劉德浩,陳智濤,鄧仿東,王少東,舒夏竺,黃競中,廖文莉
(惠州市林業(yè)科學研究所,廣東惠州 516001)
苦郎樹(Clerodendrum inerme)為馬鞭草科(Verbenaceae)大青屬攀援狀灌木,直立或平臥,高可達2 m,自然分布于熱帶和亞熱帶的海岸、河灘和潮汐地,在園林綠化中是很有價值的地被植物或樹籬植物,也是沿海防護林的優(yōu)良樹種[1-4]??嗬蓸涞闹腿~入藥可用于治療跌打損傷、血瘀腫痛、瘡癬疥癩和濕疹瘙癢等,根部能分離出具有鎮(zhèn)痛和抗菌作用的糖酐酯[5-7];也是一種常用的苦味補藥。其臨水生長,種子收集困難。本研究對苦郎樹的莖段組織培養(yǎng)技術開展研究,以期建立苦郎樹完整的離體快繁技術體系,為其規(guī)?;缣峁┘夹g支撐。
試驗材料來源于惠州市惠東縣鐵涌鎮(zhèn)野外收集的3年生苦郎樹種子實生苗,選取當年新抽出的半木質(zhì)化枝條作為外植體材料[8]。
1.2.1 外植體滅菌
選取生長健壯且長勢良好的苦郎樹實生苗枝條,去除葉片后帶回實驗室進行預處理。首先將選取的苦郎樹枝條修剪成10 cm長的莖段,放在流水下沖洗2 h,然后放入超聲波清洗機中用0.2%滅菌凈清洗20 min,最后用無菌水沖洗5 次,備用。在超凈工作臺上,以75%酒精和0.1%氯化汞HgCl2作為消毒劑進行不同消毒處理,之后用無菌水沖洗5次,將滅菌后的外植體接種至MS培養(yǎng)基中。共12個處理,每處理接種10 個莖段,3 次重復。接種20 天后統(tǒng)計污染率和萌發(fā)率。
1.2.2 基本培養(yǎng)基的篩選
在合適的滅菌處理基礎上,將滅菌后的苦郎樹莖段分別接種至MS、1/2 MS 和1/4 MS 培養(yǎng)基中,每5天統(tǒng)計1次外植體褐化率,篩選出適宜外植體生長的基本培養(yǎng)基。
1.2.3 初代培養(yǎng)
在基本培養(yǎng)基上,進行不同濃度6-BA(0.5、1.0和1.5 mg/L)、NAA(0.05、0.10 和0.15 mg/L)和IBA(0.5、1.0和1.5 mg/L)的正交試驗,探究不同類型和濃度的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對苦郎樹叢生芽誘導的影響。共9個處理,每處理10瓶,每瓶接種3個莖段。
1.2.4 繼代培養(yǎng)
在1/2 MS 培養(yǎng)基上,進行不同濃度6-BA(0.5、1.0、1.5 和2.0 mg/L)和NAA(0.05、0.10和0.15 mg/L)的激素處理。共12個處理,每處理10瓶,每瓶接種3個莖段。接種30天后統(tǒng)計增殖倍數(shù),并觀察生長情況。
1.2.5 生根培養(yǎng)
切取生長健壯的芽苗接種至生根培養(yǎng)基中。以1/2 MS為基本培養(yǎng)基,添加不同濃度的NAA(0、0.05、0.10、0.15 和0.20 mg/L)。共5 個處理,每處理10 瓶,每瓶接種3個芽苗。接種30天后統(tǒng)計生根情況。
1.2.6 培養(yǎng)條件
初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)和生根培養(yǎng)的培養(yǎng)基均附加25 g/L 蔗糖和6 g/L 瓊脂粉,并調(diào)節(jié)pH 值為5.8。培養(yǎng)溫度為25 ℃,光照強度為2 000 lx,光照時間為每天12 h。
1.2.7 煉苗與移栽
完成生根培養(yǎng)后,選取生長健壯的生根植株,在蔭棚內(nèi)煉苗10 天。洗凈幼苗根部的培養(yǎng)基后移栽至預先進行了消毒處理的珍珠巖、泥炭土和沙子(2∶2∶1)混合基質(zhì)中。30天后統(tǒng)計幼苗成活率。
污染率=(污染數(shù)/接種數(shù))×100%
萌發(fā)率=(產(chǎn)生愈傷組織數(shù)/接種數(shù))×100%
誘導率=(未污染外植體產(chǎn)生愈傷組織數(shù)/未污染外植體總數(shù))×100%
采用Excel 2007 和SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用Duncan,s 新復極差法進行差異顯著性檢驗。
隨著75%酒精和0.1% HgCl2處理時間的增加,苦郎樹外植體污染率逐漸下降(表1)。酒精處理30 和60 s 的外植體污染率均顯著低于未經(jīng)酒精處理的外植體(P<0.05),0.1% HgCl2處理7 min 的平均萌發(fā)率最高。最佳滅菌方式為處理6(75%酒精處 理30 s 和0.1% HgCl2處 理7 min),污染率為16.67%,萌發(fā)率為73.33%。
表1 不同消毒處理對苦郎樹外植體的影響Tab.1 Effects of different disinfection treatments on explants of C.inerme
