吳筱林,由翠榮,龔雪琴,郭善利

(煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 煙臺 264005)

紅掌(AnthuriumandraeanumL.)為天南星科花燭屬多年生常綠草本植物,原產(chǎn)于南美洲熱帶,在歐洲、亞洲、非洲皆有廣泛栽培,為國內(nèi)外花卉生產(chǎn)中需求量較大的中高檔盆栽花卉。紅掌的栽培主要有基質(zhì)栽培和水培兩種形式[1-3],相對于大量的紅掌繁殖技術(shù)方面的研究, 對其水培技術(shù)的研究仍比較少[4], 且目前仍沒有一套針對水培紅掌的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系建立,這在很大程度上影響著紅掌水培技術(shù)的推廣。

水培的主要技術(shù)特點(diǎn)是采用營養(yǎng)液代替土壤進(jìn)行植物培植[5]。我國水培花卉研究成果主要集中在營養(yǎng)液的篩選配比以及水培花卉的根系誘導(dǎo)馴化、生理生化特性、病害防治、水培根系形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)研究等方面[5-12]。本試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)探究營養(yǎng)液離子濃度、生長素種類與濃度、營養(yǎng)液更換時(shí)間及培養(yǎng)溫度等因素對紅掌品種‘大哥大’生長的影響,旨在探索最適‘大哥大’生長發(fā)育的水培培養(yǎng)條件,并為紅掌水培技術(shù)的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及預(yù)處理

采用‘大哥大’組培苗(株高2.0～3.0 cm、長有5～6片葉子及3～5條1 cm以上的根系)為試驗(yàn)材料,基本培養(yǎng)基組成為改良的1/2MS+20 g/L葡萄糖+100 mg/L肌醇+100 mg/L乳蛋白+5.5 g/L瓊脂,pH 5.8 ～6.0。接種后先在組培瓶中密閉無菌條件下生長30 d,30 d后開蓋繼續(xù)培養(yǎng)2個(gè)月再用于以下試驗(yàn),期間每兩周更換一次營養(yǎng)液并流水沖洗根部(篩選營養(yǎng)液更換時(shí)間試驗(yàn)除外)。再培養(yǎng)3個(gè)月后統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)結(jié)果。

試驗(yàn)均采用改良的MS營養(yǎng)液,僅含有MS中的無機(jī)鹽離子,即大量元素(Ⅰa和Ⅰb)、微量元素(Ⅱ和Ⅲ)和鐵鹽成分(Ⅳ)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 最適營養(yǎng)液的篩選 營養(yǎng)液MS離子濃度的篩選:設(shè)置改良營養(yǎng)液的離子濃度為1/2MS、 1/4MS、 1/8MS、 1/10MS,每瓶營養(yǎng)液接種3株,每組處理5個(gè)重復(fù),25±1 ℃下光照培養(yǎng)(16/8 h,2000 lx),3次平行試驗(yàn)。

生長素種類與濃度的篩選:以改良的1/10MS為基本營養(yǎng)液,同時(shí)營養(yǎng)液中添加不同質(zhì)量濃度的NAA(0.1、0.3、0.5 mg/L)或IBA(0.1、0.3、0.5 mg/L),并以改良的1/10MS基本營養(yǎng)液作為對照。每組處理5個(gè)重復(fù),3次平行試驗(yàn)。

1.2.2 最適營養(yǎng)液更換周期的篩選 設(shè)置更換營養(yǎng)液的間隔時(shí)間分別為7 d(只更換營養(yǎng)液)、14 d(只更換營養(yǎng)液)、21 d(只更換營養(yǎng)液)、7 d(營養(yǎng)液和純凈水交替更換)、7 d(純凈水對照組),分別標(biāo)記為O、P、Q、R、CK。煉苗馴化期為30 d,用塑料膜罩住保濕,不加營養(yǎng)液,每7 d更換一次純凈水。煉苗馴化結(jié)束后每7 d更換一次營養(yǎng)液。水培苗每次更換營養(yǎng)液時(shí)均要沖洗根部和水培容器。每組處理5個(gè)重復(fù),3次平行試驗(yàn)。

1.2.3 最適培養(yǎng)溫度的篩選 將材料種于改良的1/10MS的營養(yǎng)液中,每瓶接種3株。將接種好的組培苗培養(yǎng)于不同溫度(22、25、28、30 ℃)的光照培養(yǎng)箱中,光照強(qiáng)度均采用16/8 h,2000 lx,每組處理5個(gè)重復(fù),3次平行試驗(yàn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同MS離子濃度及不同生長素配比對組培苗水培生長的影響

