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葛藤的快速繁殖技术研究现状

2015-01-23高承芳张晓佩陈鑫珠董晓宁福建省农业科学院畜牧兽医研究所福州350013

中国草食动物科学 2015年4期
关键词:葛藤粉葛外植体

高承芳,张晓佩,陈鑫珠,董晓宁(福建省农业科学院畜牧兽医研究所,福州350013)

葛藤的快速繁殖技术研究现状

高承芳,张晓佩,陈鑫珠,董晓宁
(福建省农业科学院畜牧兽医研究所,福州350013)

葛藤作为一种优良豆科牧草,在生产中受种子硬实现象的影响,难以大量繁殖育苗。文章对葛藤种子繁殖、组织培养、无性繁殖等快速繁殖技术进行了综述,并对葛藤未来繁殖技术手段进行了前景展望,旨在为今后葛藤的快速繁殖提供理论依据。

葛藤;种子繁殖;组织培养;无性繁殖;展望

葛藤又名葛,俗称野葛,属豆科蝶形花亚科葛属一种多年生藤本植物。具有适应性强、产量高、品质优、适口性好等优良特性,同时具有较强的耐酸、耐旱与耐寒性等特点。是优质的水土保持型牧草,根系多,根茎发达,能坚固土壤。葛藤作为饲用植物,葛叶中氨基酸含量高,占全氮的16%[1-2],既可以放牧,也可用于青贮,饲喂猪、马、羊、兔等畜禽。

全世界有葛属植物近18种,主要分布在亚热带和温带地区;我国为葛属植物的分布中心,分布面积广,遗传资源丰富。但目前葛藤尚处于野生状态,有关优良品种选育方面的研究报道较少。由于葛藤的生长习性以及受季节与气候的影响较大,加之收种困难且种子硬实率高、自然繁殖率低等因素的影响,限制了该种的扩繁速度,不能在生产中大面积推广。因此,本文整理搜集一些不同地区葛藤的快速繁殖方式,旨在为葛藤的快速繁殖与发展提供理论依据。

1 种子繁殖

硬实种子的处理方法分物理法和生物法2类。其中物理方法有机械损伤、低温、高温处理、干湿交错处理、辐射和高压处理等。

1.1 机械处理

葛藤的种皮十分坚硬,硬实种皮的外表有一层较厚的、富有光泽的角质层,表面还有一层疏水的蜡质,硬实种皮内层还有一层木栓层,种子很难透水、透气,种子萌发,必须破坏种皮。研究发现,机械破除种皮简单、方便、快捷,但是效率低。用小刀在种脐背部划破后,种子发芽率仅49.1%,比对照无处理过的种子发芽率提高36.5%,而不同品种间差异较大,云南葛藤种子出苗率能达94%[3]。将沙和种子混合后放入袋中,锤打或用石碾后,擦破种皮,此方法简单、成本低、效果好,可在大田生产中种子量多的情况下应用[4]。

1.2 试剂浸种

用有机试剂浸泡葛藤种子,破除种皮硬实现象有显著成效。常用的试剂有浓硫酸、丙二醛、赤霉素、秋水仙碱等,另外也可以用自来水浸泡种子。利用浓硫酸浸种,可提高云南葛藤种子出苗率至70%,不同浓度的硫酸浸种时间不同,种子发芽率也不同。用浓硫酸浸种时间少于20min,对发芽率无影响;处理40min,种子发芽率达60%以上;浸种90 min,出苗率高于35%[5];处理120 min,发芽率达到72%。将去壳处理的种子置于室温下用500 mg/L的赤霉素溶液浸泡24 h后,粉葛当年生成熟种子的发芽率91.7%[6]。在25℃下,用0.04%秋水仙碱溶液浸种24 h以及用0.002%秋水仙碱溶液浸种18 h,可以诱导多倍体产生,但此种产量不高。用丙三醇处理种子1 h可有效提高发芽率。用甘油浸种和小刀刻伤种子,分别使发芽率提高到53%和49.1%;而用热水浸种后的种子发芽率最低,为35%[5]。

