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      非洲辣木組培快繁再生技術體系的建立

      2022-03-03 09:10:36鐘連香魏秋蘭肖玉菲劉海龍覃子海
      廣西林業(yè)科學 2022年1期
      關鍵詞:泥炭土辣木調(diào)節(jié)劑

      鐘連香,林 東,魏秋蘭,肖玉菲,劉海龍,覃子海

      (廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院,廣西南寧 530002)

      非洲辣木(Moringa stenopetala)為辣木科(Mor?ingaceae)辣木屬植物,有豐富的營養(yǎng)和藥用價值[1],在熱帶、亞熱帶國家和地區(qū)分布廣泛,在我國云南、廣東及廣西等地有大量種植[2];辣木籽富含氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素及人體必需的礦物質(zhì)元素,有較高的營養(yǎng)價值[3];含有黃酮、多糖和多酚等生物活性物質(zhì),在抗氧化、消炎、抗癌和降血壓等方面作用顯著[4-5],是藥食同源的植物,其營養(yǎng)和藥用價值已被廣泛證實并開發(fā)利用[6-7]。辣木(M. oleifera)具有速生、耐旱和抗病性強等特點,經(jīng)濟效益好,是世界上熱門的多用途樹種之一[8],同屬的非洲辣木也具有這些特點。關于辣木化學成分的藥理作用和營養(yǎng)成分方面的研究均取得了較好的進展[9-10]?;诶蹦镜臐撛趦r值,并且辣木種子價格較高,傳統(tǒng)的種子育苗已不能滿足市場需求,辣木育苗技術[11]和栽培技術[12]日益成為研究熱點。關于辣木組織培養(yǎng)技術方面的研究也逐漸增多。陳麗文等[13]研究發(fā)現(xiàn),辣木在MS + 6-BA 0.6 mg/L + IAA 0.2 mg/L 培養(yǎng)基上,培養(yǎng)增殖系數(shù)可達4.2,但在培養(yǎng)過程中出現(xiàn)葉子黃化脫落的現(xiàn)象;高敏霞等[14]的研究結果顯示,辣木的生根率可達80%,其生根培養(yǎng)基仍需繼續(xù)優(yōu)化;張?zhí)煜璧萚15]的研究表明,辣木生根瓶苗移栽在泥炭土∶珍珠巖=1∶1 的基質(zhì)中,成活率為80.6%。目前,非洲辣木組織培養(yǎng)技術尚不成熟,有必要對其開展無性快繁技術研究,摸索成熟的組培快繁體系,為非洲辣木推廣提供優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源。本研究以非洲辣木無菌苗為試驗材料,研究培養(yǎng)基和植物生長調(diào)節(jié)劑對其再生體系建立的影響,探索最適移栽基質(zhì),優(yōu)化非洲辣木組培快繁再生技術,加快良種推廣應用。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料

      試驗所用材料為非洲辣木無菌苗。無菌苗由飽滿且健康的非洲辣木種子經(jīng)無菌萌發(fā)獲得,種子原產(chǎn)于印度。

      1.2 試驗方法

      1.2.1 無菌苗誘導

      將種子剝?nèi)ネ鈿げ⒂孟匆路巯磧?,置于超凈工作臺上消毒(75%酒精1 min + 0.1%升汞10 min)。將經(jīng)消毒處理和無菌水沖洗后的種子接種于MS 培養(yǎng)基(蔗糖30 g/L,瓊脂6 g/L,pH 值6.0)上,放在培養(yǎng)架上培養(yǎng)。15 天時,統(tǒng)計發(fā)芽情況,計算發(fā)芽率(%)和污染率(%)。

      1.2.2 愈傷組織誘導

      采用6-BA 和KT 的組合進行愈傷組織誘導,基本培 養(yǎng)基 為MS 培 養(yǎng)基。6-BA 濃 度為0.1、1.0 和2.0 mg/L,KT 濃度為1.0 和2.0 mg/L,共6 個處理(表1)。將無菌苗切成2 ~2.5 cm 小段,接種至愈傷組織誘導培養(yǎng)基上。15 天后,統(tǒng)計出愈數(shù),計算誘導率(%)。

      1.2.3 繼代增殖培養(yǎng)

      對誘導產(chǎn)生的不定芽進行切斷處理,保留2 cm左右的長度,以基本培養(yǎng)基(MS、WPM 和B5)、6-BA(0.2、0.6和1.2 mg/L)和KT(0.1、0.3和0.5 mg/L)為因素,進行L9(34)正交試驗設計(表2)。接種后,先暗培養(yǎng)10 天,再轉入正常光照培養(yǎng)。25 天后,統(tǒng)計各處理芽總數(shù),計算增殖系數(shù)。

