植物试管外生根技术及应用

王晓萃

(辽宁省林业种苗管理总站，辽宁 沈阳 110036)

1 引言

目前国内外工厂化育苗已取得了显著成就，其中应用最广泛的是植物组织培养技术。茎芽发生、茎芽增殖增壮、茎芽生根诱导、生根小苗移栽培养和成苗培育是产业化微繁育苗的必要过程。其中能够影响某个植物种类能否实现产业化微繁的关键就是组培茎芽生根诱导及生根苗驯化培养环节。

茎芽生根诱导途径有两种：一种是试管内生根，另一种是试管外生根。有些植物不易在试管内生根或生根后移栽不易成活，针对这些植物种类，国内外许多学者开始开发试管外生根技术的研究。

2 试管外生根技术概述

试管外生根技术就是不利用试管而把无根试管苗在一定基质中培养，边诱导生根边驯化培养。试管外生根技术避开了组培苗在试管内生根这一过程，不仅可以解决试管内生根难的问题，同时也大大的缩短了育苗周期，节省了育苗成本。

试管外生根技术正是依据不定根发生原理，调控温度、湿度、光照等环境因子，促进不定根的发生，使试管苗在生根基质中长出新根，吸收营养，供整个植株生长发育。

3 试管外生根的影响因素

3.1 物种本身的特性

分化不定根的影响因素有很多，其中不同种类植物、不同基因型和幼化程度的差异起着决定性作用。产生不定根的难易程度是不同的，并且这也是影响试管外生根的最主要因素。一般来说杨柳等较易生根，扦插后成活率很高，而月季、胡桃等不易生根。

3.2 苗木质量

同一物种试管苗的不同生长状况对苗木生根影响也很大。人们认为多继代，试管外生根前至少要经过一次壮苗培养，保证叶片肥厚，茎秆粗壮、苗木不太老、半木质化状态是获得较高生根率的保证，这是提高苗木质量进而提高试管外生根率的一种非常有效的方法。提高苗木质量的另一种途径是微枝扦插前必须经过炼苗。试管苗从无菌的试管内环境过渡到试管外的有菌条件，那些不能适应环境变化的弱苗、小苗就会死亡，这是试管外生根比试管内生根率低的原因之一。为适应移栽后较低湿度以及较强光照，一般将要处理的无菌芽在较强的光照下闭瓶炼苗3～4 d，以促使试管内的无菌芽由异养变为自养，提高苗木质量进而提高试管外生根率。

3.3 移栽基质

在试管外生根技术中，基质除了起到固定和支持的作用，更重要的是为生根提供一个更适宜和稳定的环境，如水分、养分、空气和酸碱度等，这些因素又紧密地和基质的理化性质联系起来。基质的理化性质中，颗粒大小、容重、总孔隙度、酸碱度和离子交换量(EC)等参数比较重要。

微体扦插法是常用的试管外生根方法，就是将无根苗切下，经过生长素处理后，扦插到基质中，进行保湿管理，来完成生根的方法。试管外生根的基质一般采用如苔藓、蛭石、珍珠岩、泥炭、粗沙等这些既透气又保湿的基质，或者将它们按一定比例混合使用。

基质在使用前的消毒对扦插苗生根生根会有一定影响。基质在使用前要严格进行消毒，可用蒸气消毒或药剂消毒，如用0.1%高锰酸钾溶液或强力土壤菌虫净等消毒，防止杂菌滋生。

基质的pH值也是其重要属性之一，它影响着养分的存在、状态、转化和有效性，对植物的生长发育有直接影响。一般pH值小于5.5为酸性土壤，5.5～6.5为微酸性土壤，6.5～7.5为中性土壤，7.5～8.5为微碱性土壤，大于8.5为碱性土壤。如杜鹃喜欢酸性环境，pH值控制在5.0～5.4效果较好，超过6.0将严重影响杜鹃的增殖、生根及愈伤组织的形成。

水分在植物生命活动中的作用很大，根系是陆生植物吸水的主要器官，当土壤水分过少时，根系生长较慢，同时使根木栓化，降低吸水能力。土壤水分过多时，通气不良，根短且侧根数增多。土壤淹水情况下，形成缺氧条件，根尖的细胞分裂明显被抑制。此外，无氧条件下也可使土壤进行还原反应，积累还原物质，对根生长有害。所以茎芽扦插基质一般采用既透气又保湿的基质。可见基质的含水量也是影响试管外生根的一个重要因素。

