铁、钙、磷元素对波士顿蕨试管苗生长的影响

兰 伟，张 伟

(阜阳师范学院 生命与食品工程学院，安徽 阜阳 236037）

波士顿蕨(Nephrolepis exaltata cv.Bastaniensis)是肾蕨科肾蕨属陆生类多年生常绿草本植物。原产于美国，其叶片翠绿光润，四季常青、羽状复叶大而细长，羽状复叶上的小羽叶叶缘波状明显，裂片细碎而扭曲，显得植株丰满而又优雅[1]。波士顿蕨株型非常美观，即可置于案头供人们观赏，又可被悬于空中装点居室，由于其对空气中的甲醛、甲苯和二甲苯有较好的吸收效果，因此被称为“生物净化器”，广受人们喜爱。波士顿蕨一般用分株或匍匐茎扦插繁殖，但繁殖速度慢，增殖倍数低，养护周期长，管理成本高，且易受环境灾害和病毒病危害而导致种性退化、观赏品质下降[2]。

国内外关于波士顿蕨的组织培养的研究较少，司亮和尤海波[3]研究认为，波士顿蕨芽最佳诱导培养基为 MS+BA0.5 mg/L，诱导率为 90%;芽苗增殖培养基为 MS+BA0.7 mg/L，增殖系数为 7.2，陈龙清[4]曾报道了磷元素及活性炭对波士顿蕨无菌苗增值培养的影响，曾庆君[5]也报道了有关波士顿蕨的组织培养的研究。但有关培养基中添加不同浓度的铁、钙、磷等元素对其试管苗生长的影响未见系统研究报道。本试验主要通过设置铁、钙、磷元素不同的盐含量梯度，探索培养基中铁、钙、磷元素对波士顿蕨试管苗生长的影响，旨在优化波士顿蕨离体培养基成分，提高规模化生产效率，为波士顿蕨的组织培养快速繁殖提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

波士顿蕨组织培养试管苗，来源于阜阳师范学院植物组织培养室。

1.2 方法

1.2.1 铁元素对波士顿蕨试管苗生长的试验设计 以MS培养基中常规附加铁盐27.8 mg/L为对照，改变培养基中 FeSO4·7H2O 含量，分别为0.0 mg/L、13.9 mg/L、27.8 mg/L、41.7 mg/L、55.6 mg/L、69.5 mg/L。

1.2.2 钙元素对波士顿蕨试管苗生长的试验设计 以MS培养基中常规附加钙盐CaCl2·2H2O 440 mg/L为对照，改变培养基中 CaCl2·2H2O 含量，分别为0.0 mg/L、220.0 mg/L、440.0 mg/L、660.0 mg/L、880.0 mg/L。

1.2.3 磷元素对波士顿蕨试管苗生长的试验设计 以MS培养基中常规附加磷盐KH2PO4170 mg/L为对照，改变培养基中 KH2PO4的含量，分别为0.0 mg/L、85.0 mg/L、170.0 mg/L、255.0 mg/L、340.0 mg/L。

在超净工作台中将波士顿蕨试管苗取出，切下匍匐茎，分成大小大致相同部分，接种于不同处理的培养基中，每个处理4瓶，每瓶3株，3次重复，放置于组培室内。各培养pH均为5.8、温度(23±2)℃、光照强度2000～3000lx，光照时间为12 h·d－1的条件下培养。接种后每7 d观测一次，待波士顿蕨长大成大量丛生苗时，每处理随机抽取6瓶，统计株高、叶片数、羽片长、长势及植株颜。