2.1.1 不同MS離子濃度營養(yǎng)液對組培苗水培生長的影響 不同MS離子濃度營養(yǎng)液培養(yǎng)植株會影響植株成活率。由表1可知,1/8MS 和1/10MS在成活率指標(biāo)上最高,成活率可達(dá)98%以上;其次為1/4MS,最差的是1/2MS和對照組(純凈水),成活率僅達(dá)66%。

表1 不同MS離子濃度營養(yǎng)液對組培苗生長的影響

以葉片增長數(shù)為指標(biāo),1/8MS 和1/10MS最高,二者間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;其次為1/4MS、1/2MS和對照組(純凈水),其濃度間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在株高增長高度上,最高為1/10MS,其次為1/8MS,二者間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;盡管1/4MS和對照組(純凈水)在株高增長高度上高于1/8MS,但三者間的差異也無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在新增根數(shù)上,不同濃度間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。1/10MS和1/8MS根數(shù)增長量最高;其次為對照組(純凈水);1/4MS與對照組(純凈水)間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而根數(shù)增長量最低為1/2MS,與其他濃度比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜合以上4個(gè)指標(biāo)分析結(jié)果顯示,1/8MS 和1/10MS生長指標(biāo)最高,二者間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;其次為1/4MS和對照組(純凈水),最差的是1/2MS。本試驗(yàn)選用1/10MS作為后續(xù)試驗(yàn)營養(yǎng)液的最適離子濃度。

2.1.2 不同生長素種類與濃度對組培苗水培生長的影響 由表2可知,各組處理的組培苗成活率均為100%。以葉片增長數(shù)及植株增長高度為指標(biāo),不加任何生長素的1/10MS 營養(yǎng)液的增長量最高,均可達(dá)添加NAA或IBA處理的1.3倍左右,而添加NAA或IBA的處理間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在新增根數(shù)上,最佳處理是添加(0.1～0.3)mg/L的NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA,新增長根數(shù)為7條左右;盡管不加任何生長素的1/10MS 營養(yǎng)液和0.5 mg/L NAA新增長根數(shù)與其他處理之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但根數(shù)增長也可以達(dá)到6條左右。

表2 不同生長素濃度對組培苗生長的影響

綜合以上4個(gè)指標(biāo)分析結(jié)果顯示,除(0.1～0.3)mg/L NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA 在新增根數(shù)有一定促進(jìn)作用,在成活率指標(biāo)上無顯著影響外,在其他指標(biāo)上不加任何生長素1/10MS 營養(yǎng)液均顯著高于添加生長素的處理。因此,不加任何生長素的改良的1/10MS 營養(yǎng)液是‘大哥大’水培組培苗的最佳營養(yǎng)液。

2.2 不同營養(yǎng)液更換周期對組培苗水培生長的影響

由表3試驗(yàn)結(jié)果表明,營養(yǎng)液不同更換周期對組培苗水培的生長有影響。在生長指標(biāo)上,營養(yǎng)液不同更換時(shí)間對水培組培苗生長的影響的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各處理的組培苗成活率均為100%,植株高度和新生葉片均有良好的增長;而在葉面積增量上,每7 d更換一次營養(yǎng)液的處理葉面積增長可達(dá)到2.91 cm2,每14d更換一次葉面積增長可達(dá)到2.68 cm2,兩處理之間結(jié)果的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與其他處理之間結(jié)果的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此,采用每7 d～14 d更換一次營養(yǎng)液的方式都適宜組培苗水培生長,為節(jié)約試驗(yàn)成本,本試驗(yàn)最終采用每14 d更換一次營養(yǎng)液。

表3 營養(yǎng)液不同更換周期對組培苗生長的影響

2.3 不同培養(yǎng)溫度對組培苗水培培養(yǎng)的影響

由表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出,不同培養(yǎng)溫度對‘大哥大’水培組培苗生長的影響的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。溫度在25 ℃和28 ℃時(shí)成活率最高,可達(dá)97%以上；而溫度達(dá)到30 ℃,植株成活率為0。在25 ℃水平處理下的組培苗的各項(xiàng)生長指標(biāo)增量最高,其次為28 ℃和22 ℃。綜合分析,本試驗(yàn)中組培苗的最適培養(yǎng)溫度為25 ℃。

表4 不同溫度對組培苗生長的影響

3 討 論

3.1 營養(yǎng)液離子濃度及生長素配比對組培苗水培生長的影響

3.1.1 營養(yǎng)液離子濃度對組培苗水培生長的影響 MS營養(yǎng)液是組織培養(yǎng)試驗(yàn)中常用的,包含了植物生長所需的大量元素及微量元素,植物種類不同,所需最適生長離子濃度條件不同。以往研究探討了不同營養(yǎng)液種類對紅掌生長發(fā)育的影響[13],未曾研究最適紅掌生長發(fā)育的MS 營養(yǎng)液濃度。本研究通過試驗(yàn)篩選,得到最適的離子濃度為1/10MS,離子濃度過高則會形成高滲透壓,導(dǎo)致植株成活率降低并生長緩慢。

