黑木相思无性系组培生根技术研究

宁昭然 孟晓蕊 黄 猛 范秀平 林 涛 李安琪 丁国昌

( 1. 福建农林大学艺术园林学院，福建 福州 350002；2. 福建农林大学林学院，福建 福州 350002)

长期以来，我国南方主要造林树种人工林存在连栽后林分生产力下降、造林树种单一、地力衰退等问题，林地的养分亏缺一直是限制人工林产量的重要因素，严重影响林区林分的质量及人工林的可持续发展, 所以生态功能型树种越来越备受关注[1-4]。黑木相思(Acacia melanoxylon)有固氮根瘤，枯落物丰富，改土性能好等生态功能，可栽植于杉阔混交林以提高森林凋落物数量[5]，还可作为杉木林长期连栽后为改善土壤有机质进行树种转换的优良选择[6]，被认为是混交林的理想伴生树种和优良生态防护林树种[7]，目前在福建、广东和广西等地得到广泛应用。故将其大量投入人工造林，可以改善某些地区森林乱砍伐后造成的严重生态问题。

黑木相思无性系组培苗不仅可以保持母本性状，还具有林相整齐等诸多优点[8]，故其将成为未来的发展趋势。而组培因其繁殖系数高、可进行集约化生产的优点，已成为获得无性系的重要技术手段。目前许多学者已在器官诱导再生植株[9-16]、瓶外生根技术[17]和组培苗瓶内生根[3,18]等方面，对黑木相思进行了深入的研究。但是，上述对生根过程的研究中尚存在生根率低、生根数少，未达到产业化水平等问题，而生根又是组培快繁体系中重要的一个环节。故本研究以优良无性系组培苗FM25号为材料，通过进一步完善影响生根的因素，不仅解决了工厂育苗中大量生根难的问题，而且提高了组培苗的生根率，最终建立了一条有效的优良无性系组培苗生根技术体系，以推动工厂化育苗的进程，也为黑木相思在今后的推广和应用，提供无性系育苗技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料来源

黑木相思(Acacia melanoxylon)FM25号无性系是由福建农林大学杉木工程中心提供的组培瓶苗。

1.2 实验方法

1.2.1 培养条件

除温度实验在人工气候箱进行外，不同生根促进剂、MS母液及用量、暗处理时间及有机添加物实验均在培养室进行，室内采用人工光照，光照强度2 000～3 000 lx，光照周期12 h/d，温度(25±2) ℃。培养基碳源均采用蔗糖，一般为20 g/L，琼脂用量6.8 g/L，培养基pH值5.8。生根促进剂种类及其浓度、有机添加物据不同的实验设计而定。

1.2.2 不同影响因素配比实验

1）生根促进剂种类及其浓度。采用单因素实验设计，选取IBA、NAA、和ABT-1三种生根促进剂，设计3个浓度梯度：0.5、1.0、2.0 mg/L，以不加任何植物生长调节剂为对照进行实验。培养基采用1/2MS，活性碳取0.1 g/L，蔗糖15 g/L。每个处理30株，各重复3次，40 d后统计生根率，确定最佳生根促进剂种类及其浓度。

2）MS母液和用量。采用单因素实验设计，分别选取MS、1/2MS、1/4MS、1/2改良(1)MS[12]、1/2改良(2)MS[12]5个处理，其他成分配方为：ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L)+AC(0.1 g/L)+糖 (20 g/L)，选取生长一致的组培苗接入培养基，每个处理30株，各重复3次，30 d后统计各处理的平均生根率、平均根数和平均根长，确定最佳MS母液及用量。

3）暗处理时间。培养基选用配方为：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L) + IBA(0.6 mg/L) + AC(0.1 g/L) +糖(20 g/L)，选取生长一致的组培苗接入培养基，分别放在暗室培养4 d和8 d。以全光照下做对照，每个处理30株，各重复3次，30 d后统计各处理的平均生根率、平均根数和平均根长，确定最佳暗处理时间。

4）温度。采用单因素实验设计，设置3个处理，为22.5、25.0、27.5 ℃，该实验中所采用的培养基配方为：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L)+AC(0.1 g/L)+糖(20 g/L)，其他的条件保持一致，培养基采用上个实验的最佳MS母液及用量进行培养，每个处理30株，各重复3次，30 d后统计各处理的平均生根率、平均根数和平均根长，确定最佳温度。

5）有机添加物。采用单因素实验设计，选取胰蛋白胨、香蕉、椰汁3种有机添加物，设计胰蛋白胨浓度梯度为1、2 g/L，香蕉和椰汁的浓度梯度分别为100、200g/L进行实验处理，该实验采用的培养基配方为：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L) + AC(0.1 g/L) + 糖 (20 g/L)。每个处理30株，各重复3次，30 d后统计各处理的平均生根率、平均根数和平均根长，确定最佳有机添加物。

1.3 数据处理

采用Excel进行数据统计，SPSS软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 生根促进剂种类及其浓度对生根的影响

从图1可以看出，与对照相比，生根促进剂均可促进黑木相思FM25号组培苗生根，且其生根率均在75%以上。其中，ABT-1（1.0 mg/L）的效果最佳，其平均生根率达94.2%；其次为IBA（2.0 mg/L），平均生根率为93.7%，两者无显著差异；NAA（2.0 mg/L）的生根率也在90%，与其他促进剂之间呈显著差异；IBA和ABT-1的其他处理也较NAA的生根效果好。因此，ABT-1和IBA这2种生根促进剂均可用于黑木相思组培苗的生根培养。

图 1 不同生根促进剂种类及其浓度对生根率的影响Fig. 1 Effects of different rooting promoters and their concentrations on the rooting rate