2 结果与分析

2.1 铁元素对波士顿蕨试管苗生长的影响

接种后约5 d，接种的波士顿蕨匍匐茎呈绿色，20 d后，开始发出新叶，40 d后，形成丛生苗，尤以铁浓度为13.9 mg/L和铁浓度为27.8 mg/L两个处理生长最为迅速。60 d后，丛生苗大量繁殖，羽叶变得浓绿，生长旺盛。培养基中添加0～69.5 mg/L铁盐，100 d后，波士顿蕨试管苗的生长表现出较大差异(见表1，图1)。铁含量为13.9 mg/L和铁含量为27.8 mg/L两个处理长势明显比其他4个处理好，而且长势相当。当铁含量增加时，植株长势逐渐变差，株高呈下降趋势，羽片逐渐变小，当1L培养基中铁盐含量为69.5 mg/L时，波士顿蕨试管苗不仅叶片少，羽叶较小，颜色也变成浅绿色，部分植株颜色变成黄绿。当铁含量降低时波士顿蕨也会抑制试管苗的生长，铁含量为0.0 mg/L时植株长势非常差，叶片发黄，羽叶很小，部分植株死亡。

表1 铁元素对波士顿蕨试管苗生长的影响Table 1 The Effects of iron element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

2.2 钙元素对波士顿蕨试管苗生长的影响

试管苗接种7 d后，接种的匍匐茎开始变绿，20 d后，开始出现新叶，40 d后，形成丛生苗，220.0 mg/L处理长势较好，依次为440.0 mg/L、660.0 mg/L、880.0 mg/L，无钙处理长势最差。60 d后，丛生苗大量繁殖，无钙处理培养瓶中植株的植株矮小、波士顿蕨培养苗很少，羽片也非常小，有些甚至枯萎。钙盐含量在0～880.0 mg/L时波士顿蕨生长有明显差异(见表2，图2)。1L培养基中，钙含量220.0 mg/L处理长势最好，这与1L MS培养基中钙含量为440.0 mg/L不同，原因应该是MS培养基中钙盐的量适合大多数植物生长需要，但不一定是波士顿蕨生长的最适宜的量。当钙含量增加时，试管苗长势逐渐变差，当钙含量增加至880.0 mg/L时试管苗叶片变成浅绿色，株高平均在3.35 cm左右。减少钙含量也会抑制波士顿蕨试管苗的生长，当钙含量降为0.0 mg/L时，试管苗叶片变成黄绿色，株高平均在2.41 cm左右。

表2 钙元素对波士顿蕨试管苗生长的影响Table 2 The Effects of Calciumb element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

2.3 磷元素对波士顿蕨试管苗生长的影响

接种5 d后，匍匐茎开始变绿，20 d后，开始出现新叶，40 d后，形成丛生苗，170 mg/L与255 mg/L两个浓度处理长势较好，340 mg/L与无磷处理长势最差。60 d后，丛生苗大量繁殖，但340 mg/L与无磷处理培养瓶中植株几乎未生长，植株矮小、波士顿蕨培养苗很稀疏，羽片也非常小，有些甚至枯萎。100 d后，170 mg/L与255 mg/L浓度的处理长势较好，但两者有明显差别，170 mg/L浓度处理培养瓶中叶片多，植株浓密，颜色绿，羽片长，生长旺盛;255 mg/L浓度处理培养瓶中叶片略少，植株稍显稀疏，但颜色更绿，羽片更长(见图3)。由表3可以看出磷元素过高过低都阻碍波士顿蕨的生长，经过60 d后，植株差异非常明显，170 mg/L与255 mg/L浓度的处理长势较好，前者浓密但羽片较后者细小，后者稀疏但健壮。磷浓度低于170 mg/L时植株生长受到阻碍，含量高于255 mg/L时波士顿蕨试管苗长势也逐渐变差，当磷盐含量增加到340 mg/L时，试管苗稀疏矮小，叶片呈浅绿色。

表3 磷元素对波士顿蕨试管苗生长的影响Table 3 The Effects of Phosphorus element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

