黃蕊 覃國(guó)樂(lè) 黃金艷 唐秀楠 劉彩梅

收稿日期：2023-07-19

基金項(xiàng)目：2022年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“廣西鄉(xiāng)土碳匯樹種泡桐組培研究”（202210605012）。

作者簡(jiǎn)介：黃蕊（2001—），女，廣西靈山人，在讀本科生。

*為通信作者，E-mail：893894541@qq.com。

黃 蕊，覃國(guó)樂(lè)，黃金艷，等.一種速生抗性泡桐苗的組培繁育及種植環(huán)境監(jiān)測(cè)[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（16）：-251.

摘 要 研究以白花泡桐根萌嫩芽為外植體，對(duì)消毒方式、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及其濃度配比條件進(jìn)行優(yōu)化，篩選出合適的外植體滅菌方式為酒精消毒10 s+0.1%氯化汞溶液消毒20 min，初代培養(yǎng)基是6-BA（6-芐氨基嘌呤）0.8 mg·L-1+NAA（萘乙酸）0.25 mg·L-1+TDZ（噻苯?。?.1 mg·L-1，繼代培養(yǎng)基是MS+6-BA0.5 mg·L-1+NAA0.08 mg·L-1+TDZ0.02 mg·L-1，生根培養(yǎng)基是1/2MS+IBA（吲哚-3-丁酸）

0.75 mg·L-1+ NAA0.8 mg·L-1+活性炭0.1g·L-1+氯化膽堿0.05 mg·L-1。利用風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星對(duì)泡桐種植環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明泡桐對(duì)CO2和粉塵有較強(qiáng)的吸收能力，并有效降低了土壤的pH值。

關(guān)鍵詞 速生抗性；泡桐組培苗；種植；環(huán)境監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：S792.43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.16.077

白花泡桐（Paulownia fortunei）是我國(guó)速生木材和園林綠化樹種之一，不僅能改善生態(tài)環(huán)境，解決當(dāng)前我國(guó)木材供應(yīng)不夠充足的問(wèn)題，還有助于提高農(nóng)民收入[1]。由于泡桐屬種間可天然雜交，自然形成的種子變異的可能性較大，為保證母本的優(yōu)良性狀，埋根、埋條和組培等無(wú)性繁殖是繁殖泡桐優(yōu)株的主要方式[2]。但是埋根和埋條的繁殖速度慢且人力投入大、占地面積大。泡桐組培繁育技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代，但當(dāng)時(shí)僅對(duì)泡桐離體快繁技術(shù)進(jìn)行了初步研究，未形成高效的再生體系和遺傳轉(zhuǎn)化體系。本項(xiàng)目?jī)?yōu)選白花泡桐無(wú)節(jié)良材母株，重點(diǎn)研究速生抗性白花泡桐組織培養(yǎng)技術(shù)及種植推廣，并利用風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星對(duì)泡桐種植環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

由廣西綠桐林業(yè)科技有限公司提供種根，經(jīng)大棚里埋根所萌發(fā)的嫩芽。

1.2 試驗(yàn)方法

培養(yǎng)基配比設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

0.08 mg·L-1+TDZ 0.02 mg·L-1；誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基為1/2MS+IBA 0.75 mg·L-1+ NAA 0.8 mg·L-1+活性炭

0.1 g·L-1+氯化膽堿0.05 mg·L-1。

以上培養(yǎng)基中均添加蔗糖30 g·L-1、瓊脂5.2 g·L-1，pH調(diào)至6.8；121 ℃高溫滅菌20 min。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.3.1 白花泡桐外植體消毒和培養(yǎng)

覃玉鳳在開展檸檬草（Cymbopogon citratus）組織培養(yǎng)技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，下部萌芽外植體誘導(dǎo)率較高，原因可能是莖段下部分生細(xì)胞較多，幼化性強(qiáng)，分化能力較強(qiáng)[3]。在植物組培的整個(gè)過(guò)程中，外植體消毒至關(guān)重要。對(duì)植物外植體消毒常用的方法有流水沖洗、0.1%氯化汞消毒、酒精消毒、肥皂水清洗及青霉素酸鈉浸泡等方式[4-6]。本研究在借鑒前人對(duì)外植體消毒的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)白花泡桐采用無(wú)菌水沖洗3～5次，用酒精消毒10 s，再用無(wú)菌水清洗3次，再用0.1%氯化汞溶液消毒20 min，在消毒時(shí)持續(xù)晃動(dòng)瓶子使外植體表面與氯化汞溶液充分接觸，待回收0.1%氯化汞溶液后再用無(wú)菌水清洗3～4次，然后將芽取出置于無(wú)菌濾紙上吸干水分，剪去芽下端和葉柄后，轉(zhuǎn)入外植體培養(yǎng)基中。

