柱型苹果在生根培养中的组培特性研究

刘国娟 刘殿红 王闯等

摘要[目的]为研究苹果地上部的生长发育提供参考。[方法]以‘富士ב特拉蒙杂交后代的柱型和非柱型株系茎尖为试材，对2种株系苹果茎尖进行茎尖培养、扩繁培养、生根培养，茎尖萌发培养基为MS+1.5mg/L6BA+0.1mg/LNAA，扩繁培养基为MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA，生根培养基为MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA+0.5mg/LIBA，并在适宜条件下移到水培完全营养液中对2种树型苹果的根部性状进行了比较。[结果]柱型苹果成活率较高，染菌率较低，增殖系数高，根的生根率、生长速度、主根长度和侧根数量均优于非柱型苹果。[结论]柱型性状是苹果育种上可利用的优良性状之一。

关键词柱型苹果；生根培养；培养基

中图分类号S604 +.3文献标识码A文章编号0517-6611（2015）28-018-02

苹果因其生态适应性强，供应周期长，已成为当今世界上栽植最广泛的落叶果树 [1]。目前，矮化栽培是现代果树栽培的主要模式。部分发达国家矮化苹果面积已占苹果栽培总面积的90%以上，而我国矮化苹果栽培面积尚不足1%，且缺乏优良的矮化种质资源 [2]。柱型苹果（Columnarapple）是英国东茂林国际园艺研究所Tobutt [3]以威赛克（Wijcik） [4]为材料，其特点为单干直立生长，嫁接在矮化砧木上的植株很少有中长营养枝，节间短，很少或无侧生延长新梢，既不同于传统的短枝型也不同于矮化型，表现为柱型的生长特性 [5]。柱型苹果的栽培已成为果树栽培发展的新趋势，我国对柱型苹果的引种试验正在开展中 [6]。

与普通型苹果相比，柱型苹果常采用高密度栽植方式，苗木需求量大，传统的嫁接繁殖方式难以满足市场的需求，因此建立苹果苗的组培快繁体系很有必要 [7-9]。笔者以‘富士ב特拉蒙杂交后代的柱型和非柱型株系苹果茎尖为试验材料，分别进行茎尖培养、扩繁培养、生根培养并移到水培完全营养液中，对2种树型苹果苗的根部性状进行比较分析，比较根部的形态差异，通过地下部的生理差异分析有助于研究地上部的生长发育。

1材料与方法

1.1试验材料试验材料为‘富士ב特拉蒙杂交后代的柱型和非柱型苹果株系长约30cm的枝条。MS培养基所用成分均为国家分析纯试剂。

1.2方法

1.2.1培养基及培养条件。分别配制MS培养基、茎尖培养基、扩繁培养基和生根培养基，茎尖萌发培养基为MS+1.5mg/L6BA+0.1mg/LNAA，扩繁培养基为MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA，生根培养基为MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA+0.5mg/LIBA，灭菌温度121℃，灭菌时间1h。培养条件为：培养温度为（25±2）℃，光照强度约2000lx，日光照时间12h。

1.2.2茎尖培养。取苹果枝条，用刀片剥取侧芽和顶芽，将采到的茎尖切成0.5～1.0cm长，去除大叶，休眠芽先剥除鳞片。将剥好的茎尖放在盛有蒸馏水的小烧杯中，用无菌水冲洗3遍，在75%乙醇中浸渍30s，用无菌水冲洗3次，再用0.1%次氯酸钠溶液表面消毒5min，用无菌水冲洗3次。将清洗好的茎尖置于无菌培养皿的滤纸上，吸取多余水分后进行接种。在超净工作台中进行无菌操作，将灭菌后的茎尖接种到MS培养基上，每瓶接种3个芽。为防止苹果芽接种到培养基上后发生褐化，5d后将芽转接到茎尖培养基中。

将接种好的茎尖置于培养室中进行培养，日光照时间12h，光照强度约2000lx，培养温度为（25±2）℃。

1.2.3扩繁培养。将植物生长需要的营养元素和激素配制成扩繁培养基，并将培养基分装到清洗干净的玻璃瓶中，放入高压灭菌锅中，经过2h高压灭菌后，取出冷却。

从茎尖培养基中选取生长健壮的组培苗，用自来水冲洗干净，剪成1～2cm的小段，然后在超净工作台上进行表面消毒，用95%乙醇消毒20min，外植体消毒后用无菌水冲洗3次。

将消毒后的外植体在经过消毒的超净工作台上，逐段接种到已装瓶灭菌的扩繁培养基中，然后放入培养室培养，日光照时间12h，光照强度约2000lx，培养温度为（25±2℃）。