1.3 种子繁殖种子育苗繁殖的研究,主要集中在育苗和幼苗移栽,据报道后者更可靠。在苗床中播种,撒播量为5.5g/m2,阳光与水源充足的情况下进行育苗,可使发芽率有所提高,且播种80 d后幼苗可移栽。种子繁殖在北半球10月就可收获种子,10月下旬至11月下旬最好。葛藤种荚在11月下旬完全散落,越冬后的种子产量下降80%,笔者认为日本的葛藤品种如种户、兵库、常滑和爱知4月上旬就可收获种子。1950年,在援特金斯威尔,乔滴亚附近的石灰浸种的山坡最早发现了抗旱品种葛-23。袁鹏[7]首次利用粉葛试管苗的嫩芽作为包埋材料对人工种子进行了研究。结果表明:3%海藻酸钠在2%氯化钙中反应8~10min是粉葛人工种子的最佳制作条件,人工胚乳为MS1/2+IAA 0.5mg/L+蔗糖30 g/L的粉葛人工种子直接播种在MS1/2培养基上,人工种子的发芽率和生根率均为100%。

2 组织培养

2.1 外植体消毒

外植体消毒是组织培养成功与否的第一关键步骤。研究外植体不同消毒时间发现,用70%酒精消毒20 s,再用0.1%氯化汞消毒4min,消毒效果最好,存活率达75%。不同取材时间对外植体污染率的影响不同,有研究分别在4、5、6、8、10月采集外植体进行初代培养,发现4月份采集外植体较好,晴天比阴天取材的污染率低,而一天当中中午取材污染率最低。所以最佳外植体采集时间为4月份晴天15:00。粉葛种子消毒最好的方法是:先用75%酒精浸泡种子0.5min,再用0.1%升汞灭菌10min,可将污染控制在30%以内,种子吸水后再用0.1%升汞灭菌6min,可将污染率降低到15%,存活率达79%[6]。

2.2 培养基的选择

葛藤组织培养的研究相对较少,多集中在茎、幼叶愈伤组织的诱导[8]。王义强等[9]报道了不同激素组合对葛藤愈伤组织诱导及茎分化的影响,愈伤组织诱导率分化率都偏低,参考施和平[10]的方法,对葛藤茎段及叶柄进行愈伤组织的诱导,但诱导率极低,愈伤组织还易褐化。张雅琼等[11]认为幼嫩茎尖分生细胞,代谢活性很高,不易受微生物侵染,且茎尖分生组织带有叶原基,较易诱导愈伤组织。陈刚等[12]对野葛愈伤组织培养的适宜条件的研究结果表明:野葛的根、茎、叶、子叶外植体均能在MS +CPPU 0.5mg/L的培养基上诱导愈伤组织,适宜的外植体材料是子叶和叶,根的愈伤组织诱导率最低。李铃等[13]对三裂叶野葛愈伤组织形成的研究表明:三裂叶野葛无菌苗器官在MS+NAA1+2,4,5-T1培养基上培养皆能形成愈伤组织,以子叶的诱导频率最高。B5+2,4-D1 +NAA 0.1+CH 300为愈伤组织继代培养的最适培养基。

根据研究者对野葛组织培养体系的研究,可总结如下:葛根的茎类、叶片是诱导愈伤的良好外植体,而根部不适合作为诱导愈伤的外植体;愈伤和丛生芽的诱导均采用MS培养基作为基本培养基(pH=5.8),生根培养基则采用1/2MS培养基(pH=5.8);培养条件为光照强度2 000 LX;光照周期14 h光/10 h暗;温度25℃;选用的激素均为6-BA、2,4-D、NAA;其中较高浓度的2,4-D可以促进细胞脱分化形成愈伤组织,6-BA和NAA浓度的相对比例对试管苗的生长和繁殖起着关键性作用,其比例低则促进试管苗生植株长高,其比例高则有利于丛生芽的形成。诱导芽分化的最佳浓度组合为1.0 mg/L BA+0.1mg/LNAA。用MS+BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L+琼脂5.5 g/L+蔗糖25 g/L能有效促进芽生根。用MS+BA 1.0mg/L+NAA 0.1mg/L+琼脂5.5 g/L+蔗糖25 g/L的培养基诱导丛生芽分化,有较高的诱导率[14]。

