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软枣猕猴桃人工繁殖技术研究进展

2021-12-01邢金月矫春晶刘德江

乡村科技 2021年10期
关键词:茎段外植体猕猴桃

刘 悦 徐 彪 邢金月 矫春晶 刘德江

(1.佳木斯大学生命科学学院,黑龙江 佳木斯 154007;2.中—乌农林技术开发与应用国际合作联合实验室,黑龙江 佳木斯 154007)

软枣猕猴桃[Actinidia arguta(Sieb.et Zucc.)Planch.ex Miq.]属猕猴桃科猕猴桃属,别名软枣子,是一种多年生落叶藤本植物,雌雄异株,具有攀藤、散落的生长习性[1]。软枣猕猴桃果实表皮无毛,整果可食,是我国珍贵的一种抗寒果树资源[2]。该植物主要分布在我国东北、华北、西北、长江流域及台湾等地,其中以东北地区的软枣猕猴桃资源最为丰富[3]。另外,朝鲜半岛、日本和俄罗斯远东地区均有分布,新西兰、美国、智利等国家已大量引种栽培[2,4]。软枣猕猴桃口感细腻、风味独特、香气浓郁,富含维生素、矿物质及膳食纤维等多种营养物质[5],常被誉为“世界之珍果”“水果之王”[6‐7]。

软枣猕猴桃是一种药食同源的植物,营养价值、药用价值均较高。大量文献记载了软枣猕猴桃中活性成分的药理作用[8‐9],如多糖类成分和黄酮类成分在降血糖方面效果显著[10‐11]。随着软枣猕猴桃的热销和价格的持续上涨,其种植面积逐年扩大,苗木需求量不断增加。因此,开展软枣猕猴桃人工繁殖和栽培技术研究迫在眉睫,对苗木繁殖和生产加工基地建设、软枣猕猴桃综合利用和产业化发展具有重要意义。

20 世纪70 年代就有关于软枣猕猴桃的记载,包括软枣猕猴桃栽培技术研究工作开展情况的记录[12]及其成分的初步探究[13]。20 世纪80 年代初,采用部分学者开始研究软枣猕猴桃人工育苗技术[14‐16]。经过几十年的研究,软枣猕猴桃人工繁殖技术研究已取得一定成就。下面对软枣猕猴桃人工繁殖方式进行归纳与总结,旨在为软枣猕猴桃种苗繁殖提供参考,促进软枣猕猴桃产业可持续发展。

1 软枣猕猴桃种子繁殖研究进展

对于野生软枣猕猴桃人工繁殖,时间相同、催芽场所不同的种子萌发率不同,露天条件下种子发芽率在90%以上,而露天条件下沙藏处理应在播种前65 d 左右进行。陈晓东在播种前70 d对软枣猕猴桃种子进行催芽处理,露天条件下层积沙藏65 d 左右,种子发芽率较高,苗木生长良好[17]。朱玉宝等同样对软枣猕猴桃种子进行催芽处理后,在露天条件下将沙和种子按照3∶1 的比例混合后挖坑埋藏[18]。赫丹将漂洗后的种子进行层积处理后置于0 ℃条件下保存,发现能打破种子休眠,并在播种前10 d 取出进行保湿催芽[19]。以上试验皆由层积沙藏或低温处理打破种子休眠,屈德洪等利用不同浓度的赤霉素处理种子并用清水处理作为对照,发现浓度为0.08%的赤霉素处理的种子发芽率最高,为70%[20]。

