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      迎春櫻組培快繁體系研究

      2019-08-13 08:55:35南程慧薛曉明伊賢貴
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年1期
      關(guān)鍵詞:培養(yǎng)基

      南程慧 薛曉明 伊賢貴

      摘要:以MS+0.1 mg/L NAA為基本培養(yǎng)基,迎春櫻無菌初代培養(yǎng)材料于2~4 mg/L 6-BA誘導(dǎo)10 d后轉(zhuǎn)接于MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA培養(yǎng)基上,增殖系數(shù)為5.9~10.7;壯苗培養(yǎng)以MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+1.0 mg/L GA3+5 g/L瓊脂為宜,材料后期生長(zhǎng)旺盛,培養(yǎng)基污染率低,材料于C1中誘導(dǎo)10 d后轉(zhuǎn)接于此培養(yǎng)基,增殖系數(shù)為8.2,叢芽健壯;以3/4MS為基本培養(yǎng)基,NAA濃度為0.04~0.08 mg/L時(shí),生根率為 91.5%~100.0%,不定根較多,莖葉健壯;生根苗開瓶后直接移栽于V細(xì)沙 ∶ V珍珠巖 ∶ V蛭石=1 ∶ 1 ∶ 1組成的基質(zhì)穴盤中,培養(yǎng)室中生長(zhǎng)20 d時(shí)成活率為93.8%。

      關(guān)鍵詞:迎春櫻;組培;培養(yǎng)基;增殖系數(shù);生根率;快繁體系

      中圖分類號(hào): S685.120.4+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2019)01-0048-04

      迎春櫻(Cerasus discoidea)屬薔薇科(Rosaceae)櫻屬(Cerasus)[1-2],是我國(guó)野生櫻花資源中的特有種;傘形花序,著花1~3朵,花色粉紅,2—3月先葉開放,為早春優(yōu)質(zhì)的觀賞花木;主要分布于安徽南部、江西東北部、浙江大部等地的山谷林中或溪邊灌叢中海拔200~1 100 m處。

      迎春櫻作為華東低海拔山區(qū)重要的春花樹種,南京、杭州、武漢、南昌、上海、無錫、長(zhǎng)沙等地已對(duì)其進(jìn)行園林利用,但多為直接的野外成樹移植,這對(duì)其野生資源的自然更新造成一定的破壞,科學(xué)合理的引種繁育體系鮮見報(bào)道[3]。野外調(diào)查結(jié)果顯示,由于受人為開發(fā)、自然繁殖衰退等因素的影響,野生迎春櫻的種群數(shù)量有逐漸減少的趨勢(shì)。為合理保護(hù)和開發(fā)利用野生迎春櫻資源,建立科學(xué)快速的無性繁育體系,在前期已獲得無菌外植體的基礎(chǔ)上,本研究對(duì)其組培快繁體系的建立進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,以期為迎春櫻的合理開發(fā)利用及保護(hù)提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)材料

      在前期組培無菌外植體研究的基礎(chǔ)上,以0.2 g/L GA3處理過的迎春櫻種子為試驗(yàn)材料[4-5],于溫度為15 ℃、光照度1 500~2 000 lx、光暗周期16 h/8 h的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30 d左右,以具有2張真葉的無菌沙床苗為外植體材料。

      1.2 試驗(yàn)條件

      培養(yǎng)室溫度為(23±2) ℃,光照度為1 500~2 000 lx,每天光照16 h。

      1.3 試驗(yàn)方法

      1.3.1 叢芽誘導(dǎo)與增殖試驗(yàn) 選用光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)30 d左右的迎春櫻沙床苗為外植體材料,剪去幼根,無菌水浸洗3遍,70%乙醇浸洗30 s后,無菌水浸洗3遍,再用0.2% HgCl2溶液浸洗3 min后,無菌水浸洗5~6遍,置于滅菌濾紙上吸干材料表面水分后,將每個(gè)材料剪成帶子葉和真葉的莖段接種于MS+1 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA的啟動(dòng)培養(yǎng)基上;培養(yǎng)室中培養(yǎng)30 d左右,選擇無菌增殖芽進(jìn)行叢芽的誘導(dǎo)與增殖。叢芽誘導(dǎo)與增殖以MS為基本培養(yǎng)基,含30 g/L蔗糖、7 g/L瓊脂粉,附加0.5~6.0 mg/L細(xì)胞分裂素6-BA、0.05~0.40 mg/L 生長(zhǎng)素NAA,pH值為5.8。采用梯度和交叉配比的方法進(jìn)行目的培養(yǎng)基的篩選試驗(yàn),30 d時(shí)進(jìn)行觀測(cè)統(tǒng)計(jì)。