2.3 组织培养

目前,葛属作物的组织培养工作已有初步成效。于树宏等[15]和施和平[10]已通过不同的外植体诱导野葛愈伤组织培育出了野葛的再生植株,并分别得到野葛的愈伤组织和愈伤组织分化的最适培养基配方[6]。利用组织培养的生根率达94%。周堂英等[16]通过诱导粉葛叶片培育出了粉葛的再生植株,并诱导出粉葛多倍体变异。吴丽芳等[17]通过粉葛茎尖培育出组培苗。生根培养的最佳培养基为MS+NAA 0.05mg/L,生根率达94%,而且根系发达。

3 无性繁殖

3.1 压条繁殖

在葛藤的育苗方法中,压条繁殖是一种简单、快速、成本低、成活率高的好方法,在大田繁殖的条件下,每公顷可得1万个植株,同时移栽后生长迅速,是葛藤最佳的繁殖方法。选择生长健壮的藤蔓,在地面开浅沟,将藤蔓理顺把节埋入土中,叶柄叶片露出地[18],待节生根后,将藤蔓从母兜处剪断,按照每节一窝移栽。

压条繁殖的成活率较高,这是由于在生根前与母体有联系,水分和营养仍可从母体获得。埋植的节数在3时,成活率在100%,随着埋植节数的增加,成活率有所下降。

3.2 扦插繁殖

生长素的种类及浓度对葛藤扦插的成活有较大的影响。萘乙酸比吲哚乙酸处理的扦插苗效果好、成活率高,其中以萘乙酸100 mg/kg处理效果最好,成活率达36.67%[4-5];无性繁殖时用沙埋越冬茎条和用100 ppm萘乙酸处理春采茎条进行春季沙床扦插,可有效提高发根率及根系的其他指标[5]。

葛藤扦插的基质越疏松,其出苗速度越快,且出苗率越高。基质为火土、锯末和河沙的发芽率、出苗率和成苗率都高于土质较板结的壤土[19]。

4 葛藤快速繁殖发展前景

葛藤是集水土保持、优质饲料为一体的优良豆科草本植物。鉴于此,深入研究葛藤的种子快速繁殖体系具有重要的现实意义。葛藤种子及幼苗快速繁殖方法的建立已成为越来越多学者关注及研究的课题。组织培养是葛藤快速繁殖的一种重要研究手段,其具有污染率低、成活率高、繁殖时间短,且外植体选择多样化等优点,但整个过程都是在无菌条件下进行,成本投入高,操作复杂,且拣苗难,移栽成活率较低,所以限制了它在大田中的大量推广运用,而只限于科研机构进行简单的科学研究。

植物非试管克隆技术是一项新型实用技术,它既有别于传统的扦插嫁接,又有别于现代的组织培养技术,但同时又是对传统与现代各种育苗技术之集成与发展,它具有投入低、操作简单、效率高、移栽成活率高等优点,同时能克服传统育苗的季节限制与现代育苗的操作繁琐及高成本弊端,未来如通过此技术手段快速繁殖培育葛藤苗,建立相关繁殖体系,既可以得到大量快繁种苗,又能减少育苗时间与投入成本,可有望在近期实现葛藤在生产中的大量繁殖推广与应用。

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[4] 张川黔,龙秀琴,罗充.葛藤繁殖技术的研究[J].种子,2012,31(2): 94-96.

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Research Statuson Rapid Propagation Techno logy of Kudzu Vine

Gao Chengfang,Zhang Xiaopei,Dong Xiaoning,etal

(InstituteofAnimalHusbandry and Veterinary Medicine,Fujian Academy ofAgriculturalSciences,Fuzhou 350013,China)

Kudzu vine isa kind ofexcellent leguminous forage,however,its seed is difficult to propagate because ofhardseed.This paper summarized the rapid propagation methods of kudzu vine:seeding propagation,tissue culture,vegetative propagation.The rapid progagationmethods in futurehad been looked forward.

kudzu vine;seeding propagation;tissue culture;vegetative propagation;prospect

S54

A

2095-3887(2015)04-0064-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2015.04.020

2015-04-09

福建省属公益类科研院所基本科研专项(2014R1023-14);福建省科技重大专项项目(2012NZ0002-1-2)

高承芳(1983-),女,助理研究员,硕士。

董晓宁(1956-),男,研究员。研究方向:草业与畜牧业发展。

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