吳亞京,艾 辛,蔡雁平
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖南 長沙410128;2.株洲縣農(nóng)業(yè)局,湖南 株洲412100)
雪蓮果(Smallanthus Sonchifolius(Poepp.End1.)H.Robinson)屬菊科多年生草本塊根作物,起源于從智利的中北部到秘魯、厄瓜多爾的南美洲安第斯山脈的中高原地帶[1],2004年開始引入云南省嵩明縣栽培[2]。雪蓮果塊根形如甘薯,皮薄汁多,果肉如雪梨,晶瑩剔透,香甜脆爽,生熟可食,含有較高果寡糖(低聚糖),這種糖在人體內(nèi)不能被代謝,因此,有可能以飲食療法預(yù)防和治療糖尿病[3-4],是一種既可作水果、蔬菜食用,又具有藥用價(jià)值的保健植物。國內(nèi)有關(guān)雪蓮果的研究報(bào)道多集中于引種、栽培、營養(yǎng)成分及功能分析等方面[5-6],關(guān)于雪蓮果種苗繁殖方面的研究較少。由于雪蓮果栽培上采用塊莖繁殖,因此易患病毒病和存在種性退化問題[7]。應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)可快速繁殖種苗,實(shí)現(xiàn)大面積栽培,同時(shí)通過莖尖分生組織培養(yǎng)可獲得脫毒苗,解決種性退化問題。曾慎等對雪蓮果離體快繁[8]、試管苗移栽成活因素[9]、組培脫毒[7]等進(jìn)行了初步研究。劉德江[10]等人研究了雪蓮果葉片愈傷組織的誘導(dǎo),獲得了對莖段形成芽、對再生植株誘導(dǎo)成根效果較好的培養(yǎng)基配方,但對愈傷組織的再分化成芽沒有獲得成功。馬杰,崔波[11]等人對雪蓮果幼嫩葉片和腋芽離體培養(yǎng)與植株再生過程進(jìn)行了研究,在短時(shí)間內(nèi)完成從誘導(dǎo)到再生植株形成的整個(gè)過程,實(shí)現(xiàn)了該植株再生體系的建立,該體系的建立大大加快了育苗進(jìn)程,對雪蓮果種苗快速繁殖和規(guī)?;a(chǎn)有著重要的指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上,以雪蓮果帶腋芽的莖段為外植體材料探討激素(NAA、IBA和2,4-D)種類和濃度對雪蓮果快速繁殖的效果,為建立雪蓮果無毒種苗快繁技術(shù)提供依據(jù)。
試驗(yàn)材料為栽種于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)智能溫室的雪蓮果苗。取生長健壯帶腋芽的莖段為試驗(yàn)材料。將外植體用洗衣粉水浸泡3~5min,再用清水(自來水)漂洗10~15min,然后在超凈工作臺無菌狀態(tài)下用75%酒精(V/V)表面滅菌30s,用無菌水漂洗3次,再用0.2%升汞溶液消毒5~7min,最后用無菌水漂洗4次。
以MS為基本培養(yǎng)基,添加不同種類和濃度水平的生長素物質(zhì)(IBA、NAA、2,4-D如表1),培養(yǎng)基中附加蔗糖(30g·L-1)+瓊脂(6g·L-1),將培養(yǎng)基PH值調(diào)至
5.8~6 .0。
無菌條件下,將消毒后的雪蓮果切成長約1.0cm帶單腋芽的莖段,接種于不同濃度的培養(yǎng)基中(表1),每組處理接種20個(gè)三角瓶,每瓶豎立放4個(gè)帶腋芽莖段。接種好的外植體放置在溫度為(25±2)℃,光照為(白天光照16h,黑暗8h,光照強(qiáng)度約400μmol/(m2·s))的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。適時(shí)觀察各自的長根和長芽成苗的狀況。
取切割好的無菌帶腋芽莖段接種在MS+NAA0.1mg·L-1+蔗糖(30g·L-1)+瓊脂(6g·L-1)培養(yǎng)基,每瓶分別放5根、10根、15根。接種好的外植體放置在溫度為(25±2)℃,光照為(白天光照16h,黑暗8h,光照強(qiáng)度約400μmol/(m2·s))的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。適時(shí)觀察各自的長根和長芽成苗的狀況。
