多因素處理誘導(dǎo)卷丹珠芽發(fā)芽和生根研究

摘要 為獲得卷丹百合珠芽快繁的方法，探究多因素處理對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽和生根的影響，利用多因素方差分析低溫預(yù)處理、培養(yǎng)基質(zhì)和培養(yǎng)溫度以及三者之間的互作對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽和生根的影響。結(jié)果表明，低溫預(yù)處理與培養(yǎng)基質(zhì)之間的互作對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽的影響表現(xiàn)為極顯著，對(duì)珠芽生根的影響表現(xiàn)為顯著，且影響占比最大；培養(yǎng)溫度對(duì)珠芽發(fā)芽和生根的影響分別表現(xiàn)為極顯著和顯著；培養(yǎng)基質(zhì)僅對(duì)珠芽發(fā)芽的影響表現(xiàn)為顯著；將珠芽經(jīng)4 ℃處理14 d后置于26 ℃發(fā)酵鋸末中培養(yǎng)，是誘導(dǎo)卷丹珠芽發(fā)芽和生根的最佳方式，培養(yǎng)56 d時(shí)發(fā)芽率可達(dá)98.33%，生根率可達(dá)98.89%。研究結(jié)果闡明了不同培養(yǎng)因素及其互作對(duì)卷丹珠芽繁殖的重要性，為卷丹珠芽的離體快繁提供了技術(shù)支持，也為珠芽在其他植物生產(chǎn)栽培過(guò)程中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 卷丹珠芽；低溫預(yù)處理；培養(yǎng)基質(zhì)；多因素方差分析；發(fā)芽率

中圖分類(lèi)號(hào) S682.2+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）21-0038-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.008

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

The Induction Method of the Bulbil Germination and Rooting by Multifactor Treatment in Lilium lancifolium

LIU Xuan1，2，MA Yan-ling2，ZHANG Xin-jie2 et al

（1.College of Biology and Food Engineering，Chongqing Three Gorges University，Chongqing 404020;2.School of Advanced Agriculture and Bioengineering，Yangtze Normal University，Chongqing 408100）

Abstract To obtain the method of bulbils rapid propagation in Lilium lancifolium， and explore the effects of multi-factor treatment on germination and rooting of Lilium lancifolium bulbils， the effects of cold temperature pretreatment， culture substrate and temperature， as well as the interaction among the three factors on the germination and rooting efficiency of the bulbils were studied by using multiple factor analysis of variance. The results showed that the interaction between cold temperature pretreatment and culture substrate significantly impacted the germination and rooting efficiency of bulbils， the influence on the germination of bulbils was extremely significant， and the influence on the rooting of bulbils was significant. The influence of culture temperature on the germination and rooting of bulbils was extremely significant and significant respectively;the influence of culture substrate on the germination of bulbils was significant. The optimal method of the bulbil reproduction was that bulbils were treated at cold temperature for 14 days and cultured in fermented sawdust at 26 ℃， which germination rate could reach 98.33% and rooting rate could reach 98.89% after 56 days of culture. These results clarified the importance of different culture factors and their interactions on the propagation of bulbils of L.lancifolium， provided technical support for the rapid propagation of bulbils of L.lancifolium in vitro， and also provided reference for the application of bulbils in the production and cultivation of other plants.

Key words Lilium lancifolium bulbils;Low-temperature pretreatment;Culture substrate;Multivariate analysis of variance;Germination efficiency

基金項(xiàng)目 重慶市涪陵區(qū)科技局技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展項(xiàng)目（FLKJ，2023AAN1001）；重慶市科衛(wèi)聯(lián)合中醫(yī)藥技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展項(xiàng)目（2020ZY3907）；重慶市科學(xué)技術(shù)局績(jī)效激勵(lì)引導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)（cstc2021-jxjl130019）；長(zhǎng)江師范學(xué)院人才引進(jìn)項(xiàng)目（2017KYQD63）。

作者簡(jiǎn)介 劉萱（1997—），女，四川南充人，碩士研究生，研究方向：百合栽培與基因功能分析。*通信作者：雷美艷，副研究員，碩士，從事中草藥栽培與開(kāi)發(fā)利用研究；符勇耀，副教授，博士，從事百合育種與抗逆分子機(jī)理研究。

