劉 輝,陳家龍,李 宇,葉朝軍,朱祝軍
(1.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 310029;2.溫州科技職業(yè)學(xué)院,浙江 溫州 325006)
桉樹是桃金娘科(Myrtacae)桉樹屬(Eucalyptus)、杯果木屬(Angophora)和傘房屬(Corymbia)的眾多樹種的統(tǒng)稱,包括808個(gè)種和137個(gè)亞種或變種。桉樹具有生長快、材質(zhì)好、輪伐期短、萌生能力強(qiáng)、適應(yīng)性佳等特點(diǎn),是世界上發(fā)展最快的短輪伐期工業(yè)原料林樹種,目前已有100多個(gè)國家和地區(qū)進(jìn)行了引種栽培。
除作為工業(yè)生產(chǎn)原料外,桉樹還具有較高的觀賞價(jià)值。觀賞桉樹是指樹干、樹冠、枝葉、花、果等部位形態(tài)優(yōu)美獨(dú)特,色彩艷麗。具有觀賞價(jià)值的桉樹,主要來自桉樹屬和傘房屬,包含了100余種桉樹。在澳大利亞等國家,觀賞類桉樹已廣泛應(yīng)用于庭院栽培、道路綠化等。桉樹作為觀賞植物具有管理容易、成本低廉、易于修剪和抗病蟲害能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國內(nèi)開始重視觀賞桉扦插繁殖及組織培養(yǎng)快速繁育。桉樹是異花授粉植物,有性繁殖容易導(dǎo)致變異,難以保持物種的優(yōu)良性狀;用扦插方式進(jìn)行繁殖,其繁殖速度無法滿足生產(chǎn)的需要;采用組培快繁可使桉樹保持其遺傳穩(wěn)定性,繁殖系數(shù)大,可滿足生產(chǎn)需要,因而具有重要的意義。
自20世紀(jì)70年代末以來,澳大利亞、巴西、日本等國家已成功建立起一些桉樹種類的組織培養(yǎng)快繁體系,并用于工廠化育苗,對優(yōu)良品種的推廣產(chǎn)生了積極的作用。但觀賞桉樹種類繁多,對于蘋果桉的組培快繁技術(shù)研究在國內(nèi)還未見報(bào)道。
作者以蘋果桉(Eucalyptus bridgesiana)為材料,研究其外植體滅菌方法,探討不同培養(yǎng)基和激素組合對蘋果桉腋芽誘導(dǎo)萌發(fā)、增殖及生根效率的影響,為建立蘋果桉組織培養(yǎng)快繁的技術(shù)體系提供提供依據(jù)。
試驗(yàn)于2009年進(jìn)行。供試材料為蘋果桉,由武漢香草花卉有限公司提供,組織培養(yǎng)外植體是播種后1年生盆栽植株枝條。
滅菌。以蘋果桉樹盆栽苗木上的半木質(zhì)化枝條莖段做外植體。除去葉片和蟲病斑,用自來水流水沖洗30 min。然后在超凈工作臺上用75%的乙醇消毒處理10 s,選用0.1%HgCl2溶液分別滅菌5,10,15 min,無菌水沖洗6次后將材料切成帶頂芽或腋芽的長1.0 cm莖段接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基,10 d后統(tǒng)計(jì)污染率和褐化率。
培養(yǎng)基配方及激素處理。誘導(dǎo)培養(yǎng)基采用MS基本培養(yǎng)基和 WPM,并添加細(xì)胞分裂素6-BA(0.5 mg·L-1)和生長素 NAA(0.1 mg·L-1)的激素組合。增殖培養(yǎng)基為 MS基本培養(yǎng)基,添加6-BA和 NAA,6-BA濃度設(shè) 3個(gè)處理,即 0.5、1.0、1.5 mg·L-1,NAA 濃度為 0.1 mg·L-1。生根培養(yǎng)基:MS培養(yǎng)基添加不同濃度的NAA,濃度設(shè)置為0.5、1.0和1.5 mg·L-13個(gè)處理。
外植體培養(yǎng)方法。不定芽的誘導(dǎo),將滅菌的莖段切成1.0 cm左右的帶腋芽莖段,接種于誘導(dǎo)培養(yǎng)基上,每瓶接種2個(gè)外植體,重復(fù)15次,15 d后統(tǒng)計(jì)腋芽萌發(fā)效率;增殖培養(yǎng),將誘導(dǎo)的腋芽新梢切下,轉(zhuǎn)接到增殖培養(yǎng)基上,培養(yǎng)28 d后統(tǒng)計(jì)誘導(dǎo)出芽率;生根培養(yǎng):選擇長勢較壯、高約2.0 cm的芽轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基,培養(yǎng)28 d后統(tǒng)計(jì)誘導(dǎo)生根率。
培養(yǎng)條件。組織培養(yǎng)室的環(huán)境條件控制在溫度為(25±2)℃,空氣相對濕度70%左右,光周期為 12h/12h(白天/黑夜),光照強(qiáng)度約為100 μmol·m-2·s-1。
由表1可知,用0.1%HgCl2溶液滅菌5 min的外植體在培養(yǎng)基上全部污染,隨著滅菌時(shí)間的延長,污染率逐漸降低,但當(dāng)滅菌時(shí)間達(dá)到15 min時(shí),接種莖段容易發(fā)生褐化,褐化率達(dá)到40%。因此合適的滅菌時(shí)間應(yīng)為10 min。
