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矾根组织培养离体快繁生根体系的建立

2020-08-29罗珍珍孙纪霞解晓旭孙印兵于文胜

山东林业科技 2020年4期
关键词:培苗蔗糖活性炭

张 慧,罗珍珍,孙纪霞,解晓旭,孙印兵,于文胜*

(1.烟台市园林建设养护中心,山东 烟台264000;2.山东省烟台市农业科学研究院,山东 烟台265500)

矾根(Heuchera micrantha),为虎耳草科矾根属多年生草本花卉。原产美洲中部,耐寒性强,适宜在我国北方生长。矾根品种繁多,叶色丰富,能耐受-34℃低温,是用于秋冬季节露地栽植的优良彩叶植物品种,极具观赏价值,可作阳台、庭院绿化,也可作为林下花境、地被植物,近年来颇受青睐,市场需求量很大[1]。

目前,矾根的繁殖方式有播种、叶插、分株和组培等方式[2]。矾根种子细小,出芽率低,种子繁殖发芽慢;叶插方式受季节限制,繁殖系数低;因矾根生长点低,不易分株,分株繁殖取材困难,繁殖速度慢,这些繁殖方式都难以满足市场需求。组培快繁可以在短时间内生产无菌种苗,高效快速、性状一致,是解决种苗短缺的有效方法[3]。近年来,组培繁殖逐渐成为矾根繁殖的主要途径。

在矾根的离体快繁中,生根培养至关重要,生根率、根系健壮程度都直接影响到移栽成活率。已有报道中,主要研究了激素浓度及配比对于生根的影响,如孙翊[4]、章志红等[5]分别研究了不同NAA 浓度对‘紫色宫殿’、美洲矾根生根的影响,束晓春[6]、陆锦明[7]、田莉等[8]研究了不同IBA 对‘花毯’、‘红贝露’、‘巴黎’等品种生根的影响,李川等[9]研究了6-BA 和NAA 浓度对不同品种矾根生根的影响。本研究从外源激素浓度、基本离子浓度以及碳源蔗糖、附加物活性炭浓度等4 个方面对‘巴黎’的组培生根进行了系统研究,建立了完善的生根体系,解决了生根苗细弱、成活率低等难题,将组培生根和移栽定植有力衔接,大大提高了移栽成活率。同时探讨了培养基及附加物的用量问题,旨在节约成本,提高产出,为矾根的组织培养产业化生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

植物材料取自烟台园林建设养护中心科研所温室,是2017年自威海七彩生物科技有限公司引进的‘巴黎’(Heuchera micrantha‘Paris’)品种矾根,经过初代愈伤组织诱导及继代增殖离体培养,生成再生植株,取单株组培苗接种,进行生根体系的建立。

1.2 试验方法

本试验使用MS 培养基,添加琼脂粉5.8 g/L,肌醇、酪蛋白各100 mg/L,pH 值为5.8,121℃/ 20 min高压灭菌。培养室培养温度为25±1℃,相对湿度保持在70-75%。试验设置如下:

①基本培养基对生根的影响:分别设MS、1/2MS、1/3MS、1/4MS 4 种不同的基本离子浓度,添加NAA 0.2 mg/L,蔗糖8 g/L,活性炭1.0 mg/L。

②NAA 浓度对生根的影响:1/2MS 培养基添加蔗糖8 g/L,活性炭1.0 mg/L,NAA 浓度分别设置为0、0.2、0.4、0.6 mg/L。

③蔗糖浓度对生根的影响:首先设10、20、30、40 g/L 4 个不同的蔗糖浓度,为研究低浓度蔗糖的生根情况,进一步设置6.0、8.0、10.0、12.0 g/L 4 个浓度进行研究,1/2MS 培养基添加NAA 0.2 mg/L,活性炭1.0 mg/L。

④活性炭浓度对生根的影响:1/2MS 培养基添加NAA 0.2 mg/L,蔗糖8 mg/L。活性炭浓度分别设置为0(ck)、1.0、2.0、3.0 g/L。

上述试验条件下,每瓶培养基接种4 株苗,接种20 瓶,3 次重复,培养20 d 后,统计生根率,单株生根数,株高及苗的生长态势。(大部分组培苗在15 d 左右开始生根,为了让数据更加统一,选择20 d进行统计。)

表1 不同基本培养基对‘巴黎’生根的影响

生根率=生根的植株数/接种的植株总数

单株生根数=接种的每株苗生出的根数

生长态势=苗的生长状态,量化为1-5 五个级别(最佳为5,最差为1)

试验所得数据采用数据分析软件SPSS 进行统计分析,并用LSD、Duncan、SNK 等方法检测各处理组间试验结果的差异显著性,采用Excel 软件进行数据汇总及图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同基本培养基对生根的影响

通过多重比较显示,基本培养基的变化对于‘巴黎’组培苗生根各项指标的影响,呈现显著性差异(表1)。在1/2MS 培养基中,生根率最高,达到98.65%,单株平均生根数最多,为6.46 条,生根苗的总体生长态势最好,这些都与其他基本培养基存在显著性差异。株高在MS 培养基中生根率最好,此培养基中营养元素较丰富,可能是导致株高相对高的原因,但株高并不是体现生根状况的关键因素,生根的情况以及总体的生长状态是衡量生根的关键指标。另外,在除1/2MS 培养基外的其他培养基中,各指标未呈现出明显的规律性。综上可得,‘巴黎’组培苗生根的最佳基本培养基为1/2MS。