收稿日期 2023-11-27；修回日期 2024-01-17

卷丹 （Lilium lancifolium Thunb.）又名宜興百合、藥百合、虎皮百合等，為百合科百合屬多年生球根類(lèi)草本植物，在我國(guó)大部地區(qū)均有栽培。卷丹葉散生，矩圓狀披針形或披針形，葉腋處多生珠芽，鱗莖近寬球形呈黃白色，花瓣下垂反卷呈橙紅色，有紫黑色斑點(diǎn)，是少見(jiàn)的三倍體物種［1-2］。卷丹花期7—8 月，果期9—10 月。卷丹不僅是我國(guó)著名的食藥用百合，也被廣泛應(yīng)用于花境造景，具有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值［3］。在日常生產(chǎn)中，卷丹常以無(wú)性繁殖為主，主要包括鱗莖分割繁殖、籽球繁殖、珠芽繁殖和組織培養(yǎng)快速繁殖等［4］方法。珠芽繁殖作為卷丹培育的重要方式之一［5］，與傳統(tǒng)的有性繁殖相比，珠芽繁殖生長(zhǎng)周期更短，發(fā)芽率更高；與鱗莖分割繁殖相比，珠芽繁殖易于采收、不消耗藥材且可避免地下病菌殘留；與組培技術(shù)相比，珠芽繁殖成本更低，操作更簡(jiǎn)便［6］。目前，能夠在自然條件下產(chǎn)生珠芽的百合屬植物包括卷丹、珠芽百合、淡黃花百合和通江百合等［4］，因此，珠芽繁殖在自然界中的存在較為廣泛。然而在珠芽繁殖方式的研究過(guò)程中，珠芽常作為外植體來(lái)進(jìn)行組織培養(yǎng)［7-14］，且多為單因素培養(yǎng)條件對(duì)珠芽生長(zhǎng)的影響，對(duì)卷丹珠芽生長(zhǎng)過(guò)程中各培養(yǎng)條件之間的交互作用研究較少。

筆者探究預(yù)處理方式、培養(yǎng)基質(zhì)和培養(yǎng)溫度對(duì)卷丹珠芽離體誘導(dǎo)的影響，觀察處理后珠芽的發(fā)芽和生根情況，獲取誘導(dǎo)卷丹珠芽發(fā)育的最優(yōu)方法，并闡明各因素之間的交互作用對(duì)卷丹珠芽生長(zhǎng)的影響，為卷丹珠芽在百合生產(chǎn)栽培過(guò)程中的應(yīng)用提供技術(shù)支持，同時(shí)對(duì)植物珠芽繁殖方式研究具有參考意義。

1 材料與方法

1.1 材料

卷丹百合珠芽于2022年5月采集于長(zhǎng)江師范學(xué)院花卉遺傳育種團(tuán)隊(duì)百合實(shí)驗(yàn)基地。試驗(yàn)所用發(fā)酵鋸末購(gòu)自恒健生態(tài)農(nóng)業(yè)社，草炭購(gòu)自綠原土業(yè)資材肥料有限公司，腐殖土購(gòu)自重慶華卿農(nóng)業(yè)科技有限公司。

1.2 方法

摘取健康飽滿(mǎn)、大小一致的卷丹珠芽并用清水處理干凈，晾干備用。以預(yù)處理方式、培養(yǎng)基質(zhì)、培養(yǎng)溫度為因素，考慮到不同因素之間存在的交互作用A×B，A×C，B×C，A×B×C，具體因素及水平見(jiàn)表1。將珠芽分成3 組，分別對(duì)其進(jìn)行低溫預(yù)處理，即常溫對(duì)照、4 ℃處理7 d、4 ℃處理14 d；每組3份，每份30 顆珠芽，分別放入發(fā)酵鋸末、草炭和混合基質(zhì)（發(fā)酵鋸末∶腐殖土∶草炭=1∶1∶1）中進(jìn)行避光培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度分別為20和26 ℃，濕度保持在約15%（手握成團(tuán)，放手散開(kāi)），每隔14 d（14、28、42、56 d）統(tǒng)計(jì)珠芽的發(fā)芽數(shù)和生根數(shù)，3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2021 整理相關(guān)數(shù)據(jù)，用IBM SPSS Statistics 26 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差分析，并用Origin 2019b 軟件制作圖表。

珠芽發(fā)芽率=發(fā)芽的珠芽數(shù)/珠芽總數(shù)×100%

珠芽發(fā)芽系數(shù)=發(fā)芽總數(shù)/珠芽總數(shù)

珠芽生根率=生根的珠芽數(shù)/珠芽總數(shù)×100%

珠芽生根系數(shù)=生根總數(shù)/珠芽總數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)因素對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽的影響