1.3.2 白花泡桐繼代培養(yǎng)

將初代培養(yǎng)的無(wú)菌苗莖段剪切成1.5 cm左右并去除葉柄進(jìn)行繼代培養(yǎng)，接種20瓶，重復(fù)3次，統(tǒng)計(jì)繼代培養(yǎng)過(guò)程中的污染率，培養(yǎng)20 d后統(tǒng)計(jì)腋芽誘導(dǎo)率。

1.3.3 白花泡桐生根誘導(dǎo)

按照前述配方對(duì)植株進(jìn)行根系誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，在培養(yǎng)基中接種無(wú)菌苗，定期觀察和記錄植株生長(zhǎng)情況，培養(yǎng)30 d后，統(tǒng)計(jì)生根率。

1.3.4 白花泡桐煉苗及移栽

選擇生根培養(yǎng)基中植株正常、根系發(fā)育良好、莖段粗壯、株高7 cm以上的芽苗為煉苗材料。為提高組培苗的質(zhì)量，將所得的生根苗置于室溫、自然光下煉苗5 d，打開瓶蓋煉苗時(shí)噴施10%磷酸二氫鉀1～2次，有助于提高組培苗的莖稈硬度，提高成活率。取出白花泡桐組培苗并洗凈根部培養(yǎng)基，移栽到裝有移栽基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)杯中，保持溫度25 ℃左右和濕度70%～80%，培養(yǎng)30 d后統(tǒng)計(jì)其成活率。

1.3.5 白花泡桐育苗階段煉苗土金屬成分和pH測(cè)量

采用6種基質(zhì)作為煉苗基質(zhì)，分別為天橋種植基地土壤、中州種植基地土壤、椰糠、馴化舊基質(zhì)、進(jìn)口泥炭、復(fù)配基質(zhì)，且按順序命名為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)，并將其研磨成細(xì)粉末狀，烘干待測(cè)。1）金屬成分檢測(cè)：將研磨細(xì)的干燥土壤適量分類裝袋，使用土壤重金屬檢測(cè)儀依次檢測(cè)。2）pH測(cè)量：將土壤和純水按照1∶5的質(zhì)量比，攪拌成溶液，靜置分層后，用pH計(jì)測(cè)量上層清液。

1.3.6 培養(yǎng)條件

培養(yǎng)光照強(qiáng)度和時(shí)間按培養(yǎng)階段進(jìn)行不同處理，初代、繼代、生根及實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)為光照培養(yǎng)，光照強(qiáng)度為1 500～2 500 lx，每天12～14 h。誘導(dǎo)愈傷及愈傷組織增殖實(shí)驗(yàn)暗培養(yǎng)。室內(nèi)溫度均為（25±2）℃，煉苗移栽置于大棚中培養(yǎng)。

1.3.7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

污染率、成活率、腋芽誘導(dǎo)率、愈傷組織誘導(dǎo)率、生根率、愈傷組織增殖率的計(jì)算公式如（1）～（6）

所示。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中，R1、R2、R3、R4、R5分別為污染率、成活率、腋芽誘導(dǎo)率、愈傷組織誘導(dǎo)率、生根率，%；n1為污染個(gè)數(shù)、n2為接種數(shù)、n3為未污染且成活個(gè)數(shù)、n4為萌發(fā)腋芽數(shù)、n5為接種莖段數(shù)、n6為產(chǎn)生愈傷組織的外植體數(shù)、n7為接入外植體數(shù)、n8為生根植株

數(shù)，個(gè)。

（6）

式中，R6為愈傷組織增殖率，%；m1為培養(yǎng)后愈傷組織質(zhì)量、m2為接入時(shí)愈傷組織質(zhì)量，kg。

1.3.8 種植環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)

水、土壤、大氣等是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，其工作內(nèi)容包括調(diào)查、布點(diǎn)、取樣、測(cè)試、分析等[7-8]。通過(guò)建立的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境、大氣環(huán)境質(zhì)量及自然災(zāi)害等的實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)，充分發(fā)揮生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)保技術(shù)的作用[9]。本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星對(duì)泡桐種植環(huán)境中的CO2濃度變化、鹽堿地塊土壤pH值變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”及鹽堿地種植土壤改良提供數(shù)據(jù)支撐和理論參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 白花泡桐消毒與接種

