北美海棠试管苗生根培养研究

黄洁萍，柴慈江，夏瑞，董媛媛，岑芬

（天津农学院 园艺园林学院，天津 300392）

北美海棠（North AmericanBegonia）为蔷薇科（Rosaceae）苹果属植物。北美海棠品种众多，花色多样，叶色也富于变化，特别是有些品种的果实在冬季可以长期宿存于树上，丰富了冬季的景观内容，这一点在我国北方的园林绿化中尤显重要[1-2]。北美海棠自20世纪80年代由欧美等国引入我国，各地相继对其适应性及抗性等进行了较为广泛的研究，并初步筛选出适应当地应用的北美海棠优良品种[3-8]。为解决北美海棠优良品种推广过程中的苗木瓶颈，采用组织培养快速繁殖技术将是一条有效途径。

关于北美海棠组培快繁技术目前国内已有一些研究报道。赵志新研究提出了北美海棠试管苗适宜的增殖和生根培养基[9]。黄俊轩等研究了北美海棠试管苗脱菌技术，也对北美海棠试管苗增殖与生根技术进行了研究[10-11]。生根是植物组培快繁技术的关键环节之一。目前对于北美海棠试管苗生根培养主要是在琼脂培养基中进行，这样既增加试管苗成本，又造成移栽困难。用土壤替代琼脂做培养基支撑物进行试管苗生根培养，进而实现带坨移栽，既可降低成本，又简化了移栽程序，该项技术目前已在多个树种上初试成功[12-16]。本研究主要探讨北美海棠试管苗的土壤支撑生根培养技术，以便为降低试管苗成本和完善北美海棠组培快繁技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

取天津农学院东校区校园内生长的北美海棠新梢茎段，经灭菌后接种到含有0.5 mg/L 6-BA的MS培养基上进行培养，并对获得的无菌嫩梢在同样培养基上进行继代培养，取继代培养40～50 d的北美海棠试管苗为试材。试验用土取自天津农学院地被植物园，于6月份取土放于瓦盆中，摆在地表，经一个雨季的雨水淋洗后，风干并过1 mm筛备用。土质为黏壤土，pH 8.1，含盐量0.41‰，有机质含量为1.47%。

1.2 方法

1.2.1 北美海棠试管苗土壤支撑生根培养研究

本试验设土壤支撑生根培养与琼脂支撑生根培养两个处理。

土壤支撑生根培养基的配制：将上述风干土与过1 mm筛的蛭石按照1∶2的体积比混合后放入方形PC瓶内，每瓶放入100 mL，随后添加由0.5 mg/L NAA、15 g/L蔗糖和蒸馏水配成的液体培养基60 mL，培养瓶封口，在121 ℃条件下灭菌20 min。

琼脂支撑生根培养基的配制：选用大量元素减半的MS培养基为基本培养基，附加0.5 mg/L NAA、15 g/L蔗糖，并用7 g/L琼脂做固化剂，培养基配制后分装于100 mL锥形瓶内，棉塞封口置于121 ℃条件下灭菌20 min。

将北美海棠试管苗长约15 mm的茎段分别接种于上述土壤和琼脂两种生根培养基上，每种培养基均接种32个茎段。接种后放置在温度23～27 ℃、光照1 000～2 000 lx的培养室内培养，每天光照14 h。培养50 d后，调查两种处理下全部茎段的生根情况，计算生根率，用X2测验对生根率进行独立性测验，同时调查每株试管苗的根长、根数、茎长、叶数等指标，并对各项指标按照完全随机试验单向分组资料的分析方法进行方差分析。取两处理试管苗根段在显微镜下观察根毛发生情况并拍照。

1.2.2 北美海棠试管苗在露地环境中的瓶内生根培养研究

2019年4月24日，即在上述试验1.2.1进行的同时，另外接种32个北美海棠试管苗长约15 mm茎段于土壤支撑生根培养基中，并将接种后的培养瓶放在露地环境中培养，以试验1.2.1培养室环境中土壤支撑生根培养的处理做对照。

