硅盐对越南石斛组培苗生长发育的影响

王义琴，孙 博，何 玲，师凯辉，黄 鑫，王冬梅，陈 宇，臧 睿，和凤美

（云南农业大学园林园艺学院，昆明 650201）

越南石斛（Dendrobium vietnamenseAver.）是兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium）瘦轴组（Sect.Breviflores）的一种珍稀濒危植物［1，2］，植株通常呈直立或悬垂生长，假球茎为压扁状，花期在2—3 月，侧生花序从茎干上部的叶腋里长出，花大而艳丽，花瓣上半部粉色，下半部白色，唇瓣比萼片短，凹陷呈浅舟状，具有极高观赏价值［3，4］。由于生态环境的恶化对石斛生存环境和传粉昆虫造成的不利影响，以及野外条件下种子繁殖困难等，石斛种质资源日渐面临危境［5］，急需对野生石斛资源进行有效保护和合理、可持续地开发应用。

原球茎是兰科植物的一种再生方式，在兰科植物的组织培养中通过诱导适宜的外植体也能产生一些类似于原球茎的结构，通常把这种结构称为类原球茎或拟原球茎（Protocorm like bodies），即PLBs。使用外植体诱导类原球茎是兰科植物的一种快速、有效的繁殖方法［6］。已有研究表明，在培养基中加入适量硅能够有效地提高多种植物器官的愈伤组织诱导率，改善愈伤组织的生长状态和组培苗的生长发育情况［7-12］。硅在兰科植物组织培养方面的研究较为鲜见，本研究选择硅盐及珍稀濒危植物越南石斛作为研究对象，探讨硅盐对越南石斛生长发育的影响，对野生石斛资源的保护具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

云南农业大学园林园艺学院保存的越南石斛组培苗。

1.2 方法

1.2.1 越南石斛原球茎的诱导 取越南石斛组培苗茎段上部的茎节（2 个节以内，含第二个节），作为外植体，每瓶5 棵，接种于诱导培养基（15 g/L 蔗糖+9 g/L 琼脂+0.5 mg/L 6-BA+1 mg/L NAA+0.5 mg/L 2，4 D）上，培养基中添加硅酸钙浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L，在25 ℃、光照条件下培养45 d，统计原球茎诱导率。

1.2.2 越南石斛组培苗的壮苗生根 取越南石斛组培苗的茎尖（含第一茎节），每瓶5 棵，接种于壮苗培养基（30 g/L 蔗糖+9 g/L 琼脂+80 g/L 马铃薯+0.4 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA）上，培养基中添加硅酸钙浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L，在25 ℃、光照条件下培养60 d，统计褐化死亡率、株高、枝条数、叶片数、根数，以确定壮苗培养基的最适合添加硅酸钙浓度。

2 结果与分析

2.1 硅盐对越南石斛原球茎诱导的影响

茎段在诱导培养基上培养45 d 后，基部接触培养基的部分开始膨大，长出绿色原球茎，随着时间推移，茎段基部长出多个原球茎，质地紧密，颜色翠绿，形状圆扁，生长较旺盛（图1）。如图2 所示，当硅酸钙浓度为0~0.2 g/L 时，越南石斛的原球茎诱导率随硅酸钙浓度升高而升高；当硅酸钙浓度为0.2~0.8 g/L时，原球茎诱导率随硅酸钙浓度升高整体呈降低趋势。最适合添加到原球茎诱导培养基的硅酸钙浓度为0.2 g/L，此时原球茎诱导率为71.43%。

图1 越南石斛原球茎诱导

图2 不同硅酸钙浓度对越南石斛原球茎诱导的影响

2.2 硅盐对越南石斛组培苗防褐化的影响

越南石斛茎尖在添加了不同硅酸钙浓度的壮苗培养基上培养60 d，组培苗的褐化死亡率结果如图3所示。褐化死亡率随着硅盐浓度的升高，呈上下波动的趋势，当硅盐浓度为0~0.1 g/L 和0.5~0.8 g/L 时，褐化死亡率整体呈升高趋势；当硅盐浓度为0.1~0.2 g/L 和0.3~0.5 g/L 时，褐化死亡率逐渐降低。当硅盐浓度达0.5 g/L 时，褐化死亡率最低，为2.38%，防褐化效果最好。