3.4 环境条件

试管外生根技术能否成功取决于很多种因素，其中温度因子、湿度因子和光照条件是决定这项技术能否成功的主要因素。试管苗培养需要在光照条件较弱、湿度较大和恒温的条件下进行培养，将试管苗从瓶内转移到瓶外时很可能因失水导致死亡。因此，从瓶内过度到瓶外时必须经过温度、湿度和光照条件变化的炼苗过程。为提高试管外生根率，必须控制好外界的温度与湿度，在试管苗转移到瓶外生根的后期，要通过逐渐降低外部的温度和湿度来增强幼苗的自养能力，从而快速完善叶片保护功能，达到适应外界环境条件的目的。有研究表明对月季瓶外生根率产生影响的因素中，最重要的是温度因子，其次是基质水分和湿度因子，最后是光照条件。

3.5 外源激素及生根粉等调控物质

ABT生根粉在试管外生根中应用比较广，效果也很明显，同时价格也较低廉，是常用的生根促进剂。梁洪军在红豆杉扦插中时也认为用ABT生根粉的效果最好。绿色植物生长调节剂(双吉尔—GGR)是中国林科院研制出的高新科技产品，是一类无公害非激素的植物生理活性物质，易溶于水，无污染。它广泛用于各类农作物、蔬菜、果树、牧草及植物纤维扦插育苗、播种育苗、苗木移栽和造林等。

3.6 人为因素

试管外生根的可调控因素非常多，扦插苗所处的环境也不像组培苗那么孤立和封闭，微小的环境变化就会引起试管苗的生根环境，进而影响到生根情况。有实验表明，不同的人员对杜鹃培养时发现，经过2个月的生根培养成活率最高的能达到86%，而最低的只有不到50%。可见人为控制对生根的影响是巨大的。

3.7 综合因素

在试管外生根中最明显的一个特征是各因子的交互影响特别显著。如温度和湿度，温度高促进生根，湿度高也有利于生根；但是温度和湿度两者都过大反而不利于生根，容易造成杂菌的滋生。另一方面如只是温度过高而湿度低会出现植物缺水；湿度和光照之间也有一种相互作用。

4 试管外生根技术的优势

4.1 苗木生长状态和根系发育状态良好

试管外生根苗比试管内生根苗的根毛多、木质化程度高、分生能力强、生长速度快，中柱发育早，有利于根系的建成。

4.2 移栽成活率高

综合国内外研究认为，组培苗试管外的移栽成活率比试管内生根后再移栽的成活率显著提高。主要原因为试管外生根苗避免了根系附着的琼脂造成的污染腐烂，并且发育正常健壮，而试管内生根的根系往往为肉质根，吸收功能很差。茎芽在试管外生根过程中已经逐步适应了环境，经受了自然环境的锻炼，不适应环境的弱苗在生根过程中已经被淘汰，移栽苗都是抗逆性强的健壮小苗，非常容易成活。

4.3 大幅度降低育苗成本

第一，试管内生根成本高表现在设备投资大、用电量大和培养基成本高等方面，而组培苗试管外生根使用草碳土、蛭石为基质，液体培养基用量少 ，利用自然光照，培养温度随季节变化而变化。第二，组培苗移栽前需要经过炼苗过程，移栽后会出现休眠期，要想打破休眠，就需要使用赤霉素进行喷淋，增加成本。同时试管内生根的苗木移栽过程中会伤根系，易感染病害，需喷杀菌剂。而组培苗试管外生根苗木在移栽过程中不需要缓苗，无休眠期，抗病害能力强，无需定期喷洒杀菌剂。

5 植物试管外生根技术的应用

国外关于组织培养茎芽试管外生根技术的研究开始于20世纪80年代中期，到了90年代中期开始走向成熟。尤其在美国，商业化组织培养苗木的生产，基本上都采用试管外生根技术。

近年来，对组培苗试管外生根的解剖学以及影响试管外生根的因素和技术方法展开了大量的研究，并取得了一定成绩。先后在狗头枣、月季、牡丹、三倍体毛白杨、黄金槐、奥地利黑松、欧美山杨杂种等植物上进行了初步研究和应用。在国家林业局“948”引进项目“组织培养茎芽试管外生根技术的引进”中，将试管外生根技术应用于花楸、新疆杨、丁香和风箱果上，并建立了适宜这几个乡土树种的试管外生根技术体系，同时，进行技术示范和推广应用。研究证明试管外生根诱导的效果很好，是一项值得开发应用的技术。试管外生根技术在解决了某些植物生根难问题的同时还缩短了育苗周期，降低了育苗成本，提高了移栽成活率。随着育苗设施的逐渐完备和苗木商品化的快速发展，推行瓶外生根标准化生产必将成为未来的发展趋势。