2 软枣猕猴桃扦插繁殖研究进展

扦插繁殖是将植物的茎、叶、根、芽等部位插入水、土、沙中,经培养后使之成为独立新植株的一种繁殖方法。软枣猕猴桃扦插繁殖的基本过程包括枝条采集、枝条筛选和处理、扦插育苗及插后管理等。不同扦插方式的枝条采集时间不同:采用硬枝扦插时,于11 月中下旬采集无病虫害、芽饱满且成熟度较高的一年生枝条,置于干净的湿河沙中沙藏,而且保持枝条顶部微露,翌年3 月剪枝备用[21],或采集3月末至4月上旬的枝条沙藏后进行扦插;采用绿枝扦插(半木质化)和嫩枝扦插,需6 月上旬采集枝条直接进行扦插,不需要沙藏处理[22]。大多数研究表明,影响软枣猕猴桃生根及成苗的因素有扦插时期、枝条类型、枝条部位、药剂种类和浓度、药剂处理时间、扦插基质、扦插后期土壤水分含量、气温、空气湿度及光照等(人工栽培则部分因素暂不考虑)。在软枣猕猴桃扦插繁殖研究中,不同枝条类型所需的扦插条件是不同的[22]。在实际生产中,软枣猕猴桃扦插繁殖的理想条件如下:硬枝扦插时,在软枣猕猴桃茎休眠期进行剪枝,并要求枝条完全木质化、枝条直径0.3~0.8 cm、长3.0~15.0 cm,用50 mg/kgABT 1号生根粉浸泡24 h;绿枝扦插时,选取半木质化枝条进行修剪,枝条直径0.3~0.8 cm、长10.0~12.0 cm,用50 mg/kgABT 1号生根粉浸泡15 min[23]。综上所述,进行软枣猕猴桃硬枝扦插育苗时,在插穗充足的条件下,建议剪取较粗的枝条作为插穗材料,以提高扦插育苗成活率。此外,基质的选择也影响扦插成活率。隋炎佐在野生软枣猕猴桃扦插繁殖研究中得出嫩枝在沙子中成活率最高达83%,所以沙子是嫩枝扦插的最适宜基质[24]。甄占萱等发现不同基质对软枣猕猴桃嫩枝扦插生长影响显著:清水组不易产生愈伤组织,沙土+苔藓组易导致枝叶腐烂,沙土+蛭石组扦插效果较好,大棚陶粒土基质扦插效果最佳[25]。

3 软枣猕猴桃组织培养研究进展

德国著名植物家哈布兰特(G.Haberlandt)于1902年提出了植物细胞全能性概念,为植物组织培养技术奠定了理论基础。猕猴桃组织培养始于20世纪70年代,而我国猕猴桃组织培养始于1979 年。桂耀林以猕猴桃茎段为外植体诱导愈伤组织和植株再生,并取得成功[26]。1991年,吴克贤通过秋季腋芽培养,诱导出根、茎、叶完整的植株,并移栽成活。此后,研究人员对软枣猕猴桃陆续展开了组织培养研究,如猕猴桃组织培养影响因素、培养条件等,并取得了重大研究进展[27]。

3.1 外植体的取材和预处理

猕猴桃的多种器官都可以作为外植体,如顶芽、腋芽、茎段、叶片、叶柄、根段、花药、胚和胚乳,都可通过诱导愈伤组织或直接诱导分化成苗的方式进行组织培养,并且取得成功。软枣猕猴桃是猕猴桃属中的一种,所以其器官也可以作为外植体。张喜春等利用软枣猕猴桃叶片作为其培养的外植体,成功诱导出愈伤组织[28]。郑小华等对软枣猕猴桃茎段、叶块、叶柄发生的愈伤组织进行分化培养[29],其中带皮茎段愈伤组织发生率最高,达45.41%。崔雪艳以野生软枣猕猴桃的茎段及带嫩芽的茎段作为外植体,研究植物激素对诱导愈伤组织形成、不定芽分化、幼苗生根的影响,结果表明带叶芽茎段更适合作为诱导愈伤组织的外植体[30]。

在组织培养过程中,对外植体进行消毒是控制组培苗污染率的首要步骤,选择适宜的消毒剂及最佳的消毒时间,才能降低污染率,以便获得生长良好的初代组培苗。李强采用不同灭菌时间对猕猴桃腋芽和茎段进行处理,其中以腋芽作为外植体、灭菌4 min时成活率最高,而以软枣猕猴桃茎段作为外植体,灭菌时间以5 min 为宜[31]。邓践以“桓优1 号”软枣猕猴桃嫩茎段作为外植体,利用不同的灭菌方法及时间对其进行处理后,得出75%酒精20 s+0.1%HgCl 22 min+75%酒精20 s+0.1%Hg‐Cl 22 min处理效果良好,污染率2.8%[32]。