2.2 不同NAA 浓度对生根的影响

NAA 浓度对‘巴黎’组培苗生根的影响见表2。由表可见,NAA 浓度为0.2 时,生根率为97.56%,单株平均生根数为5.14 条,生长总体态势为4.11,均高于其他浓度,且存在显著性差异。株高为2.61 cm,也是最高的,但与其他浓度不存在显著性差异。其他浓度下,生根率、单株根数都高于未添加NAA的培养基,由此可见,添加NAA 对生根起到了促进作用,最佳浓度为0.2 mg/L。

表2 不同NAA 浓度对‘巴黎’生根的影响

由表2可知,在不添加NAA 的培养基中,生根率也达到了84.6%,但添加0.2 mg/L 的NAA 后,生根率得到了明显提升,可以看出,添加NAA 对生根起到了促进作用,但并非添加浓度越高,生根率越高,只需少量添加即可达到促进生根的效果。

2.3 不同蔗糖浓度对生根的影响

由表3及图1可见,蔗糖浓度为10 g/L 时,生根率为96.60%,单株平均生根数为8.3 条,生长总体态势为4.0,均高于其他浓度,且存在显著性差异。此浓度下株高为2.8 cm,也是各浓度中最高,但不存在显著性差异。由此可见蔗糖添加量为10 g/L时生根状况最好,为研究是否可添加更少量的蔗糖,能达到更好的生根效果,进行了进一步分析。

表3 不同蔗糖浓度对‘巴黎’生根的影响

低浓度蔗糖下,‘巴黎’ 整体生根情况如见表4及图2,可见蔗糖浓度为8 g/L 时,生根效果最好,此时生根率、生长态势都是最好的,分别为97.09%和4.51,与其他浓度存在显著性差异。株高在蔗糖浓度为12 g/L 时最高为3.9 cm,可能因为浓度相对高的蔗糖作为碳源,为植株提供了较为充足的能量。综合来看,选择8 g/L 蔗糖即可达到较好的生根效果。

表4 低浓度蔗糖对‘巴黎’生根的影响

图1 不同蔗糖浓度对生根率的影响

图2 低浓度蔗糖对生根率的影响

2.4 不同活性炭浓度对生根的影响

由表5可见,活性炭浓度为1.0 g/L 时,生根率最高,为98.11%,与其他组不存在显著性差异,单株生根数为5.12 条,株高为3.38 cm,生长态势4.44,都是最高的,并且与其他组存在显著性差异,活性炭浓度为2.0 时,也表现出了较好的生根效果,但综合来看,为节约成本,节省用量,生产中‘巴黎’生根选择1.0 g/L 的活性炭即可。

表5 不同活性炭浓度对‘巴黎’生根的影响

2.5 组培苗的炼苗及移栽

生根组培苗,移入温室,不开盖炼苗2 d,开盖炼苗2 d,洗净根部附着的培养基,以进口草炭土:珍珠岩3:1 作为基质,进行移栽,成活率可达95%以上。

3 结论与讨论

本实验以‘巴黎’品种矾根的组培苗作为实验材料,进行生根体系的研究,结果表明:促进单株组培苗生根的最佳NAA 浓度为0.2 mg/L,最适宜蔗糖浓度为8 g/L,活性炭浓度为1.0 g/L,在此生根配方下,生根率最高可达98%,单株平均生根数达6 条,株高可达3.8 cm,植株健壮,呈现出良好的生长态势,移栽成活率高,可达95%。

本研究重点探索培养基及附加物的低浓度添加,采用1/2MS 基本培养基,低浓度NAA、蔗糖及活性炭,既保证了组培苗的生根效果,提高了移栽的成活率,也降低了用量,节省了成本。对于基本培养基,生根对大量元素的需求低,可以减少大量元素的用量,在已有研究中,除矾根‘花毯’以MS 作为基础培养基外[6],大部分研究采用了1/2MS 作为基础培养基[7-9],但大多未进行详细探讨。本研究设置了不同的基本离子浓度,进行了对比研究,发现1/2MS培养基生根率最高,但1/3MS 的生根表现也不错,二者不存在显著性差异,故在产业化生产中,为节省成本,也可以作为选择。

对于矾根生根所需糖量,本研究进行了详细探索,根据以往试验经验,设置了10、20、30、40 g/L4个不同的浓度梯度,但经过试验发现,蔗糖浓度为10 g/L 时,生根状况最好。为探索最佳糖类添加量,探讨低糖生根培养的可能性,进行进一步研究,发现低糖情况下生根状况较好,(也进行了无糖生根培养预试验,但发现无糖情况下,生根及生长状况不佳),尽量减少糖的用量,在蔗糖添加量为8 g/L时,生根状况最好。王小辉等[10]也进行了矾根低糖生根研究,蔗糖浓度为8-12 g/L,另外,低糖生根培养时间不宜过长,随着时间的增长,碳源逐渐消耗,能量不充足,影响了整个植株的生长,出现细弱、黄化。‘巴黎’ 大概15 d 左右生根,20~25 d 左右根长及长势达到最佳,即可炼苗栽植。低糖培养在一定程度上缩短了生根周期,节约了成本,利于产业化周年生产。

对于生根培养基中添加活性炭(AC)的研究较少,蒲春林等[11]以1/2MS+ 0.2 mg/L NAA+0.5 g/L AC为培养基进行矾根生根培养,生根率达95%,本研究采用1.0 g/L AC,生根率达到了98%。

组培离体快繁过程中,因为植物种类及基因型的不同,对于添加物的需求存在着很大差异,进行针对性分析研究是非常必要的。另外,组培行业技术要求高,设备药品成本高,成为限制其发展的重要因素,本研究建立了高效集约的生根体系,提高了生根率和移栽成活率,对于控制产业化生产成本,提高产出有积极的意义。

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