1.2.4生根培养。选取扩繁培养基中茎长在2cm以上生长健壮的组培苗，在含有0.5mg/LIBA的培养基中培养14d，待根原基或幼根形成后，转移至无植物生长调节剂的培养基上，将转移好的培养基在日光照时间12h、光照强度约2000lx、培养温度为（25±2）℃的培养室中培养。为促进生根，将转移好的培养基在培养室中进行7d的暗培养。

1.2.5水培。配制水培完全营养液，选取组培苗中根比较明显，无污染，生长健壮的幼苗，在室温下开盖炼苗3d，移入水培完全营养液中，用硬纸板固定，观察并记录根的生长状况。

2结果与分析

2.1组培过程中的染菌情况造成组培苗污染的主要污染物包括细菌和真菌2大类。它们接触培养基后，生长速度比茎尖要快得多，最终导致茎尖的死亡。造成污染的原因很多，如材料本身带菌、培养基灭菌不彻底或者在操作过程中操作不规范等。对接种在MS+1.5mg/L6BA+0.1mg/LNAA培养基上2种不同树型的茎尖培养分析发现，细菌和真菌对2种树型苹果培养基的污染情况相差不大，柱型苹果萌发率为40.0%，非柱型苹果萌发率为37.0%。

2.2组培过程中的褐变情况在植物组织培养过程中，组培苗发生褐变的现象普遍存在。褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐，而且对许多酶有抑制作用，从而影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致死亡 [10]。

该试验中外植体接种后10h即出现褐变，24h后十分严重。据报道，外植体接种后3～4d立即转移到新鲜培养基中，可以有效地防治褐变 [11]。

2.3扩繁培养基中组培苗的动态观察接种在MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA扩繁培养基上的茎尖于接种后第3天开始转绿。5d后，芽体明显膨大；8d后茎芽生长较快，第20天开始出现丛生芽，25d后高度达3.0～4.0cm。

试验发现，柱型苹果的增殖系数优于非柱型苹果，柱型苹果的增殖系数为5.2，而非柱型苹果的增殖系数为4.9。这说明在该条件下柱型株系苹果苗增殖较快，柱型性状是苹果育种上可利用的优良性状之一。

2.4生根培养基中组培苗的动态观察接种在MS+1.0mg/L6BA+0.1mg/LNAA+0.5mg/LIBA生根培养基上的组培苗于接种22d后开始生根，25d后生长速度逐渐加快，28d后开始出现侧根。

试验发现，柱型苹果生根率高于非柱型苹果。该试验结果表明，柱型苹果生根率为24.6%，其主根长，直径小，开始长出侧根，非柱型苹果主根短，直径较柱型苹果粗，侧根不明显。由此可见，柱型性状是组培繁殖体系中的优良性状之一。

2.5水培中组培苗根的动态观察自移入水培完全营养液起，观察记录根的生长动态。从表1可以看出，柱型苹果的主根比非柱型苹果长，根系生长速度较非柱型苹果快，非柱型苹果主根直径比柱型苹果粗，在侧根数量上开始时二者差异不明显，随着培养时间的延长，柱型苹果侧根数量明显增多，但侧根生长细小，二者差异不明显。

3讨论与结论

根系既是吸收水分和养分的重要器官，也是多种有机酸、氨基酸和激素的合成场所，其生长发育与地上部的生长、产量、品质的形成有密切关系。柱型苹果因其很少发生侧枝，叶片紧密，结构紧凑，有利于最大限度截地获光能，是进行高密度栽植的理想树型。笔者从宏观方面研究非柱型苹果和柱型苹果根在培养基中的生长情况，结果发现柱型苹果率先形成愈伤组织，并在愈伤组织上长出不定根，通过对培养基中根的表型的观察发现柱型苹果在生根率、根的生长速度、根长、侧根数量等方面均有优势，是进行高密度栽植和苹果育种的宝贵品种资源。

此外，在组织培养过程中组培苗褐化现象经常发生。该试验中褐变对接种材料的影响很大，接种后2种树型苹果苗均产生严重的褐变现象。这可能是由温度过高、光照过强、灭菌不当造成的。为此，将外植体接种4d后转移到新鲜培养基中，褐变可以被有效地控制。外植体的褐变是由于芽体中含有较多的酚类物质和丹宁所致，一般初代培养中褐变严重，但是在继代培养中褐变会明显减轻。

柱型性状是一个极为复杂的综合性状 [12]，影响苹果根系生长的因素很多，如生长调节剂、pH [13-14]、温度 [15-16]、光照等。该试验中的根系生长研究从一定程度上对于指导株型苹果的推广应用具有重要的指导意义和参考价值。

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