桉树无性系雷11组织培养技术研究
2015-12-22杨卫星卢开成安冰广西国有派阳山林场广西宁明532500
杨卫星,卢开成,安冰(广西国有派阳山林场,广西宁明532500)
桉树(Eucalyptus)为桃金娘科(Myrtlefamily)桉属常绿高大乔木,原产地大多数在澳大利亚[1]。桉树喜光好湿、耐旱畏寒、抗热抗病,因其生长迅速、适应性强、技术成熟、用途广泛且经济效益优良,而被世界上百余个国家和地区广泛引种栽培,是世界著名的三大速生树种之一。桉树引种我国已有百年历史,在我国林业发展中占有举足轻重的地位[2]。建立桉树组织培养与再生系统,既可为商品化大规模育苗做准备,又有助于建立转基因系统,为利用转基因手段改良桉树性状奠定良好的基础[3]。
1 材料与方法
1.1 试验材料 所采用桉树无性系雷11(E.leizhou No 11)为材料,雷11是雷州林业局研究开发的优良无性系,具有生长迅速、抗病性强等特点[4]。
1.2 试验方法 外植体的取材与灭菌:选用三年生桉树半木质化萌发茎段为外植体,取材时间宜天气晴朗3 d后,10:00~15:00采集萌芽条,材料用饱和洗衣粉溶液刷洗干净后备用。外植体消毒采用2个处理:①75%乙醇30 s+0.1%氯化汞7 min;②15%新洁尔灭30 min+10%次氯酸钠10 min,灭菌后的材料切成1~2 cm长的茎段,每段带1个节接种到培养基上,置于光强3 000 lx、温度25℃诱导不定芽。外植体诱导培养基分别设3个处理:①MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L;②MS+6-BA 0.8 mg/L+NAA 0.4 mg/L;③MS+6-BA 0.6 mg/L+NAA 0.3 mg/L。
增殖培养基分别设3个处理:①MS+6-BA 0.7 mg/L+NAA 0.35 mg/L;②MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.25 mg/L;③MS+6-BA 0.3 mg/L+NAA 0.15 mg/L。培养条件:温度24~26 ℃,光照12~14 h/d,光强2 500~3 000 lx。
生根培养基分别设3个处理:①1/2MS+IBA 0.3 mg/L+ABT1 0.6 mg/L;②1/2MS+IBA 0.2 mg/L+ABT 10.4 mg/L;③1/2MS+IBA 0.1 mg/L+ABT 10.2 mg/L。培养条件:温度24~26 ℃,光照12~14 h/d,光强3 000~3 500 lx。
2 结果与分析
2.1 外植体的取材与灭菌 由表1可知,灭菌方式②比①萌芽率高13%,灼伤率低13%,灭菌后的外植体生长较好、萌发较快,有一定优势,但污染率较①高16%。这说明处理①可以有效降低外植体的污染率,但对外植体起到明显的伤害作用,易出现褐化,导致其死亡。试验中还发现使用10%次氯酸钠灭菌时,将10 min灭菌过程分成2次5 min灭菌过程(中间使用无菌水清洗数次),对黄化、白化现象有一定抑制作用,且灭菌效果不变。以后的试验中,均以处理②为消毒方式。
表1 2种外植体消毒方式对比
2.2 桉树组织培养体系的建立
2.2.1 诱导培养基。由表2可知,诱导培养基的激素浓度以处理②效果最佳,增殖倍数适宜,达到2~3个芽,芽的长势及状态良好,萌芽率高,生长较快;处理①激素浓度过高,萌芽率较②低8%,且出现褐化玻璃化,难以驯化,即使很快扩大繁殖,也会成为无效芽;处理③激素浓度偏低,萌芽率较②低17%,芽质量好,但生长慢,数量少,降低了扩繁速度,对育苗生产进度有所影响。
2.2.2 增殖培养基。由表3可知,增殖培养基的激素溶度以处理②效果最佳,增殖倍数适宜,达到3.96 cm,芽的长势及状态良好,生长旺盛,茎粗叶厚;处理①激素浓度过高,增殖个数较②低58.9%,生长较弱,芽点过密,基部易形成愈伤团块;处理③激素浓度偏低,萌芽率较②低52%,茎叶细长,长势变弱。即处理②为最佳增殖培养基。