露地环境培养选择在天津农学院地被植物园内进行。培养瓶放在树荫内，并在东西方向放置遮阳网避免培养瓶被阳光直接照射。培养瓶的顶部用胶膜将透气孔粘贴封住以防雨水浸入。在培养期间，每隔5 d观察记录一次培养瓶内的最高温度，并选择晴天和阴天的中午，用照度计测定培养瓶顶部的光照强度。

露地环境培养50 d后，调查全部试管苗的生根率、根长、根数、茎长、叶数等各项数据指标，与培养室环境培养的（对照）进行分析比较，所有数据统计分析方法同试验1.2.1。

1.2.3 茎段长度影响北美海棠试管苗生根培养的研究

在土壤支撑生根培养基中分别接种不同长度的北美海棠试管苗茎段，茎段长度设计为两种：长茎段（15～20 mm），短茎段（5～10 mm）。每处理均接种4瓶共32个茎段。

接种后放置在温度23～27 ℃，光照1 000～ 2 000 lx的培养室下进行培养。培养50 d后，统计两处理的生根率，对生根率做X2测验，调查各处理试管苗各项指标并通过方差分析比较两者的生根情况。方差分析方法同试验1.2.1。

2 结果与分析

2.1 土壤支撑培养基对北美海棠试管苗生根培养的影响

土壤与琼脂培养基下北美海棠试管苗的生根培养结果见表1。

表1 土壤与琼脂培养基下北美海棠试管苗生根培养效果

由表1可以看出，这两个处理的单株根数无显著差异，生根率和单株根长存在显著性差异。土壤培养基中试管苗的生根率达到84.4%，显著高于琼脂培养基，但单株根长却低于琼脂培养基。表明土壤支撑培养基可以明显促进北美海棠试管苗的根系发生，但对根系生长有明显的抑制作用。

土壤培养基中试管苗茎基部无愈伤组织发生，而琼脂培养基中试管苗茎基部形成愈伤组织的高达100%。由于茎段基部的愈伤组织容易导致根系断裂，因此，土壤支撑培养的试管苗的根系结构优于琼脂培养基。琼脂培养基中试管苗的单株茎长虽略高于土壤培养基，但两者的差异并不显著。琼脂培养基中试管苗的单株叶数则显著高于土壤培养基。图1为两种培养基培养的北美海棠试管苗。

图1 两种培养基培养的北美海棠试管苗

通过显微镜下观察发现，两种培养基培养的试管苗的根系均有根毛发生（图2）。

综合上述分析，土壤支撑培养的北美海棠试管苗茎长与琼脂支撑培养无显著差异，虽然根长显著低于琼脂培养基，但是茎基部无愈伤组织，根系结构优于琼脂培养基。特别是土壤支撑培养的试管苗的生根率显著高于琼脂培养基，而且生根率是衡量生根培养效果的重要指标，因此总体上看，土壤支撑生根培养的效果优于琼脂支撑培养。所以在北美海棠试管苗生根培养中，可以以土壤替代琼脂做培养基支撑物，即可以提高生根率，又可以降低试管苗成本。

注：左：土壤支撑培养基；右：琼脂培养基

2.2 露地环境对北美海棠试管苗生根培养的影响

露地与培养室环境中北美海棠试管苗生根培养效果如表2所示。

表2 露地与培养室环境中北美海棠试管苗生根培养效果

表2表明，露地环境的生根率与培养室环境无显著差异，但前者略高于后者，且达到90.6%。两者环境培养的试管苗单株茎长差异也不显著。培养室环境的单株根数、根长、叶片数均显著高于露地环境。