      1.3.2 繼代壯苗試驗(yàn) 以MS為基本培養(yǎng)基[6-10],附加 0.5 mg/L 細(xì)胞分裂素6-BA、0.05 mg/L生長(zhǎng)素NAA、0.5~2.0 mg/L GA3、4~7 g/L瓊脂粉,pH值5.8,蔗糖30 g/L,采用梯度和交叉配比的方法進(jìn)行壯苗培養(yǎng)基的篩選試驗(yàn)。

      1.3.3 生根培養(yǎng)試驗(yàn) 分別以1/4MS、1/2MS、3/4MS、MS為基本培養(yǎng)基,附加0.2~1.0 mg/L生長(zhǎng)素NAA,采用梯度和交叉配比的方法進(jìn)行生根培養(yǎng)基的篩選試驗(yàn)。

      1.3.4 試管苗移栽試驗(yàn) 選取生根培養(yǎng)40 d左右的健壯生根苗,分別采用開瓶煉苗5 d后移栽[11-15]和開瓶后直接移栽的方法[12]進(jìn)行試管苗的移栽試驗(yàn),生根苗出瓶時(shí)須清水沖洗干凈,并用0.1%多菌靈蘸根處理;在參考前人試驗(yàn)的基礎(chǔ)上[13],選用高溫滅菌過的V細(xì)沙 ∶ V珍珠巖 ∶ V蛭石=1 ∶ 1 ∶ 1組成的基質(zhì)作為栽培基質(zhì),于穴盤中生長(zhǎng)20 d后觀測(cè)統(tǒng)計(jì)試管苗移栽成活情況。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同激素配比對(duì)叢芽誘導(dǎo)與增殖的影響

      沙床苗轉(zhuǎn)接至MS+1 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA初代培養(yǎng)基上,培養(yǎng)40 d時(shí)增殖系數(shù)為2.2,增殖芽數(shù)量少,難以滿足組培快繁的需要;在前期的預(yù)試驗(yàn)中,高濃度的6-BA刺激可誘導(dǎo)叢芽發(fā)生,據(jù)此筆者在初代培養(yǎng)基上,通過對(duì)6-BA、NAA的濃度進(jìn)行梯度和交叉配比的方法來探討外源激素對(duì)迎春櫻叢芽誘導(dǎo)與增殖的影響(表1)。

      根據(jù)A1、B1、C1、D1、F1試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果,在NAA濃度為 0.10 mg/L 不變的條件下,通過對(duì)6-BA的濃度進(jìn)行梯度和交叉配比可知,在培養(yǎng)基中只有外源激素NAA的情況下,NAA起到促進(jìn)不定根產(chǎn)生的作用,6-BA在濃度為1.0 mg/L時(shí)可促進(jìn)叢芽的產(chǎn)生,隨著其濃度的逐漸提高,其作用由促進(jìn)叢芽產(chǎn)生轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)紫紅色愈傷組織產(chǎn)生(圖1),從而抑制了叢芽的產(chǎn)生;根據(jù)E1、F1、G1、H1、I1試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果,在 6-BA 為1.0 mg/L不變的條件下,通過對(duì)NAA的濃度進(jìn)行梯度和交叉配比可知,在培養(yǎng)基中只有外源激素6-BA的情況下,6-BA則起到促進(jìn)叢芽產(chǎn)生的作用,隨著NAA濃度的逐漸提高,NAA對(duì)迎春櫻的影響由A1中的促進(jìn)生根轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)外植體基部黃綠色愈傷組織的產(chǎn)生,從而抑制了不定根及叢芽的產(chǎn)生。由此可知,6-BA對(duì)迎春櫻的影響在于促進(jìn)其叢芽的產(chǎn)生,NAA則起到促進(jìn)其不定根產(chǎn)生的作用,高濃度的6-BA、NAA均可促進(jìn)愈傷組織的產(chǎn)生,從而抑制叢芽和不定根的產(chǎn)生。