表2 不同外植体诱导培养基对比
表3 不同外植体增殖培养基对比
2.2.3 生根培养基。由表4可知,生根培养基的激素浓度以处理②效果最佳,接种21 d后,根系发达,达到7.45 cm,侧根繁多,苗木生长旺盛,长势均一,移栽后成活率可达95%;处理①激素浓度过高,苗高较②低73.4%,根长较②低55.7%,生根率低,易出现培养基褐化、根基部膨大现象,部分不生根,苗木较弱,长势参差不齐,移栽后长势较弱,成活率低;处理③激素浓度偏低,苗高较②低68.2%,根长较②低68.3%,生根率低,根系较弱,侧根少,苗木生长缓慢,细弱,长势参差不齐,移栽后成活率低,生长较慢。
表4 不同生根培养基对比
3 结论与讨论
外植体采集后,饱和洗衣粉水刷洗干净的预处理方法效果最佳。采集后及时进行清洗消毒并接种到诱导培养基中,可极大减少剪口被病菌污染几率,保持枝条的活性,从而降低污染率,提高萌芽率,达到事半功倍的效果。外植体消毒使用乙醇和氯化汞消毒一次的污染率最低,但易灼伤苗木,出现培养基褐化现象;新洁尔灭和次氯酸钠污染率次之,但基本无灼伤,萌芽率高,萌发较快。实际操作时,要注意细节,掌握要领,动作干净利落,可有效地降低污染率,这与其他桉树外植体研究类似[5]。
不同浓度激素对外植体诱导有显著影响,处理②为最佳培养基配方,接种7~10 d后芽开始萌动,12 d左右基部有绿色突起出现,20~25 d诱导出芽。试验中发现,激素浓度过高,易发生畸形并形成白色松散的愈伤组织,浓度过低,又影响萌动,这与相思树等其他树种的组织培养有相似性[6]。在增殖培养时,激素浓度过高,也会出现畸形、玻璃化等现象,处理②为最佳配方,可得到最多的有效芽。
在工厂化生产中,要掌握好暗培养、弱光培养及自然光培养的时间,才能够获得生长健壮、增殖倍数适宜的无菌芽,建立有效的无菌芽繁殖体系,生产出合格的苗木,在类似文献中,也得到了同样的结论[5]。
在生根培养试验中,处理②为最佳配方,接种3 d后芽基部开始形成根原基突起,5~6 d后出现小根,19~21 d后长出发达的根系,侧根多而密,移栽成活率高。桉树的根系发育是一个喜光过程,尤以自然光最佳,根系发育良好的同时,茎叶发育也很健壮,且培育后期木质化程度好,可大幅度提高移栽后成活率。在工厂化生产中,如何减轻茎段基部褐变是生根研究的关键之一[7-8],为了抑制培养基褐化,可适当加入抗坏血酸(0.01~0.02 mg/L为宜)和活性炭(40 mg/L为宜),加入过少无法抑制褐化,加入过量则容易影响到pH。
无菌芽诱导和无菌体系的建立,是一个复杂艰难的过程,是最核心的技术环节。随着桉树种植的不断发展,组培培养技术不断取得新的突破和进展[9],如何加快诱导速度、缩短培养周期、降低生产成本,特别是优良无性系的选育推广,都有待更多的试验和研究。
[1]祁述雄.中国桉树[M].2 版.北京:中国林业出版社,2002.
[2]祁述雄.中国引种桉树与发展现状[J].广西林业科学,2006,35(4):250-252.
[3]谢耀坚.桉树组培培养研究进展[J].世界林业研究,2000,13(6):14-16.
[4]黄宏林,陈马兴,何普兴,等.桉树枝瘿姬小蜂危害对无性系雷11的影响[J].桉树科技,2013,30(2):26 -28.
[5]邓海群,莫继有,玉首杰,等.尾巨桉家系外植体诱导技术[J].桉树科技,2011,28(1):27 -29.
[6]蔡玲,王以红,吴幼媚,等.五种相思树组织培养研究[J].广西林业科学,2003,32(1):27 -29.
[7]郭洪英,陈炙,杨晓蓉,等.影响桉树组培苗根系发育关键因子的研究[J].四川林业科学,2008,29(1):20 -26.
[8]欧阳晶.桉树组培快繁中存在的问题与对策[J].福建林业科技,2006,33(1):203-206.
[9]杨民胜,李天会.中国桉树研究现状与科学经营[J].桉树科技,2005,22(2):1-6.