由圖1可知，不同處理的發(fā)芽率有顯著差異，且差異幅度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)減小并趨于穩(wěn)定。各處理的卷丹珠芽在培養(yǎng)14 d時(shí)的發(fā)芽率為26.67%～96.67%，差異幅度較大，其中發(fā)芽率最高的為處理B15，其次為處理B13，最低的是處理②。培養(yǎng)28 d時(shí)的發(fā)芽率為45.56%～96.67%，差異幅度逐漸減小，發(fā)芽率最高的為處理⑨和處理B11，其次為處理B13。培養(yǎng)42 d時(shí)的發(fā)芽率為56.67%～99.17%，培養(yǎng)56 d時(shí)的發(fā)芽率為52.22%～98.33%，差異幅度減小且趨于穩(wěn)定，且大部分卷丹珠芽發(fā)芽率均高于80%。由此可知，卷丹珠芽在26 ℃培養(yǎng)基質(zhì)中的發(fā)芽率普遍高于20 ℃，說(shuō)明相較于20 ℃，卷丹珠芽更適合在培養(yǎng)溫度為26 ℃的環(huán)境中生長(zhǎng)。處理B13～B18的發(fā)芽率明顯高于其他處理，說(shuō)明卷丹珠芽經(jīng)低溫處理14 d后有利于萌發(fā)。

2.2 不同培養(yǎng)因素對(duì)卷丹珠芽生根的影響

由圖2 可知，不同處理的卷丹珠芽生根率有明顯差異，差異幅度隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。各處理的卷丹珠芽在培養(yǎng)14 d時(shí)的生根率為8.89% ～ 40.00%，生根率最高的為處理B13，其次為處理B14和處理B15，生根率分別為34.45%和31.11%。培養(yǎng)28 d時(shí)的生根率為18.89%～73.33%，生根率最高的為處理⑤，其次為處理B11，生根率為72.22%，最低的是處理②。培養(yǎng)42 d時(shí)的生根率為41.11% ～ 88.89%，生根率最高的為處理③，其次為處理B13和處理B15，生根率分別為86.67%和87.78%。培養(yǎng)56 d時(shí)的生根率為56.67% ～ 98.89%，其中生根率最高的為處理B13，其次為處理③和處理⑤，最低的為處理①。由此可知，培養(yǎng)溫度為26 ℃比20 ℃更有利于卷丹珠芽生根，且各處理的珠芽生根率均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而提升。

2.3 不同培養(yǎng)因素誘導(dǎo)卷丹珠芽發(fā)芽的相關(guān)分析

卷丹珠芽在不同培養(yǎng)因素下生長(zhǎng)56 d時(shí)的發(fā)芽情況（表2）表明，處理B13的發(fā)芽效果最佳，發(fā)芽率為98.33%，發(fā)芽系數(shù)為2.10，其次為處理③、⑤和B11，發(fā)芽率均為96.67%，處理②的發(fā)芽率最低。方差分析結(jié)果（表3）顯示，3個(gè)單因素中，培養(yǎng)溫度對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽率的影響極顯著（F=15.067，P=0.000），培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)珠芽發(fā)芽率有顯著影響（F=4.196，P=0.022），低溫預(yù)處理無(wú)顯著影響；而低溫預(yù)處理和培養(yǎng)基質(zhì)兩者之間的互作（A×B）對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽情況的影響極顯著（F=8.170，P=0.000）。根據(jù)各培養(yǎng)因素卷丹珠芽發(fā)芽率的效應(yīng)量排序?yàn)锳×B＞C＞B＞A×B×C＞A＞B×C＞A×C，故各因素作用

主次關(guān)系為A×B＞C＞B＞A×B×C＞A＞B×C＞A×C，其中低溫預(yù)

處理與培養(yǎng)基質(zhì)的互作作用對(duì)珠芽發(fā)芽率的影響最大，占比

為43.8%，其次為培養(yǎng)溫度，占比為26.4%。由表4可知，4 ℃處理14 d與發(fā)酵鋸末的搭配效果最好。由此可知，將卷丹珠芽于4 ℃處理14 d后置于26 ℃發(fā)酵鋸末中培養(yǎng)為促進(jìn)其發(fā)芽的最佳培養(yǎng)方式（圖3）。