表1 0.1%HgCl2溶液滅菌時(shí)間對蘋果桉莖段污染率的影響
采用0.1%HgCl2溶液對蘋果桉滅菌10 min后,無菌水沖洗6次。將材料切成帶頂芽或腋芽長1.0 cm的莖段接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基,15 d后統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率。結(jié)果表明,2種基本培養(yǎng)基 MS和WPM萌發(fā)率分別為40%和33%,MS培養(yǎng)基略好于WPM培養(yǎng)基(表2)。
表2 不同基本培養(yǎng)基對蘋果桉莖段腋芽萌發(fā)誘導(dǎo)影響
將誘導(dǎo)的蘋果桉腋芽新梢切下,轉(zhuǎn)接到增殖培養(yǎng)基上,研究不同6-BA濃度對無菌苗增殖的影響。由表3可知,蘋果桉樹的無菌苗隨著細(xì)胞分裂素濃度的增加,增殖系數(shù)呈上升趨勢,6-BA濃度為0.5 mg·L-1時(shí),增殖系數(shù)僅為1.4,濃度增加到1.0 mg·L-1時(shí),增殖系數(shù)增加到2.1,但當(dāng)濃度達(dá)到1.5 mg·L-1時(shí)部分小苗出現(xiàn)玻璃化現(xiàn)象。
表3 不同6-BA濃度對蘋果桉無菌苗增殖的影響
如表4所示,當(dāng)NAA濃度為0.5 mg·L-1時(shí),生根率僅為33.3%,當(dāng)濃度提高到1.0 mg·L-1時(shí),生根率增加到80%,當(dāng) NAA為1.5 mg·L-1時(shí)生根率為56.7%,但基部形成大量的愈傷組織。
表4 不同NAA濃度對蘋果桉無菌苗生根率的影響
外植體莖段的年齡和生理狀態(tài)是影響組織培養(yǎng)再生的重要因素。郭洪英等研究了不同年齡和不同木質(zhì)化程度的桉樹莖段根系發(fā)育情況,表明木質(zhì)化程度較輕的幼嫩莖段具備較強(qiáng)的分裂和分化能力,衰老的莖段由于含有生根抑制物質(zhì),易發(fā)生根系發(fā)育不良的狀況[1]。而徐南翔等人的研究則表明若芽組織過于幼嫩,在消毒過程中易受殺傷且褐化嚴(yán)重,因而不宜采用[2]。在本研究中采用了木質(zhì)化中等的莖段組織,取得了較好的效果。
不同的基本培養(yǎng)基對于腋芽萌發(fā)誘導(dǎo)效果不同。宋建英等發(fā)現(xiàn)MS培養(yǎng)基對鄧恩桉的誘導(dǎo)效果最好[3],而郭洪英的研究表明采用1/2 H培養(yǎng)基并添加適量的活性炭誘導(dǎo)效果最佳[1],這可能是由于不同的桉樹品種需求不同所造成的。在本研究中采用的MS和WPM培養(yǎng)基效果基本相同,MS培養(yǎng)基萌發(fā)率略高,因此在后續(xù)試驗(yàn)中采用了MS基本培養(yǎng)基。
桉屬樹種的莖段必須通過外界物理或化學(xué)因素的刺激才能產(chǎn)生誘導(dǎo)根原基。根原基由皮部直接形成,或先形成愈傷組織后再產(chǎn)生根原基[4],直接形成根原基具有生根時(shí)間短、根莖結(jié)合度高的優(yōu)勢。由愈傷組織分化形成的根,吸收水分能力差,成活率較低[5]。因此在莖段組織再生的過程中避免莖段愈傷組織的發(fā)生、促進(jìn)皮部直接生根是桉樹生根研究的關(guān)鍵。在本研究中我們分別采用6-BA和NAA用于腋芽的增殖和根系的誘導(dǎo)。采用1.0 mg·L-1的 NAA,生根率達(dá)到80%,同時(shí)也能避免愈傷組織的形成。這與我們此前在圓葉桉中的研究類似[6]。
桉樹組織培養(yǎng)體系的建立涉及到的因素較多,如莖段的篩選、基本培養(yǎng)基的選擇、激素配比的優(yōu)化等,還需進(jìn)一步研究優(yōu)化方案,提高效率。
[1]郭洪英,陳炙,楊曉蓉,等.影響桉樹組培苗根系發(fā)育關(guān)鍵因子的研究[J].四川林業(yè)科技,2008,29(1):20-26.
[2]徐南翔.桉樹組織培養(yǎng)育苗技術(shù)的研究[J].吉林農(nóng)業(yè),2010(11):47-48.
[3]宋建英.鄧恩桉的組織培養(yǎng)和植株再生[J].林業(yè)科學(xué),2010,46(6):138-145.
[4]朱鵬,徐建民.桉樹扦插繁殖生根內(nèi)在因素影響研究綜述[J].廣西林業(yè)科學(xué),2007,36(2):71-74.
[5]王蒂.植物組織培養(yǎng)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2004:164-168.
[6]陳家 龍,劉 輝,余 宏 傲,等.圓 葉 桉(Eucalyptus pulverulenta Sims)繁殖技術(shù)初探[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(3):692-694.