1/2 MS 培養(yǎng)基中外植體的褐化率明顯低于MS和1/4 MS 培養(yǎng)基,對愈傷組織的誘導率(76.67%)顯著高于其他兩種培養(yǎng)基(P<0.05)(表2)。將外植體接種至1/2 MS 培養(yǎng)基的第12 天能觀察到側芽萌發(fā)。因此,選用1/2 MS 培養(yǎng)基作為外植體側芽誘導的基本培養(yǎng)基。
表2 基本培養(yǎng)基的篩選Tab.2 Screening of basic medium
以1/2 MS 為基本培養(yǎng)基,進行不同濃度6-AB、NAA 和IBA 處理(表3)。結果表明,處理6 的平均叢生芽數(shù)為3.52 個,平均芽長為2.12 cm,平均葉片數(shù)為5.26 片,誘導率為90.00%,所有指標均表現(xiàn)最好。因此,選擇處理6 為苦郎樹適宜的初代培養(yǎng)基,即1/2 MS+1.0 mg/L 6-BA+0.15 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA。
表3 生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對苦郎樹外植體叢生芽形成的影響Tab.3 Effects of growth regulators on cluster bud formation in explants of C.inerme
將初代誘導出的叢芽接種到增殖培養(yǎng)基中,添加不同濃度的6-BA 和NAA 進行繼代培養(yǎng)。結果表明,12 個處理的增殖倍數(shù)為2.9 ~4.2(表4)。處理8的增殖倍數(shù)最高(4.2),繼代培養(yǎng)出的小芽生長健壯且莖粗壯。因此,選擇處理8為苦郎樹適宜的繼代培養(yǎng)基,即1/2 MS+1.5 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA。
表4 不同激素處理對苦郎樹萌芽增殖的影響Tab.4 Effects of different hormone treatments on multiplication of C.inerme
續(xù)表4 Continued
隨著NAA 濃度的增加,苦郎樹小芽的生根率呈先增加后下降的趨勢(表5)。處理3 的平均根數(shù)最多,平均生根率最高。其他處理均不適宜煉苗移栽。因此,選擇處理3為苦郎樹適宜的生根培養(yǎng)基,即1/2 MS+0.10 mg/L NAA,平均根數(shù)為3.50條,平均生根率為93.33%,且根系粗壯。
表5 不同激素處理對苦郎樹生根的影響Tab.5 Effects of different hormone treatments on rooting of C.inerme
選擇生長健壯、根系發(fā)達且粗壯的植株置于蔭棚內(nèi)煉苗,逐步打開瓶蓋,在瓶苗逐漸適應外界生長環(huán)境后,移栽至預先進行了消毒處理的珍珠巖、泥炭土和沙子(2∶2∶1)混合基質(zhì)中(圖1G)。30 天后的移栽成活率為100%,且植株生長良好,須根數(shù)量有所增加。
圖1 苦郎樹組織培養(yǎng)與移栽Fig.1 Tissue culture and transplanting of C.inerme
苦郎樹莖段外植體用75%酒精處理30 s 和0.1% HgCl2處理7 min,能有效滅菌;最佳誘導培養(yǎng)基為1/2 MS + 1.0 mg/L 6-BA + 0.15 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA,最佳繼代培養(yǎng)基為1/2 MS + 1.5 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA,最佳生根培養(yǎng)基為1/2 MS+0.10 mg/L NAA,生長健壯的植株移栽至珍珠巖、泥炭土和沙子(2∶2∶1)混合基質(zhì)中長勢良好。
建立植物離體快繁體系的前提是能獲得有活力的無菌材料。植物離體培養(yǎng)中的污染源一方面來自于組培過程中的不規(guī)范操作,另一方面來自植物的內(nèi)生菌。組培過程中人為因素造成的污染目前已得到有效控制,但植物內(nèi)生菌的污染難以徹底清除[9-10]。本試驗結果表明,在消毒滅菌過程中,酒精和HgCl2相結合的滅菌處理效果好,由于酒精具有較強的滲透性,容易對外植體的活性造成不可逆?zhèn)?,所以在滅菌過程中需嚴格控制酒精的滅菌時間。
由于植物內(nèi)源激素無法滿足離體組織增殖和生根的需要,因此在組織培養(yǎng)過程中,需要添加適宜的外源植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì),這是促進愈傷組織形成、芽的分化以及不定根形成的重要手段之一[11]。NAA和6-BA 對苦郎樹叢芽生長作用顯著,但高濃度6-BA容易導致苦郎樹的外植體褐化嚴重并抑制側芽形成。本試驗建立了苦郎樹離體培養(yǎng)體系,對苦郎樹種質(zhì)資源的保存以及規(guī)?;缇哂兄匾饬x。