从日本引进的“川中岛白”的桃品种的1年生嫩枝的活动芽以及“川中岛白”1年生枝条的冬季休眠芽作为实验材料。采用由茎段外植体培养所获得的组培苗叶片为诱导叶片愈伤组织的外植体材料。

2.2 实验方法

2.2.1 茎段培养

“川中岛白”组培苗培养在M S培养基上附加6-BA 0.5m g◦L-1+NAA 0.1mg◦L-1,在培养基中分别添加复合硝酸稀土(RENO3)和硝酸镧 La(NO3)3的浓度为0、7、17、27、37 和47mg ◦L-1,测定经不同浓度复合硝酸稀土和硝酸镧的浓度处理下的“川中岛白”组培苗单株鲜重、苗高和组培苗叶片的叶绿素含量。

2.2.2 叶绿素含量测定方法

称取剪碎的新鲜样品0.2g,加入无水乙醇-丙酮混合液(无水乙醇：丙酮=1∶1)25m L,摇匀,静置24h。把叶绿体色素提取液倒入比色杯内,用722S可见光光度计在波长645nm和663nm下分别测定光密度,读出数值,测量时以无水乙醇：丙酮=1∶1的混合液为空白对照。整个提取过程在低光强下进行以防止色素被破坏。

根据下面的公式计算总叶绿素含量：

总叶绿素含量(m g◦g-1)=

其中D 663,D 645分别是波长为663nm,645nm处的光密度值。V是提取液体积(m L),W是样品鲜重(g),计算出来的色素含量是叶片单位鲜重的含量[7～8]。

2.2.3 培养条件

本实验未经特殊说明,培养基均附加蔗糖30g◦L-1,琼脂7g◦L-1,pH 值为5.8,培养基装瓶后在121℃下湿热灭菌20m in,培养温度为25±1℃,光照强度为2 000～3 000lx,光照时间为16h/d。

2.2.4 数据处理

对实验所获得的数据,采用方差分析方法,所用统计分析软件为SAS 8.2。

2.3 实验结果与分析

2.3.1 稀土元素对“川中岛白”桃茎段生长的影响

本研究选取出芽数和出芽率较高的“川中岛白”组培苗,继代培养在培养基MS+BA 0.5mg◦L-1+NAA 0.1mg◦L-1上,在培养基中分别添加不同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧。培养20d后,观测经不同浓度复合硝酸稀土和硝酸镧处理下的“川中岛白”组培苗单株鲜重和苗高,结果见表1。

表1 RENO3和La(NO 3)3浓度对“川中岛白”组培苗单株鲜重和苗高的影响

由表1可知,在培养基中添加复合硝酸稀土和硝酸镧时,“川中岛白”组培苗的单株鲜重和苗高都比不添加复合硝酸稀土和硝酸镧的对照中高;相同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧处理时,“川中岛白”组培苗单株鲜重和苗高在复合硝酸稀土处理下均高于硝酸镧处理;在复合硝酸稀土和硝酸镧浓度为27m g◦L-1时,“川中岛白”组培苗的单株鲜重和苗高都比其他浓度处理时高,分别为2.33g、4.69cm和2.54g、6.59cm;方差分析结果表明,稀土元素对“川中岛白”培养组培苗单株鲜重的影响差异显著(F=11.91,p＜0.000 1);对单株苗高的影响差异显著(F=12.14,p＜0.000 1)。

由以上结果可以得出,复合硝酸稀土和硝酸镧的浓度在7～27mg◦L-1之间时,“川中岛白”组培苗的单株鲜重和苗高随着其浓度的升高而逐渐升高;复合硝酸稀土和硝酸镧的浓度在27～47mg◦L-1之间时,“川中岛白”组培苗的单株鲜重和苗高随着其浓度的升高而逐渐降低。这表明在培养基中添加不同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧,一定浓度范围内(7～27m g◦L-1)有利于“川中岛白”组培苗的单株鲜重的增加和组培苗的生长,明显的促进了“川中岛白”组培苗茎段的生长;但当添加的复合硝酸稀土和硝酸镧的浓度＞27mg◦L-1时,一定程度上抑制了植株的生长和发育,且植株生长不健壮,叶片发黄卷曲。

2.3.2 稀土元素对“川中岛白”组培苗叶片叶绿素含量的影响

将“川中岛白”组培苗在MS培养基上,附加6-BA 0.5m g◦L-1+NAA 0.1mg◦L-1,在培养基中分别添加复合硝酸稀土和硝酸镧的浓度为0、5、15、25、35、45m g◦L-1。处理 25d后,测定不同浓度复合硝酸稀土和硝酸镧处理下的“川中岛白”组培苗叶片的叶绿素含量。结果见表2。

表2 RENO3和 La(NO3)3浓度对“川中岛白”组培苗叶片叶绿素含量的影响

实验结果得知(表2),复合硝酸稀土和硝酸镧处理,都是当浓度为27m g◦L-1时“川中岛白”叶片叶绿素含量最高,分别为3.872和4.643mg◦g-1;相同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧处理下,复合硝酸稀土处理的“川中岛白”组培苗叶片叶绿素含量均高于硝酸镧处理;不同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧处理时“川中岛白”组培苗叶片叶绿素含量均高于对照即不添加任何稀土元素。方差分析结果表明,稀土元素对“川中岛白”继代培养组培苗叶绿素含量的影响达显著差异水平(F=15.67,p＜0.000 1)。

由以上结果得出,浓度范围为7～47mg◦L-1时,“川中岛白”组培苗叶片叶绿素含量随着复合硝酸稀土和硝酸镧浓度的升高叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势;这表明在培养基中添加不同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧,一定浓度范围内(7～27mg◦L-1)明显的促进了“川中岛白”组培苗叶片浓绿伸展,从而在一定程度上减少了“川中岛白”组培苗分化生长细弱、顶芽褐变和叶片黄化的现象,这与任红旭等[9]在枸杞组织培养研究中的结果相同。而且相同浓度条件下相比硝酸镧处理,复合硝酸稀土处理更能提高“川中岛白”组培苗叶片的叶绿素含量[10]。

3 结语

施用适当浓度的稀土元素能够促进植物对养分的吸收、转化和利用;稀土元素对植物的生长起一定的调节和刺激作用,是促进植物生长的有益元素;在适当浓度的稀土作用下,植物体内的生长素、赤酶素、细胞分裂素等激素的含量有不同程度的增加。本试验中在培养基中添加不同浓度的复合硝酸稀土和硝酸镧,浓度为7～27mg◦L-1时促进了“川中岛白”组培苗生长,提高了叶绿素含量,在一定程度上减少了苗细弱、顶芽褐死和叶片黄化的现象。但浓度过高将会抑制植株的生长,降低叶绿素含量。稀土元素能通过对植物生长发育一系列反应过程的调节和影响,表现出类似植物激素的生理功能[11],因此培养中稀土元素的种类和浓度对离体培养的作用应引起重视。目前稀土元素的应用主要是在农作物栽培方面,而在木本果树组织培养中的研究较少,今后的工作可以在已取得成果的基础上不断完善,这样更有利于了解稀土元素与植物之间的生理作用。

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