3 讨论

离体培养条件下，培养基各种营养元素为试管苗正常生长提供必要的条件，通过调节培养基中各元素的浓度，可以降低培养基成本，提高生产效率和提高植株培养效果。本试验结果发现，铁元素浓度过低植株叶片变黄，叶片稀疏，植株矮小。铁是叶绿素形成过程中不可缺少的元素，缺铁能限制γ－氨基乙酞丙酸的合成，导致叶绿体结构形态异常，使叶绿素的合成受到阻滞，叶片失绿黄化[6－7];铁浓度过高抑制波士顿蕨的生长，使植株的叶片稀疏，羽叶细窄，颜色黄绿，这与刘小莉 等[8]研究的培养基中添加高于或低于最适浓度铁(Fe2+)导致红地球葡萄试管苗株高、节间数、叶片数均减小的表现基本一致。在波士顿蕨的离体培养中多以MS培养基附加27.8 mg/L铁盐为标准。本试验中，铁浓度为13.9～27.8 mg/L处理效果最好，两个浓度处理相比，无论是株高，浓密度(叶片数)，还是羽片生长效果相差都不大，可见在波士顿蕨的培养中，可以减少铁盐用量，降低成本，提高试管苗质量，这在大规模生产中有重要意义。

钙元素是植物生长的必需元素，是构成植物细胞壁和细胞质膜的重要成份，适量浓度的钙对植物的生长是有益的，可增加植株鲜重、干物质含量、根冠比和形成壮苗，植物缺钙时细胞壁形成受到阻碍[9]。因此缺钙时植物生长受到抑制，严重时可导致植物幼嫩的器官溃烂坏死。但植物对钙的需要量是一定的，过量的钙也会使植物生长受到抑制。本试验中，钙盐含量为220 mg/L植株长势最好，钙盐含量为440～660 mg/L两者无明显差异。

磷是植物生长的重要大量元素，磷的正常供应，有利于细胞分裂、增殖和促进生长发育，缺磷时，核酸、核蛋白的合成不能正常进行，细胞的形成和增殖受到抑制，导致植物生长和发育停滞，本试验结果也验证了这点。不含磷的培养基中，波士顿蕨几乎不长，但磷浓度过高也会抑制波士顿蕨的生长。磷盐含量为170 mg/L为波士顿蕨生长的最适磷浓度，这与陈龙清等[4]报道的波士顿蕨无菌苗增殖培养中磷元素最适浓度为250 mg/L结果不同。这可能与两个试验所用基本培养基不同、磷盐种类不同有关。

影响波士顿蕨生长的元素有许多种，这里只简单研究了铁，钙，磷这些组培苗较为敏感的元素对波士顿蕨的影响。如何获得各种影响波士顿蕨生长元素的更适宜浓度及其优化组合，尚需进一步探究。

[1]焦念新.散尾葵和波士顿旅次生代谢物质及抑菌作用研究[D].哈尔滨:东北林业大学，2010:8.

[2]杨建.波士顿蕨的简易繁殖法[J].中国花卉盆景，1993(12):10.

[3]司亮，尤海波.波斯顿蕨离体培养技术的研究[J].中国农学通报，2009，25(16):181－183.

[4]陈龙清，胡惠蓉，刘湘源，等.磷元素及活性炭对波士顿蕨无菌苗增殖培养的影响[J].园艺学报，1999，26(3):204－205.

[5]曾宋君，关丽.波士顿蕨的组织培养[J].广西热做科技，1996(3):198.

[6]李晔，王潮中，赵秀香，等.铁营养对烟草幼苗生长及生理生化指标的影响[J].中国农学通报，2006，22(9):213－215.

[7]张凌云，翟衡，张宪法，等.铁盐胁迫对苹果砧木中心色素和离子含量的影响[J].植物生理学通讯，2002，38(1):17－19.

[8]刘小莉，张金林，石明辉，等.铁(Fe2+)对红地球葡萄试管苗生长发育的影响[J].中外葡萄与葡萄酒，2007(4):7－10.

[9]张建霞，李新国，孙中海.钙对柠檬试管苗生长和一些与抗寒性相关指标的影响[J].果树学报，2005，22(6):667－672.