2.4 不同培養(yǎng)因素誘導(dǎo)卷丹珠芽生根的相關(guān)分析

卷丹珠芽在不同培養(yǎng)因素下生長(zhǎng)56 d時(shí)的生根情況（表5）表明，處理B13的生根效果最佳，生根率為98.89%，生根系數(shù)為3.16；其次為處理③和處理⑤，生根率分別為91.11%和90.00%，處理① 的生根率最低。方差分析結(jié)果（表6）顯示，3個(gè)單因素中，僅培養(yǎng)溫度對(duì)卷丹珠芽生根率具有顯著影響（F=6.196，P=0.018），其他2個(gè)因素的影響均不顯著；三者互作作用中，僅低溫預(yù)處理與培養(yǎng)基質(zhì)之間的互作對(duì)卷丹珠芽生根的影響顯著（F=3.314，P=0.021）。根據(jù)各培養(yǎng)因素在卷丹珠芽生根率的效應(yīng)量排序?yàn)锳×B＞C＞A×B×C＞A＞B＞B×C＞A×C，故各因素作用主次關(guān)系為A×B＞C＞A×B×C＞A＞B＞B×C＞A×C，其中卷丹珠芽生根率中有26.9%可以由低溫預(yù)處理和培養(yǎng)基質(zhì)的交互作用解釋?zhuān)急茸畲?，其次為培養(yǎng)溫度，占比為14.7%。由低溫預(yù)處理和培養(yǎng)基質(zhì)不同水平搭配的均值（表7）顯示，4 ℃處理14 d與發(fā)酵鋸末的搭配對(duì)珠芽生根率的影響效果最好。由此可知，將卷丹珠芽4 ℃處理14 d后置于26 ℃發(fā)酵鋸末中培養(yǎng)為促進(jìn)其生根的最佳培養(yǎng)方式（圖3）。

3 討論

珠芽作為卷丹百合種苗培育、脫毒快繁的重要組織材料，研究珠芽繁殖方式對(duì)于百合珠芽遺傳育種改良和種質(zhì)資源保護(hù)等均有重要意義［15-17］。由于不同植物及同種植物不同器官的最適生長(zhǎng)條件不同［18-19］，因此在卷丹珠芽發(fā)芽和生根方面的培養(yǎng)方式也不同。目前研究表明，低溫預(yù)處理可有效打破珠芽休眠并提高發(fā)芽率［20-21］，且不同培養(yǎng)基質(zhì)和溫度對(duì)卷丹珠芽的發(fā)芽生根效果影響不同。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，植物的生長(zhǎng)會(huì)受到多種培養(yǎng)因素的共同影響［22-23］。因此基于實(shí)際應(yīng)用，獲取一種高效的卷丹珠芽繁殖方法，并探究各培養(yǎng)因素即各因素之間的交互作用對(duì)珠芽發(fā)芽和生根的

影響，顯得尤為重要。

在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，不同種或品種、不同培養(yǎng)環(huán)境以及

培養(yǎng)方式，甚至同一品種也可能因培養(yǎng)條件的不同而對(duì)低溫的反應(yīng)產(chǎn)生極大差別［24］。張恪等［25］研究表明5 ℃低溫預(yù)處

理有利于打破卷丹珠芽的休眠并提高發(fā)芽率；武林瓊等［26］

研究表明在2～12 ℃處理百合種球，其發(fā)芽率隨著低溫預(yù)處理時(shí)間延長(zhǎng)而升高。該試驗(yàn)將卷丹珠芽置于4 ℃冰箱作預(yù)處理，卷丹百合的珠芽發(fā)芽率和發(fā)芽速度均隨著低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)而有所提高，與張恪等［25］和武林瓊等［26］關(guān)于低溫預(yù)處理提高百合發(fā)芽率和發(fā)芽速度的研究相吻合。相較于20 ℃，26 ℃的培養(yǎng)溫度更有利于卷丹珠芽發(fā)芽，因此適度提高培養(yǎng)溫度，有助于珠芽萌發(fā)生長(zhǎng)，與楊利平等［27］研究結(jié)果基本一致。不同培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)不同百合品種及同一百合不同器官繁殖的影響較大［28］，郭穎等［29］研究指出卷丹最適在草炭、珍珠巖和硅石的混合基質(zhì)中生長(zhǎng)；韓怡等［30］研究認(rèn)為嶗山百合的最佳培養(yǎng)基質(zhì)為蛭石∶珍珠巖∶園土=1∶1∶1；王偉東等［31］認(rèn)為培養(yǎng)基質(zhì)為草炭∶蛭石∶珍珠巖=6∶2∶1最有利于提高東方百合小鱗莖的繁殖系數(shù)；孫紅梅等［32］指出東方百合‘Sorbonne’鱗片繁殖最佳基質(zhì)為發(fā)酵鋸末，草炭次之，該試驗(yàn)在此基礎(chǔ)上增加混合基質(zhì)（發(fā)酵鋸末∶草炭∶腐殖土=1∶1∶1）作為補(bǔ)充，結(jié)果顯示卷丹珠芽的最佳培養(yǎng)基質(zhì)仍為發(fā)酵鋸末；由于上述各研究中選取的百合品種不同，培養(yǎng)基質(zhì)及配比不同，對(duì)最佳培養(yǎng)基質(zhì)無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但均表明基質(zhì)的保水性和通透性是影響培養(yǎng)基質(zhì)效果的重要因素。由此可知，將卷丹珠芽經(jīng)4 ℃預(yù)處理14 d后置于26 ℃發(fā)酵鋸末中培養(yǎng)，珠芽發(fā)芽效果最佳。