3.1.2 生長素種類與濃度對組培苗水培生長的影響 在促進(jìn)不定根形成方面,生長素起著關(guān)鍵作用[14]：IBA 能促進(jìn)植物主根生長并提高植株的成活率,在一定濃度下具有光穩(wěn)定性[15]；NAA 可以促進(jìn)植株生根尤其是不定根的形成。劉武等[13]采用不同濃度的IBA處理誘導(dǎo)水生根系并篩選出了IBA最佳誘導(dǎo)濃度。研究結(jié)果表明,紅掌的生根誘導(dǎo)所需IBA濃度較低,0～50 mg/L的IBA均能使其生根,高濃度的IBA會造成毒害作用。岑益群等[16]試驗(yàn)結(jié)果表明誘導(dǎo)紅掌生根的最佳NAA濃度為0.1 mg/L,張?jiān)崎_等[17]也證明了NAA在植物生根培養(yǎng)中的作用。本研究發(fā)現(xiàn),IBA和NAA可以促進(jìn)組培苗根的生成,但與不添加任何生長素處理下組培苗的生根情況差異不顯著,且其新生葉片增量與植株高度增量反而低于沒有添加生長素的處理,這一結(jié)果與岑益群等[16]、張?jiān)崎_等[17]的研究結(jié)果不一致,其原因可能與紅掌品種有關(guān)。這說明生長素濃度應(yīng)根據(jù)植物的特性研究選擇。

3.2 營養(yǎng)液更換周期對組培苗水培生長的影響

更換營養(yǎng)液能夠給水培花卉補(bǔ)充養(yǎng)分,增加營養(yǎng)液中的溶氧量,防止根系腐爛。換液周期短有利于花卉的生長,但是換液周期長能夠節(jié)約營養(yǎng)液和培養(yǎng)時(shí)間[18]。在用營養(yǎng)液誘導(dǎo)紅掌生根時(shí),黃虹心[19]指出,換水頻率是影響紅掌水培根系生長的重要因素,其研究結(jié)果表明,上瓶定植觀賞時(shí)仍需每隔5～10 d換液1次并清洗瓶壁,才能使根系生長良好,若換水的間隔時(shí)間拉長,則會出現(xiàn)水生根腐爛的情況。本試驗(yàn)結(jié)果表明,營養(yǎng)液最適更換時(shí)期為7 d～14 d,與黃虹心試驗(yàn)結(jié)果有一致性,若更換營養(yǎng)液的間隔時(shí)間拉長或營養(yǎng)液與純凈水交替更換時(shí),植株新增葉片數(shù)、增長高度及新增葉面積等指標(biāo)均有所下降。因此,適宜的營養(yǎng)液更換周期既可以保證植株在生長過程中得到充足的物質(zhì)和能量供應(yīng),又可以避免更換時(shí)間過長對植株帶來的負(fù)面影響。

3.3 培養(yǎng)溫度對組培苗水培培養(yǎng)的影響

植物的生長發(fā)育需要適宜的溫度,本試驗(yàn)確立了最適‘大哥大’組培苗水培生長的溫度為25 ℃,這與羅珍珍等[20]對‘Alabama’品種紅掌組培苗生長的最適培養(yǎng)條件的研究得出的結(jié)論基本一致。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)溫度過低時(shí)其生長增量明顯降低,而培養(yǎng)溫度過高時(shí),植株出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,這說明紅掌雖是熱帶花卉,喜溫,但培養(yǎng)溫度也需控制在適宜范圍內(nèi),不宜過高。只要在適宜的溫度、光照的條件下,及時(shí)補(bǔ)充植物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì),植物就可以在水培的高濕缺氧的環(huán)境中正常生長。

4 小 結(jié)

在實(shí)驗(yàn)室條件下,適宜紅掌品種‘大哥大’組培苗生長的最適水培條件為:不加生長素的改良1/10MS營養(yǎng)液，營養(yǎng)液更換時(shí)間7～14 d，培養(yǎng)溫度25 ℃。經(jīng)過11～12個(gè)月的生長,成功獲得‘大哥大’水培開花植株,株高約25～30 cm;17～18個(gè)月的生長后,株高達(dá)40～50 cm,每雙株開花3～7朵。本研究為建立水培紅掌的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系提供了參考數(shù)據(jù)。