培养期间露地环境的温度变化情况如图3所示。

图3 培养期间露地环境中的温度变化情况

从温度测定结果来看，培养期间，从4月下旬至6月上旬，培养瓶内的最高温度多在30～35 ℃，个别日期超过35 ℃，但均未超过40 ℃，最低温度则由10 ℃左右逐渐升至15 ℃左右，露地环境培养获得了90.6%的生根率，而且试管苗生长正常，表明培养期间的温度是比较适宜的。同时，由于露地最高温度多在30 ℃以上，且个别日期高达38 ℃，可能对试管苗根茎生长有一定抑制作用，并对叶片造成一定伤害，这可能是露地环境培养的试管苗根长、根数和叶数显著低于培养室环境的主要原因。

总体来看，虽然根长、根数和叶数低于培养室环境，露地培养的北美海棠试管苗茎长与培养室培养的无显著差异，且生根率高达90.6%。为了降低成本，在4月下旬至6月中旬，可以将北美海棠试管苗的瓶内生根培养放在适宜的露地环境中进行。

2.3 茎段长度对北美海棠试管苗生根培养的影响

长茎段与短茎段下北美海棠试管苗生根培养效果见表3。

表3 长茎段与短茎段下北美海棠试管苗生根培养效果

由表3可以看出，长茎段处理的试管苗生根率略高于短茎段、根长则略低于短茎段，但这两个指标差异均不显著，单株根数差异也不显著，表明接种茎段的长度对北美海棠试管苗的根系发生与生长没有明显的影响。

从试管苗的地上部来看，两处理接种后的茎段在培养期间均没有明显的萌发生长，基本上保持了接种时的状态。由于接种时的茎段长度有差异，所以最终形成的试管苗茎长和叶数有显著差异，长茎段的茎长和叶数显著高于短茎段。

上述结果表明，接种茎段长度对北美海棠试管苗根系发生与生长没有明显影响。但是由于接种茎段长度的差异会导致最终形成的试管苗地上部生长的差异，长茎段形成的试管苗茎长与叶数显著高于短茎段，对于后续的移栽将更为有利，因此，在繁殖材料充足时以接种长茎段为宜。

图4为短茎段与长茎段两处理形成的试管苗生长状况。

图4 接种不同长度茎段培养的北美海棠试管苗

3 讨论与结论

试管苗生根是植物组织快繁技术中的关键步骤之一。北美海棠试管苗的生根培养目前多在琼脂培养基中进行[9-10,17]。这种生根方式既增加试管苗成本，也会导致试管苗移栽困难。柴慈江等用土壤替代琼脂做培养基支撑物进行葡萄试管苗生根培养，并进行带坨移栽，简化了移栽程序并降低了成本[12]。其后在栒子、珠美海棠、矮溲疏、矮紫薇、亮叶忍冬等植物的研究中也取得类似结果[13-16]。对于无核枣、樱桃李和苹果砧木G.11试管苗的土壤支撑生根培养的研究也获得比较理想的结果[18-20]。本试验对北美海棠试管苗进行土壤支撑生根培养，生根率达84.4%，明显高于琼脂培养，这一结果与上述研究基本一致。这样既可降低试管苗成本，又为简化试管苗的移栽程序奠定了基础。

试管苗的瓶内生根培养一般在培养室进行，培养室的控温及光照所需的电力消耗是导致试管苗成本增加的主要因素之一。杨广艳等[21]、宋秋月等[22]先后将珠美海棠和栒子试管苗的瓶内生根培养放于露地环境下进行，发现不同环境下培养的试管苗的生根率无显著差异。本研究表明北美海棠试管苗在露地环境中的生根率达90.6%，茎长也与培养室中的试管苗无显著差异，这一结果与杨广艳、宋秋月等的研究基本一致，表明北美海棠试管苗在露地环境下培养生根是可行的。将试管苗的生根培养放在露地环境中进行不仅节省了培养室的电力消耗，而且减少了温室设施的使用，因此，可以在更大程度上降低成本。对此值得进一步研究。

综合上述，北美海棠试管苗的生根培养以采用土壤支撑培养基为宜，并且在4月下旬至6月中旬可以将生根培养放置在露地环境中以进一步降低成本。