      1.2.4 生根培養(yǎng)與移栽

      以基本培養(yǎng)基(1/2 MS、1/2 WPM 和1/2 B5)、NAA(0.5、1.0 和1.5 mg/L)和IBA(0.5、1.0 和1.5 mg/L)為因素,進行L9(34)正交試驗設計(表3)。將增殖培養(yǎng)得到的小苗接種至培養(yǎng)基;接種后,用遮光布遮住進行暗培養(yǎng),7 天后將遮光布掀開進行全光照培養(yǎng);25 天后,統(tǒng)計苗木生根狀況,計算生根率(%)。將生根的試管苗移入大棚,在自然光下煉苗7天后,將生長健壯的生根苗分別移栽至椰糠、泥炭土、泥炭土∶椰糠= 1∶1、泥炭土∶椰糠= 1∶3 和泥炭土∶椰糠=3∶1 這5 種基質(zhì)中。移栽30 天后,統(tǒng)計生長狀況,計算移栽成活率(%)。

      1.3 培養(yǎng)條件

      培養(yǎng)溫度為24 ℃,光照強度為6 000 lx,光周期為14 h/天。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      采用Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)整理;采用SPSS 21.0 軟件對誘導率、增殖系數(shù)、生根率、生根數(shù)和根長進行方差分析和鄧肯氏新復極差檢驗。

      2 結果與分析

      2.1 無菌苗誘導情況

      培養(yǎng)7 天后,種子開始萌動;15 天時,種子發(fā)芽率為81.11%,污染率為17.41%。

      2.2 不同處理對愈傷組織誘導的影響

      培養(yǎng)10 天后,開始出現(xiàn)少量愈傷組織。6 個處理的誘導率均在50%以上,處理3 和處理5 的誘導率達80%以上;處理3的誘導率最高(89.89%),顯著高于其他處理(P<0.05)(表1)。6-BA 濃度為0.1 mg/L 時,隨KT 濃度升高,誘導率增加;6-BA 濃度為1.0 或2.0 mg/L 時,隨KT 濃度升高,誘導率降低。處理3 的誘導率高且愈傷組織生長較好,非洲辣木愈傷組織誘導的最適培養(yǎng)基為MS + 6-BA 1.0 mg/L +KT 1.0 mg/L。

      表1 不同處理對愈傷組織誘導的影響Tab.1 Effects of different treatments on callus induction

      2.3 不同處理對繼代增殖的影響

      以MS 為基本培養(yǎng)基的處理更有利于繼代增殖,以WPM 和B5 為基本培養(yǎng)基處理的增殖效果較差(表2)。處理1 和處理2 的增殖系數(shù)均達4.0 以上,顯著高于其他處理(P<0.05);影響增殖系數(shù)的因素為培養(yǎng)基>6-BA >KT。處理2 的增殖系數(shù)最高(4.62),非洲辣木不定芽增殖的最優(yōu)培養(yǎng)基為MS+6-BA 0.6 mg/L+KT 0.3 mg/L。

      表2 不同處理對繼代增殖的影響Tab.2 Effects of different treatments on subculture proliferation

      2.4 不同處理對生根的影響

      生根培養(yǎng)10 天后,小苗的基部切口處開始生根。各處理的生根率均在60%以上;處理6 的生根率最低(63.80%),顯著低于其他處理(P<0.05);處理1 和處理2 的生根率較高,均在94%以上;影響生根率的因素為NAA >培養(yǎng)基>IBA(表3 ~4)。各處理的根長為1.38 ~2.18 cm,以1/2 WPM 為基本培養(yǎng)基處理的根長較短;影響根長的因素為培養(yǎng)基>IBA >NAA。各處理的生根數(shù)均在3 根以上,處理1和處理7 的生根數(shù)較多,在6 根以上;以1/2 MS 和1/2 B5 為基本培養(yǎng)基處理的生根數(shù)較多;影響生根數(shù)的因素為培養(yǎng)基>NAA >IBA。處理2 的生根率最高(96.67%),根長和生根數(shù)均表現(xiàn)較好,非洲辣木生根的最優(yōu)培養(yǎng)基為1/2 MS + NAA 1.0 mg/L +IBA 1.0 mg/L。

      表3 不同處理對生根的影響Tab.3 Effect of different treatments on rooting

      2.5 不同基質(zhì)對幼苗移栽的影響

      在不同移栽基質(zhì)中,幼苗的存活率均在80%以上;處理2 的存活率最高(94.44%);處理5 次之(92.22%);處理1 和處理4 的存活率較低,顯著低于其他處理(P<0.05)(表5)。處理2的苗木存活率高且生長較好,泥炭土為最適合的移栽基質(zhì)。

      表5 不同移栽基質(zhì)對幼苗存活率的影響Tab.5 Effects of different transplanting substrates on survival rates of seedlings

      表4 不同因素的極差分析Tab.4 Range analysis on different factors

      3 討論與結論

      消毒是植物組織培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)[16]。處理方式、消毒試劑及消毒時間均會影響種子萌發(fā)。研究結果表明,非洲辣木種子經(jīng)剝殼、清水中浸泡30 min + 75%酒精消毒1 min + 0.1%的升汞消毒10 min 處理后,消毒效果較好,種子發(fā)芽率較高,污染率較低。辣木外殼表面細菌多,剝除外殼結合消毒處理,可有效減少污染,提高發(fā)芽率。