      據(jù)J1、K1、L1、M1、N1試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果可知,在NAA濃度為0.05 mg/L不變的情況下,6-BA濃度在0.4~0.6 mg/L時(shí)叢芽生長(zhǎng)較好,過低或過高濃度的6-BA均不利于迎春櫻外植體高生長(zhǎng)。外植體于B1、C1、D1中刺激10、40 d時(shí)轉(zhuǎn)接至L1培養(yǎng)基中,叢芽發(fā)生明顯;刺激10 d時(shí)轉(zhuǎn)接的材料隨著 6-BA 濃度的提高,叢芽增殖系數(shù)逐漸升高,其中外植體于D1轉(zhuǎn)接至L1的增殖系數(shù)最大,達(dá)17.1,部分單株增殖系數(shù)最大可達(dá)49.5,但過高刺激產(chǎn)生的叢芽生長(zhǎng)細(xì)弱,部分葉片卷縮、枯黃,出現(xiàn)玻璃化現(xiàn)象;刺激40 d時(shí)轉(zhuǎn)接的材料隨著 6-BA 濃度的提高,叢芽增殖系數(shù)下降或無叢芽產(chǎn)生。由此可知,叢芽誘導(dǎo)與增殖試驗(yàn)時(shí),6-BA刺激濃度不易過高,時(shí)間不易過長(zhǎng),刺激濃度過高時(shí),后期叢芽生長(zhǎng)不良,以2~4 mg/L 刺激濃度為宜;刺激時(shí)間過長(zhǎng)時(shí),外植體轉(zhuǎn)變?yōu)橛鷤M織,后期轉(zhuǎn)接生長(zhǎng)難以誘導(dǎo)叢芽,以刺激時(shí)間10 d左右、材料未形成明顯的愈傷組織為宜。

      2.2 繼代壯苗

      叢芽誘導(dǎo)與增殖試驗(yàn)中6-BA刺激濃度過高容易導(dǎo)致叢芽過多,后期生長(zhǎng)出現(xiàn)叢芽細(xì)弱、葉片卷縮、枯黃、玻璃化等現(xiàn)象,同時(shí)叢芽增殖多、生長(zhǎng)快需要消耗大量水分,外植體生長(zhǎng)一段時(shí)間后容易造成培養(yǎng)基失水開裂,出現(xiàn)材料后期生長(zhǎng)衰弱的現(xiàn)象;赤霉素具有促進(jìn)細(xì)胞分裂和莖的伸長(zhǎng)的作用,瓊脂濃度則對(duì)培養(yǎng)基軟硬具有調(diào)節(jié)作用,為達(dá)到繼代壯苗的目的,在附加GA3的基礎(chǔ)上,對(duì)MS培養(yǎng)基中瓊脂濃度進(jìn)行調(diào)節(jié),以篩選出適合迎春櫻后期生長(zhǎng)的壯苗培養(yǎng)基。每個(gè)處理36個(gè)材料,30 d后觀測(cè)統(tǒng)計(jì)材料生長(zhǎng)情況,具體結(jié)果見表2。

      由表2可知,A2、B2、C2、D2處理中,材料葉片開展,無葉片卷縮畸形及玻璃化現(xiàn)象,除B2莖高1.5~2.5 cm外,各處理高生長(zhǎng)不明顯,處理間差別不大,均有少量的生根現(xiàn)象,B2處理材料后期生長(zhǎng)最好。據(jù)此可知GA3起到促進(jìn)迎春櫻葉片開展、減少玻璃化的現(xiàn)象,GA3濃度為1.0 mg/L時(shí),可起到促進(jìn)迎春櫻葉片開展、莖段伸長(zhǎng)的目的。