图3 不同硅酸钙浓度对越南石斛组培苗褐化的影响

2.3 硅盐对越南石斛株高的影响

越南石斛茎尖在添加了不同硅酸钙浓度的壮苗培养基上培养60 d后，统计组培苗的株高（图4）。当硅酸钙浓度为0~0.4 g/L 时，越南石斛小苗株高整体上随着硅酸钙浓度升高而升高；当硅酸钙浓度为0.4~0.8 g/L 时，越南石斛小苗株高整体上随着硅酸钙浓度升高而降低。当硅酸钙浓度为0.4 g/L 时，小苗株高达最大值，为（3.33±0.23）cm。

图4 不同硅酸钙浓度对越南石斛组培苗株高的影响

2.4 硅盐对越南石斛分枝的影响

越南石斛组培苗枝条数随着硅盐浓度升高呈上下波动趋势（图5），当硅盐浓度为0~0.3 g/L 和0.5~0.6 g/L 时，越南石斛组培苗的枝条数量整体上逐渐升高；当硅盐浓度为0.3~0.5 g/L 和0.6~0.8 g/L 时，枝条数量逐渐降低。当硅盐浓度为0.3 g/L 时，枝条数量最多，达（2.89±1.03）条，效果最好。

图5 不同硅酸钙浓度对越南石斛组培苗分枝的影响

2.5 硅盐对越南石斛叶片数的影响

统计越南石斛组培苗的叶片数，结果如图6 所示。当硅酸钙浓度为0~0.3 g/L 时，越南石斛组培苗的叶片数随着硅酸钙浓度升高而增加；当硅酸钙浓度为0.3~0.8 g/L 时，越南石斛组培苗的叶片数整体上随着硅酸钙浓度升高而减少。当硅酸钙浓度为0.3 g/L 时，组培苗叶片数最多，为（15.00±3.31）片。

图6 不同硅酸钙浓度对越南石斛组培苗叶片数的影响

2.6 硅盐对越南石斛生根的影响

由表1 可以看出，当硅酸钙添加浓度为0 g/L时，生根率最低，为75.00%，其余所有添加了不同浓度硅酸钙的培养基，越南石斛组培苗的生根率与其相比，均有一定幅度的增加；当硅酸钙浓度为0~0.3 g/L 时，越南石斛组培苗的生根数整体上随着硅酸钙浓度升高而增加，当硅酸钙浓度达0.4 g/L 时，生根数开始降低；当硅酸钙浓度为0.5 g/L 时，在越南石斛组培苗的全部根中，根长>1 cm 的根数占比最高，达80.00%。综合上述数据，当硅酸钙浓度为0.3~0.5 g/L 时，越南石斛生根效果较佳。

表1 不同硅酸钙浓度对越南石斛生根的影响

3 讨论

硅元素是地壳和土壤中含量仅次于氧元素的第二大元素［13］，是植物生长发育过程中的必需元素。国内外研究表明，外源硅盐对多种植物组织器官诱导产生的愈伤组织的生长具有促进作用，促进植物根系生长，增加叶片和根系中的ATP（三磷酸腺苷），改善组培苗的生长发育情况、促进再生苗芽的增殖和生根，促进植物生长发育［14-16］。在培养基中加入适量硅可以提高杜仲愈伤组织的诱导及增殖率，促进南方红豆杉愈伤组织的诱导和增殖，改善愈伤组织的生长状态，增加愈伤组织增殖生长量［7，8］。在培养基中添加CaSiO3可以增加蝴蝶兰杂交苗叶片的长度［12］，添加K2SiO3和Na2SiO3可增加罗汉果幼苗的根数、地上部分和根的长度［15］。也可减缓低温对铁皮石斛的伤害［17］，提高香蕉根系活力，对根系的影响高于地上部分［18，19］，提高果蔗组培腋芽苗的叶绿素含量，促进增殖生长［20］。

本研究设置了一系列不同硅酸钙浓度作为外源添加物加入越南石斛原球茎诱导培养基、组培苗的壮苗生根培养基中，筛选出最适合加入的硅酸钙浓度。研究结果表明，最适合添加到越南石斛原球茎诱导培养基的硅酸钙浓度为0.2 g/L，原球茎诱导率为71.43%，对越南石斛组培苗的防褐化效果最佳的硅酸钙浓度为0.5 g/L，当硅酸钙浓度为0.3~0.5 g/L时，越南石斛生根效果较佳，添加适量外源硅酸钙可促进越南石斛组培苗的生长发育。