采用上述消毒措施處理后，成活率為80%。

2.2 白花泡桐繼代培養(yǎng)生長(zhǎng)情況

繼代第20 d白花泡桐生長(zhǎng)狀況良好，成活率為89.6%，腋芽誘導(dǎo)率達(dá)76%，增殖系數(shù)達(dá)到最大值5，所培養(yǎng)出的材料較好，根莖和頂芽枯萎、死亡或者植株玻璃化的現(xiàn)象較少，而且所得幼苗莖稈均勻健壯，葉片大且鮮綠，苗高5～6 cm。

2.3 白花泡桐生根誘導(dǎo)

將無(wú)菌植株接種到生根誘導(dǎo)培養(yǎng)基，接種5～8 d

后基部膨大出現(xiàn)愈傷組織，出現(xiàn)根點(diǎn)，根的生長(zhǎng)速度較快。8～10 d后可觀察到白花泡桐長(zhǎng)出大量根系，培養(yǎng)30 d，生根率可達(dá)98%，根的數(shù)量多且壯實(shí)，生長(zhǎng)均勻，瓶苗的大部分根可以在整個(gè)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。葉片深綠豐滿，株高在7～10 cm。

2.4 白花泡桐煉苗及移栽

白花泡桐組培苗誘導(dǎo)生根15 d后，選擇根系發(fā)育良好、莖段粗壯、株高7 cm以上的苗進(jìn)行煉苗移栽。置于室溫、自然光下煉苗后，移栽到裝有移栽基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)杯中，培養(yǎng)30 d后其成活率可達(dá)85%。

2.5 白花泡桐育苗階段煉苗土金屬成分和pH測(cè)量

所采集的6個(gè)區(qū)域的土壤樣品中，中州種植基地的泡桐苗生長(zhǎng)狀況良好，天橋種植基地和馴化舊基質(zhì)的生長(zhǎng)情況不好，其中馴化舊基質(zhì)的苗死亡的情況出現(xiàn)較多，故對(duì)這3個(gè)區(qū)域的金屬成分進(jìn)行比對(duì)分析，如表2所示。

測(cè)定采集的6種基質(zhì)pH值：天橋種植基地pH為6.28；中州種植基地pH為4.53；椰糠pH為6.44；馴化舊基質(zhì)pH為6.54；進(jìn)口泥炭pH為5.18；復(fù)配基質(zhì)pH為6.25。由此可知泡桐煉苗適宜在微酸和中性土壤中生長(zhǎng)。

2.6 衛(wèi)星監(jiān)測(cè)種植環(huán)境CO2變化結(jié)果

通過(guò)風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星從2022年12月至2023年8月中旬對(duì)泡桐種植環(huán)境中的CO2濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明泡桐種植地CO2濃度顯著降低，說(shuō)明泡桐能夠吸收環(huán)境中的CO2，有利于種植環(huán)境往生物固碳方向發(fā)展，見(jiàn)圖1～圖4。

從圖1可以看出，2022年12月泡桐種植地CO2濃度最高值高于840 mg·kg-1的天數(shù)為31 d；2023年2月泡桐還在休眠期，無(wú)葉片進(jìn)行光合作用，種植地CO2濃度最高值僅有2 d（10日、11日）低于800 mg·kg-1

（圖2）；從圖3可以看出2023年7月泡桐種植地最低CO2濃度高于600 mg·kg-1的天數(shù)為8 d，其余23 d

的CO2濃度低于600 mg·kg-1，整個(gè)7月基本都小于800 mg·kg-1。原因是泡桐樹在5月為始葉期，歷經(jīng)

5月和6月，泡桐葉片明顯增加，這時(shí)光合作用明顯增強(qiáng)，吸收CO2能力提升。

從圖4可以看出15 d的時(shí)間里1日、2日、6日和

10日為睛天高溫天氣，空氣CO2濃度在476 mg·kg-1向415 mg·kg-1遞減，其余時(shí)間基本為下雨天，空氣CO2濃度在396 mg·kg-1向300 mg·kg-1遞減，因?yàn)檫@個(gè)階段泡桐的葉片數(shù)和葉面積明顯增多，吸收的CO2量比7月更多。