      以MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+1.0 mg/L GA3 為基本培養(yǎng)基, 對(duì)培養(yǎng)基中瓊脂濃度進(jìn)行梯度交叉配比可知,培養(yǎng)基中瓊脂濃度≥5.5 g/L時(shí),30 d觀測(cè)時(shí)均有不同程度的開裂現(xiàn)象,其中,瓊脂含量為7.0 g/L時(shí),開裂率達(dá)73.3%,材料后期生長(zhǎng)減弱;瓊脂濃度降低,開裂率隨之降低。瓊脂濃度≤5.0 g/L,30 d觀測(cè)時(shí)培養(yǎng)基無開裂,有不同程度的污染現(xiàn)象;瓊脂濃度≤4.0 g/L時(shí),培養(yǎng)基呈流質(zhì)狀或液態(tài),接種操作困難,培養(yǎng)基容易污染,后期污染率高達(dá)90.9%,材料生長(zhǎng)畸形;瓊脂濃度為4.5~6.0 g/L時(shí),培養(yǎng)基呈固態(tài),接種操作容易,后期材料生長(zhǎng)旺盛,新生真葉6~8張。由此可知,培養(yǎng)基瓊脂濃度不宜過低或過高,以30~40 d不開裂為基準(zhǔn),培養(yǎng)基中瓊脂濃度為5.0 g/L左右時(shí),可起到繼代壯苗的目的。

      外植體材料于C1中培養(yǎng)10 d后轉(zhuǎn)接至H2,30 d時(shí)觀測(cè)叢芽增殖系數(shù)為8.2,葉片開展,葉色黃綠,后期生長(zhǎng)健壯(圖2),起到叢芽誘導(dǎo)增殖及壯苗的雙重目的。

      2.3 生根培養(yǎng)

      由叢芽誘導(dǎo)與增殖試驗(yàn)結(jié)論可知,NAA具有促進(jìn)外植體基部產(chǎn)生不定根的作用,依據(jù)前人的相關(guān)研究通過對(duì)MS培養(yǎng)基中大量元素和NAA濃度進(jìn)行梯度和交叉配比的方法[10-13],探討適合迎春櫻的生根培養(yǎng)基。40 d時(shí)觀測(cè)生根生長(zhǎng)情況,具體配比觀測(cè)結(jié)果見表3、圖3。

      由表3可知,對(duì)MS培養(yǎng)基中的大量元素進(jìn)行梯度配比,各處理均有不同程度的生根現(xiàn)象,A3處理生根率最低,為 79.2%,40 d時(shí)根長(zhǎng)僅0.5~2.5 cm,莖高約1 cm,生長(zhǎng)緩慢;B3、C3、D3處理生根率均在90%以上,具不定根1~8條,不定根又具多數(shù)須根,米黃色或黃白色,B3、D3處理根長(zhǎng)較C3短,莖高1~2 cm,葉色墨綠,生長(zhǎng)健壯。據(jù)此可知,迎春櫻為易生根植物,MS培養(yǎng)基中不添加任何外源激素的情況下均有不同程度的生根現(xiàn)象;培養(yǎng)基中大量元素過低對(duì)迎春櫻生根及莖葉健壯生長(zhǎng)有不利影響,過高則對(duì)其生根造成一定的抑制作用,影響不定根的伸長(zhǎng),以3/4MS培養(yǎng)基生根效果較好,但不定根細(xì)弱,移栽容易斷根。

      以3/4MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,對(duì)NAA濃度進(jìn)行梯度交叉配比可知,隨著NAA濃度的提高,不定根由細(xì)變粗,生根率也逐漸提高,培養(yǎng)基中NAA濃度達(dá)0.08 mg/L時(shí),生根率可達(dá)100.0%;NAA濃度為0.10 mg/L時(shí),生根率雖高,但莖葉生長(zhǎng)較弱,40 d觀測(cè)時(shí),莖高未生長(zhǎng),莖葉發(fā)黃,逐漸失去生長(zhǎng)能力;NAA濃度≤0.02 mg/L時(shí),不定根細(xì)弱,NAA作用不明顯。據(jù)此可知,以3/4MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基,NAA濃度對(duì)迎春櫻不定根的粗細(xì)、健壯有影響,濃度過低不定根細(xì)弱,濃度過高不定根粗短,莖葉生長(zhǎng)緩慢,NAA濃度0.04~0.08 mg/L 是迎春櫻生根培養(yǎng)基的合適濃度,生根率均在91%以上,不定根較多,莖葉健壯。