3.2 基本培养基的选择

培养基是人工配制的、能满足植物材料生长发育的营养基质[33]。在猕猴桃组织培养过程中,一般可采用MS、1/2MS、N6、Nitsch、GD 及 WPM 作为基本培养基。而猕猴桃离体培养多选用固体培养基。

3.3 植物生长调节物质的影响及应用

植物生长调节物质的种类及配比等是猕猴桃组织培养成功的关键。目前,已知的生长素类植物生长调节物质有 2,4‐D、NAA、IAA 等,细胞分裂素类有 6‐BA、KT等。细胞分裂素对愈伤组织分化和芽分化诱导有着重要影响,生长素与细胞分裂素的比值越大,对生根越有利。王广福等以软枣猕猴桃的茎段、叶片、叶柄作为外植体,研究不同生长调节剂组合对愈伤组织的诱导,6‐BA 对软枣猕猴桃愈伤组织的诱导效果优于KT,“魁绿”和“佳绿”叶片的愈伤诱导率在MS+2,4‐D 0.5 mg/L+6‐BA 2 mg/L和MS+2,4‐D 0.5 mg/L+6‐BA 1 mg/L培养基上最高,分别为93.3%和96.2%[34]。

增殖培养是组织培养试验中的重要步骤,植物生长调节剂的种类及浓度对不定芽的分化、增殖及组培苗生长有着不同程度的影响[35‐36]。赵春莉等利用响应面法优化软枣猕猴桃培养基,培养基优化结果为MS+6‐BA 1.61 mg/L+IAA 0.55 mg/L+IBA 0.33 mg/L[37]。王禹等以黑龙江省野生驯化品系猕猴桃为原材料,研究其快繁技术,增殖培养基采用 0.5~1.0 mg/L 6‐BA+0.5~1.0 mg/L ZT+30 g/L 蔗糖+7 g/L琼脂,40 d继代一次[38]。

在一定浓度范围内,在增殖培养基中添加的细胞分裂素浓度越高,芽的分化速度越快。但芽不能伸长,从而抑制了根的形成。因此,诱导生根之前,应适当降低细胞分裂素的浓度,以促进芽的伸长和生长,NAA、IBA、IAA均可诱导芽生根。

4 研究展望

首先,如何打破种子休眠是软枣猕猴桃种子繁殖研究中的一个核心问题。研究表明,利用沙藏(层积处理)或不同浓度赤霉素浸泡种子可打破种子休眠状态,用0.08%赤霉素处理的种子发芽率最高,为70%。其次,影响扦插繁殖的因素包括扦插时期、枝条类型、枝条部位、药剂种类和浓度、药剂处理时间,而枝条的长短、直径对其影响不大。最后,组织培养的关键技术是无菌处理,关键在于外植体的选择和处理、基本培养基的选择、植物生长调节物质的种类及浓度,而温度、光照、时间对其影响不大。常用的培养温度为25 ℃左右,光照强度为1 500~2 000 lx,光照时间为12~16 h/d。

目前,虽然大多数学者对软枣猕猴桃的3 种人工繁殖技术进行了总结并取得了一些经验,但对于投入生产应用还需做大量工作。对软枣猕猴桃人工繁殖技术的发展有如下期望。一是制定相关技术流程,进一步优化人工繁殖技术。对于扦插繁殖,可通过优化其影响因素等,制定人工栽培技术规程。同理,可通过优化种子繁殖、组织培养繁殖条件,确定技术参数。二是扩大其品种选择范围,对不同地方的品种进行筛选,扩大市场需求。三是提高种苗繁殖速度。组织培养是无性快繁的一种重要途径,利用快繁技术可降低成本,实现规模化生产,增加经济效益。

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