不同影響因子對(duì)百合鱗莖的生根作用不同，陳志波等［33］研究表明卷丹百合鱗莖在草炭中生根效果最佳，該試驗(yàn)結(jié)果顯示經(jīng)常溫處理的卷丹珠芽在草炭和混合基質(zhì)中的生根效果較好，發(fā)酵鋸末次之，與其研究結(jié)果相吻合；而經(jīng)低溫處理后的珠芽在發(fā)酵鋸末中培養(yǎng)的生根率逐漸提升，在低溫處理14 d后達(dá)98.89%，高于在草炭和混合基質(zhì)中培養(yǎng)（其他培養(yǎng)條件不變）的珠芽生根率。武林瓊等［26］研究認(rèn)為卷丹百合在23 ℃基質(zhì)中相較于18 ℃培養(yǎng)的生根率更高。該試驗(yàn)結(jié)果表明，將卷丹珠芽置于26 ℃中培養(yǎng)的生根效果明顯優(yōu)于20 ℃的生根效果，與該試驗(yàn)結(jié)果基本一致，說(shuō)明培養(yǎng)溫度對(duì)卷丹珠芽生根具有顯著影響。

前人多采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行多因素方差分析［34-35］，利用效應(yīng)量（偏Eta平方）分析進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的研究較少。該試驗(yàn)中，利用效應(yīng)量分析進(jìn)一步驗(yàn)證了采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行多因素方差分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，也對(duì)各因素及因素之間的互作影響分析的更加準(zhǔn)確、全面和更加數(shù)量化。根據(jù)方差分析以及效應(yīng)量分析結(jié)果顯示，在卷丹珠芽發(fā)芽過(guò)程中，預(yù)處理方式與培養(yǎng)基質(zhì)的互作對(duì)其發(fā)芽率的影響極顯著，占比為43.8%，其次單一因素中的培養(yǎng)溫度也具有極顯著影響，占比為26.4%，培養(yǎng)基質(zhì)次之，而預(yù)處理方式的影響不顯著；在對(duì)卷丹珠芽生根率的影響中，預(yù)處理方式和培養(yǎng)溫度的交互作用對(duì)其具有顯著影響，占比為26.9%，其次單一因素中僅培養(yǎng)溫度為顯著影響，而低溫預(yù)處理和培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)珠芽生根的影響均不顯著。

4 結(jié)論

卷丹珠芽萌發(fā)受低溫預(yù)處理、培養(yǎng)基質(zhì)和培養(yǎng)溫度以及三者之間互作作用的共同影響。低溫預(yù)處理與培養(yǎng)基質(zhì)之間的互作對(duì)卷丹珠芽發(fā)芽和生根效果分別具極顯著影響和顯著影響，占比分別為43.8%和26.9%；其次為培養(yǎng)溫度，在珠芽發(fā)芽的影響占比為26.4%，表現(xiàn)極顯著，對(duì)珠芽生根的影響表現(xiàn)為顯著；培養(yǎng)基質(zhì)僅對(duì)珠芽發(fā)芽表現(xiàn)為顯著。該試驗(yàn)結(jié)果表明，將珠芽4 ℃處理14 d并置于發(fā)酵鋸末中26 ℃培養(yǎng)，為卷丹珠芽發(fā)芽和生根的最佳誘導(dǎo)方式。該研究提供了一種卷丹珠芽的最佳誘導(dǎo)方法，闡明低溫預(yù)處理、培養(yǎng)基質(zhì)、培養(yǎng)溫度及三者之間的互作對(duì)珠芽發(fā)芽生根的影響，為珠芽在百合生產(chǎn)栽培過(guò)程中的應(yīng)用提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

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