      2.4 生根苗的煉苗移栽

      選取F3、G3、H3培養(yǎng)基中的健壯生根苗進(jìn)行煉苗移栽試驗(yàn),采用開瓶煉苗5 d后移栽于V細(xì)沙 ∶ V珍珠巖 ∶ V蛭石=1 ∶ 1 ∶ 1組成的基質(zhì)穴盤中的方法,20 d時(shí)觀測(cè)生根苗成活率為 9.4%;采用開瓶后直接移栽于V細(xì)沙 ∶ V珍珠巖 ∶ V蛭石=1 ∶ 1 ∶ 1組成的基質(zhì)穴盤中的方法,將穴盤置于培養(yǎng)室(培養(yǎng)溫度、光照等條件同生根培養(yǎng)一致)中培養(yǎng)20 d時(shí)觀測(cè)生根苗成活率為93.8%,新生真葉2~3張(圖4)。

      據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果可知,開瓶煉苗5 d后培養(yǎng)基開裂,生根苗部分不定根暴露于空氣中,干燥失水,失去活力,同時(shí)上部葉片失水萎蔫,移栽后成活率低,這種方法不適于迎春櫻的煉苗移栽;迎春櫻為易生根植物,生根培養(yǎng)不定根良好,采用直接移栽于同等溫度、光照條件下煉苗移栽的方法,移栽后緩苗期短,污染率低,植株生長(zhǎng)健壯,生根苗成活率達(dá)93.8%,該方法較前一種方法更適于迎春櫻的煉苗移栽。

      3 討論與結(jié)論

      在MS+0.1 mg/L NAA為基本培養(yǎng)基的條件下,6-BA具有促進(jìn)迎春櫻叢芽產(chǎn)生的作用,濃度過高則促進(jìn)愈傷組織的產(chǎn)生。在叢芽誘導(dǎo)與增殖試驗(yàn)中,可采取前期高濃度6-BA刺激誘導(dǎo)叢芽,后期低濃度增殖生長(zhǎng)的方法進(jìn)行迎春櫻的叢芽誘導(dǎo)與增殖;前期刺激6-BA濃度以2~4 mg/L為宜,刺激時(shí)間10 d左右,后期轉(zhuǎn)接至MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA培養(yǎng)基上,增殖系數(shù)為5.9~10.7,起到叢芽誘導(dǎo)與增殖的目的,轉(zhuǎn)接至MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA+1.0 mg/L GA3+5 g/L瓊脂壯苗培養(yǎng)基上,30 d時(shí)增殖系數(shù)為8.2,起到叢芽誘導(dǎo)增殖及壯苗的雙重目的。隨著繼代次數(shù)的增多,外源激素在植物體內(nèi)不斷積累,后期叢芽誘導(dǎo)與增殖可適當(dāng)降低6-BA刺激濃度和時(shí)間。

      在未附加其他外源激素的情況下,對(duì)MS培養(yǎng)基中大量元素進(jìn)行梯度配比,40 d時(shí)試管苗均有不同程度的生根現(xiàn)象,說明迎春櫻為易生根植物;以3/4MS為基本培養(yǎng)基,NAA濃度對(duì)迎春櫻不定根的粗細(xì)、健壯有影響,NAA濃度為 0.04~0.08 mg/L時(shí),生根率為91.5%~100.0%,不定根較多,莖葉健壯,為迎春櫻的合適生根培養(yǎng)基。生根培養(yǎng)40 d左右時(shí),將生根苗直接開瓶移栽于V細(xì)沙 ∶ V珍珠巖 ∶ V蛭石=1 ∶ 1 ∶ 1 組成的基質(zhì)的穴盤中,20 d時(shí)成活率為93.8%,新生真葉2~3張,成活率高,生長(zhǎng)健壯;45 d左右進(jìn)行大田移栽,成活率在90%以上。

      本研究表明,高濃度的6-BA可有效促進(jìn)愈傷組織的產(chǎn)生,而迎春櫻通過愈傷組織獲得胚體再生相當(dāng)困難,植物遺傳轉(zhuǎn)化的眾多研究已證明,通過愈傷組織再生系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率較高。因此,在本研究的基礎(chǔ)上,通過愈傷組織開展迎春櫻胚體再生體系研究成為開展轉(zhuǎn)基因工作的重要環(huán)節(jié)[16],是迎春櫻組培快繁尚需攻關(guān)完善的環(huán)節(jié),同時(shí),為使理論更好地應(yīng)用于生產(chǎn),迎春櫻組培苗大田移栽后,后期成活率高低、生長(zhǎng)健壯與否、個(gè)體變異情況是后續(xù)仍須深入研究的課題。

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