2.2 MS母液和用量对生根的影响

从图2可以看出，母液种类及其用量对生根率、生根数和根长的影响都呈现显著差异。1/2MS改良(2)母液的培养效果最好，分别为96.63%和5.62条；效果最差的为1/4MS培养基，其平均生根率最低，为75%，平均生根数也最少，为3.88条，两者差异显著。1/2MS的最长，为1.90 cm；其次为MS和1/2MS改良(2)，为1.63 cm和1.50 cm，两者差异不显著；最短的是1/2MS改良(1)，为0.63 cm，他们之间差异显著。因此，1/2MS改良(2)更适合黑木相思FM25号的生根培养。

2.3 暗处理时间对生根的影响

从图3可知，暗处理时间对生根率、生根数和根长的影响都显著，暗处理4 d的生根效果最好，暗处理8 d的效果与之相比，生根率方面无显著差异。但在生根数和根长上，差异显著，暗处理时间太长反而不利于FM25号组培苗生根。因此，适当的对黑木相思进行暗处理培养可有效提高其生根。

2.4 温度对生根的影响

由图4可看出，不同的温度对生根情况也有显著影响。从生根率、生根数和根长3个方面分析可知，25.0 ℃和27.5 ℃的生根效果较之于22.5 ℃好，两者之间无显著差异；而在25.0 ℃组培环境下的生根率、生根数和根长都是三者中表现最佳的，故FM25号生根培养建议设为25.0 ℃。

图 2 不同MS母液和用量对生根的影响Fig. 2 Effects of different MS mother liquor and its dosage on rooting

2.5 有机添加物对生根的影响

从图5可知，不同的有机添加物较之对照，从生根率、生根数和根长3个方面综合来看，均不如对照的培养效果好。添加了胰蛋白胨后，其生根率与对照相比，增加到91.66%，而随着浓度的增加，其生根率又降到86.00%，其与对照之间差异都不显著，故建议生根培养中不适宜添加胰蛋白胨。各添加物种类之间差异显著，与对照也差异显著，生根效果均不及对照，故从整体效果来看，黑木相思生根培养中不适宜添加胰蛋白胨、香蕉和椰汁。

图 3 不同暗处理时间对生根的影响Fig. 3 Effects of different dark treatment time on rooting of A. melanoxylon clones FM25

图 4 不同温度对生根的影响Fig. 4 Effects of different temperatures on rooting of A. melanoxylon clones FM25

图 5 不同有机添加物及其用量对生根的影响Fig. 5 Effects of different organic additives and their dosage on rooting

3 结论与讨论

目前，对黑木相思无性系苗的生根研究主要集中在生长素种类对其的影响。如胡峰等[3]发现用培养基MS+0.5 mg/L IBA+0.5 mg/L NAA+4%蔗糖诱导黑木相思AMY12004的生根率为96.05%；裘珍飞等[16]将伸长生长的黑木相思优良无性系(SR17)不定芽转入生根培养基1/2MS+IAA 2.0 mg/L+IBA 0.5 mg/L时，生根率高达95.8%。而本研究在综合已有研究结果的基础上，以黑木相思优良无性系FM25号为实验材料，不仅研究了生根促进剂对生根的的影响，还研究了母液种类及其用量、温度、暗培养时间和有机添加物等方面，建立了一种黑木相思无性系生根技术体系，其生根率最高可达到96.63%，生根数最多有5.62条/苗，根长最长有5 cm。

1）ABT、IBA可显著提高生根率。本研究选用生根促进剂IBA、NAA、和ABT-1对黑木相思无性系FM25进行生根研究，结果表明，黑木相思在IBA和ABT-1下的处理效果最好，生根率分别高达93.7%和94.2%，而在NAA下的生根率较差。这与刘丽[17]研究的3种生长素对黑木相思优良无性系组培苗生根效果不同（其结果表明NAA与2，4-D对黑木相思优良无性系组培苗生根影响较大），其原因可能是黑木相思不同无性系适用的生长素因基因型的不同有较大差异。

2）无机盐浓度降低后有较好的效果。据研究将培养基中的大量元素和微量成分降低至一半的浓度，可提高大多数植物的生根能力[18]。孙英坤等[19]研究发现，以堇叶紫金牛（Ardisia violacea）野生优株当年新发带休眠腋芽茎段为外植体，进行生根培养时，发现最佳生根培养基为1/2MS+2.00 mg/L IBA+1.00 mg/L NAA+1.00 mg/L AC。张群等[20]以海三棱藨草（Scirpus×mariqueter）成熟种子为外植体，发现其生根最适培养基为1/2MS+0.2 mg/L IBA。马艳等[21]在苦皮藤（Celastrus angulatus）试管苗生根培养研究中也发现，1/2 MS培养基上的生根率普遍高于MS和1/4MS。本研究结果也表明，1/2MS改良(2)母液的培养效果最好，生根率和生根数分别高达96.63%和5.62条/苗。

3）暗培养是影响生根的关键因素。马艳等[21]在苦皮藤试管苗生根培养研究中发现，暗培养是影响其生根的关键因素，这与本实验的结果一致，其原因可能是暗培养会影响植物激素间平衡或与内源激素水平有关，具体原因还有待进一步研究。

研究不同优良无性系黑木相思组培苗的生根技术体系对其工厂化育苗意义重大。而不同无性系所建立的组培生根培养技术之间并不完全具备可重复性。如王盼盼[12]研究发现同一培养基对不同无性系组培苗生根率亦存在显著差异，故不同无性系生根率的研究需进一步探索。除此之外，范秀平[18]研究发现不同无性系的黑木相思，其基因型及其所处发育阶段也是生根的一个不可忽略的因子，所以还需从内因着手进行研究，以建立更加高效的黑木相思无性系生根技术体系。