      培養(yǎng)基在繼代增殖過程中發(fā)揮重要作用。研究結果顯示,非洲辣木在以MS 為基本培養(yǎng)基的處理上增殖效果較好,與劉德承[17]的研究結果一致。MS 培養(yǎng)基中較高濃度的NH4+和NO3

      -更適合非洲辣木不定芽的增殖。基本培養(yǎng)基只能使外植體存活下來,想要獲得更優(yōu)質(zhì)的試管苗,需添加植物生長調(diào)節(jié)劑促使其生長和分化。本研究在非洲辣木愈傷組織誘導和繼代增殖階段選用的植物生長調(diào)節(jié)劑為6-BA 和KT。相關研究表明,6-BA 濃度為0.5 ~1.2 mg/L 時,濃度與愈傷組織生長呈正相關[18];6-BA 濃度為0.02 ~1.0 mg/L 時,隨濃度升高,愈傷組織生長增加[19]。本研究結果顯示,在非洲辣木愈傷組織誘導試驗中,KT 濃度為1.0 mg/L 時,隨6-BA濃度升高,誘導率先升后降,1.0 mg/L 時最高,與之前的研究結果基本一致。在誘導培養(yǎng)基中添加適量的KT 可改善愈傷組織的質(zhì)量,延緩其器官分化能力的喪失,提高植株再生頻率[20]。本試驗結果顯示,6-BA 濃度為0.1 mg/L 時,KT 濃度的增加有利于愈傷組織誘導;6-BA 濃度為1.0 或2.0 mg/L時,愈傷組織誘導率與KT 濃度間存在“低促高抑”的現(xiàn)象,調(diào)節(jié)各植物生長調(diào)節(jié)劑的配比尤為重要。在繼代增殖過程中,培養(yǎng)基與植物生長調(diào)節(jié)劑間的相互作用共同影響非洲辣木的增殖。非洲辣木繼代增殖的最適培養(yǎng)基為MS 培養(yǎng)基;以MS 為基本培養(yǎng)基時,增殖系數(shù)隨6-BA 和KT 濃度的增加先增后降,6-BA 濃度為0.6 mg/L、KT 濃度為0.3 mg/L 時,增殖系數(shù)可達4.62,增殖效果最佳。

      木本植物生根是離體培養(yǎng)的關鍵步驟[21],培養(yǎng)基種類和植物生長調(diào)節(jié)劑等對組培苗生根均會產(chǎn)生一定影響。非洲辣木在無機鹽濃度較低的1/2 MS培養(yǎng)基上生根效果較好,高濃度無機鹽易使外植體切面產(chǎn)生愈傷組織,不利于生根。試管苗生根多屬于不定根,根原基不是植物體內(nèi)固有的,而是在植物生長調(diào)節(jié)劑等因素作用下形成的,添加外源植物生長調(diào)節(jié)劑有利于不定根形成[22]。NAA 和IBA 是誘導不定根形成的常用植物生長調(diào)節(jié)劑,其不同濃度配比會對植物生根產(chǎn)生不同影響,因此需要調(diào)節(jié)各植物生長調(diào)節(jié)劑的配比,在保證生根的情況下,讓根多且粗壯,利于移栽成活。本試驗結果顯示,以1/2 MS 為基本培養(yǎng)基,NAA 為1.0 mg/L、IBA 為1.0 mg/L 時,非洲辣木生根率最高,生根數(shù)較多,根細長且愈傷組織少,利于苗木移栽成活。

      移栽基質(zhì)與移栽成活率和生長狀況密切相關[23]。本研究中,以泥炭土作為移栽基質(zhì),非洲辣木的移栽成活率高達94.44%,可能是因為泥炭土持水性和透氣性好,能減少水分流失,同時其腐殖質(zhì)豐富,能為苗木生長提供足夠的養(yǎng)分。

      非洲辣木種子經(jīng)過剝殼處理,經(jīng)清水浸泡30 min+75%酒精消毒1 min+0.1%升汞消毒10 min處理后,可達到很好的發(fā)芽效果;愈傷組織誘導最佳培養(yǎng)基為MS + 6-BA 1.0 mg/L + KT 1.0 mg/L,誘導率為89.89%;繼代增殖最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 0.6 mg/L + KT 0.3 mg/L,增殖系數(shù)為4.62;生根最佳培養(yǎng)基為1/2 MS+NAA 1.0 mg/L+IBA 1.0 mg/L,生根率為96.67%;以泥炭土作為移栽基質(zhì),能顯著提高試管苗的移栽成活率。綜合來看,在本研究建立的組培快繁技術體系下,非洲辣木外植體誘導、繼代增殖、生根培養(yǎng)及煉苗移栽效果理想,該技術體系可在工廠化育苗中推廣應用,可為非洲辣木快速繁殖和緩解種苗短缺提供保障。

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