2.7 衛(wèi)星監(jiān)測(cè)種植環(huán)境pH變化結(jié)果

根據(jù)2022年欽北區(qū)近海泡桐種植基地土壤的pH變化數(shù)據(jù)，pH由9.2降低到8.3左右，說(shuō)明泡桐在堿性土壤中也能生長(zhǎng)，并能逐漸降低土壤的堿性，其落葉腐爛后提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量。

3 結(jié)論與討論

繼代第20代以后白花泡桐生長(zhǎng)狀況較差，增殖系數(shù)變低且根莖、頂芽、葉柄還會(huì)出現(xiàn)不同程度的枯萎和死亡，與蘇江在白花泡桐增殖培養(yǎng)中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度配比失當(dāng)時(shí)的情況相似[10]。張永珊在藏紅花球莖生物學(xué)特性及繁育增殖的初步研究中表明氯化膽堿可促進(jìn)組培苗生根、根的伸長(zhǎng)，且不定根短粗有助于培養(yǎng)健壯的組培苗，提高移栽成活率[11]。因此在NAA和6-BA的基礎(chǔ)上添加氯化膽堿有助于無(wú)菌苗生根。煉苗有助于移栽，若不進(jìn)行煉苗直接移栽，易引起白花泡桐組培苗根部腐爛死亡使得移栽成活率降低[12]。組培苗從無(wú)菌環(huán)境進(jìn)入有菌環(huán)境生長(zhǎng)要對(duì)移栽基質(zhì)進(jìn)行消毒，做好移栽后一段時(shí)間內(nèi)的覆膜保濕、保溫等工作可確保組培苗移栽的成活率。

不同的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合對(duì)白花泡桐植株的生長(zhǎng)高度、增殖系數(shù)、葉片數(shù)量、腋芽數(shù)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，在參試因素中，白花泡桐植株生長(zhǎng)高度的因素影響力排序?yàn)?-BA＞TDZ＞NAA。與Mohamad添加了高濃度6-BA的培養(yǎng)基中植株長(zhǎng)得最高的結(jié)論相似[13]。利用風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星對(duì)泡桐種植環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明泡桐對(duì)CO2和粉塵有較強(qiáng)的吸收能力，并能有效降低土壤的pH值。

4 展望

泡桐樹是生態(tài)環(huán)境友好的鄉(xiāng)土速生樹種，既能吸收環(huán)境中的CO2還能降低堿性土壤的pH值，市場(chǎng)前景廣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。上述研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)可以為白花泡桐優(yōu)株種苗組培快繁產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐，為打造碳匯交易林，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李筱莉，鄔樹德.泡桐資源開發(fā)利用的探討[J].安徽林業(yè)，1992（3）：12.

[2] 李芳東，鄧建軍，張悅，等.白花泡桐優(yōu)樹組織培養(yǎng)幼化技術(shù)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（8）：22-28.

[3] 覃玉鳳.香茅草組織培養(yǎng)技術(shù)研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2018.

[4] 楊曦，蘇翠，沈麗春，等.不同預(yù)處理對(duì)番木瓜外植體消毒效果比較研究[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（10）：

60-62.

[5] 朱文濤.特有瀕危藥用植物羌活離體組培快繁技術(shù)研究[D].瀘州：西南醫(yī)科大學(xué)，2016.

[6] 陳燦.白芨組培快繁技術(shù)體系的建立研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[7] 陳光秀，李輝，郭可可，等.環(huán)境監(jiān)測(cè)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的作用與發(fā)展[J].冶金管理，2023（9）：37-39.

[8] 班惠昭.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)保技術(shù)探究[J].山西化工，2021，41（5）：270-272.

[9] 何新剛.生態(tài)環(huán)境長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)信息化管理研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2019（7）：20-21.

[10] 蘇江，冼康華，付傳明，等.白花泡桐優(yōu)樹組織培養(yǎng)及產(chǎn)業(yè)化快繁技術(shù)[J].廣西植物，2017，37（11）：

1386-1394.

[11] 張永珊.藏紅花球莖生物學(xué)特性及繁育增殖初步研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2021.

[12] 馬玲，仇文婷，王彥軍，等.珍稀中藥材白芨組培快繁體系的建立[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，36（19）：

80-84.

[13] MOHAMAD M E ， AWAD A A ， MAJRASHI A. et al. In vitro study on the effect of cytokines and auxins addition to growth medium on the micropropagation and rooting of Paulownia species （Paulownia hybrid and Paulownia tomentosa）[J]. Saudi Journal of Biological Sciences，2022，29（3）：1598-1603.

（責(zé)任編輯：劉寧寧）