試管苗完成生根后,將培養(yǎng)瓶放在通風(fēng)溫室內(nèi),在自然光照條件下煉苗7~10d后,打開瓶蓋,再晾苗3d,然后用水洗去試管苗根部的固體培養(yǎng)基,最后將試管苗移栽到滅過菌的栽培基質(zhì)(腐質(zhì)土:珍珠巖=3:1)中。注意遮陰保濕,尤其是在移栽后10d內(nèi)要做到全天遮陰,晴天時(shí)注意噴水。待成活后揭去遮陽網(wǎng),觀察苗的成活率。
雪蓮果莖段腋芽在沒有生長物質(zhì)的刺激的情況下雖然能夠成苗,但成苗率低,苗矮小。生長物質(zhì)都能誘導(dǎo)莖段腋芽萌發(fā)成苗,但它們在誘導(dǎo)成苗率、苗生長節(jié)數(shù)及成苗質(zhì)量上有差異(結(jié)果見圖1、表2)。2,4-D 0.15mg·L-1培養(yǎng)基對雪蓮果的帶腋芽的莖段成苗的效果最好,25d后成苗率達(dá)到了95%,平均苗高有6.2cm,平均苗節(jié)數(shù)有5節(jié),節(jié)間長、粗壯,葉片肥厚且寬大(如圖1-1)。其次是NAA 0.1mg·L-1培養(yǎng)基(如圖1-2),成苗率也達(dá)到了82.5%。而IBA對雪蓮果的成苗效果不明顯(如圖1-3),成苗率不足50%,甚至低于對照。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,MS+2,4-D 0.15mg·L-1是最佳底色成苗培養(yǎng)基。所有的試管苗葉片都有不同程度的向下卷曲,尤以含2,4-D和NAA的培養(yǎng)基要嚴(yán)重一些,原因可能是與某些微量元素不足有關(guān),有待進(jìn)一步試驗(yàn)。
表1 生長素類物質(zhì)種類和濃度
圖1 雪蓮果的莖段快繁苗
表2 生長物質(zhì)種類和濃度對雪蓮果帶腋芽莖段成苗的效果
雪蓮果腋芽莖段分別接入培養(yǎng)基中的生根情況見圖2、表3。不管有無生長物質(zhì),雪蓮果腋芽莖段外植體5~8天內(nèi)都開始長根,但不同外植體間的生根速度、根長和根數(shù)有差異。圖2為3種生長物質(zhì)最佳的濃度的生根情況。表3可知,接種20天后,MS+NAA 0.1mg·L-1和MA+2,4-D 0.15mg·L-1培養(yǎng)基生根率都達(dá)到了100%,而MS+IBA 0.1mg·L-1的生根率只達(dá)到了52.5%。MS+2,4-D 0.15mg·L-1培養(yǎng)基接種的外植體平均根長6.4cm,根系顏色呈墨綠色且粗壯,MS+NAA 0.1mg·L-1培養(yǎng)基接種的外植平均根長5.0,根系顏色呈黃褐色但細(xì)小。從總體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,MS+2,4-D 0.15mg·L-1培養(yǎng)基是最佳的生根培養(yǎng)基。
圖2 生長物質(zhì)對雪蓮果莖段快繁根系生長的影響
MS+NAA0.1mg·L-1培養(yǎng)基接種的外植體,5d就開始長根,從長出第一條根開始10d內(nèi)根系生長較快,平均每天有6.2株長根,之后生根速度緩慢,基本趨于穩(wěn)定不變。由表4可知,一瓶內(nèi)接種5株外植體的成苗率最高,達(dá)到了80%。其次是一瓶內(nèi)接種10株,最后是一瓶內(nèi)接種15株。一瓶內(nèi)接種多株,形成的苗莖都很細(xì)小,葉片也小而薄。一瓶內(nèi)接種5株比接種10株和15株更有利于成苗,而且一瓶內(nèi)接種的株數(shù)越多,越容易形成玻璃苗,不利于苗的成活,該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與豐鋒[12]等的研究結(jié)果是一致的。
試管苗完成生根后,將培養(yǎng)瓶放在通風(fēng)溫室內(nèi),在自然光照條件下煉苗7~10d后,打開瓶蓋,在自然條件下晾苗3d,然后用溫水洗去試管苗根部的固體培養(yǎng)基,最后將試管苗移栽到滅過菌的栽培基質(zhì)(腐質(zhì)土∶珍珠巖=3∶1)中。注意遮陰保濕,尤其是在移栽后10d內(nèi)要做到全天遮陰,晴天時(shí)注意噴水。經(jīng)過20d后,移栽成活率達(dá)到了97%,而未煉苗的試管苗成活率只有78.35%。
表3 生長物質(zhì)種類和濃度對雪蓮果帶腋芽莖段生根的效果
試驗(yàn)結(jié)果表明,雪蓮果帶腋芽的莖段在沒有生長物質(zhì)的培養(yǎng)基能夠萌發(fā)成苗,添加NAA、IBA和2,4-D對促進(jìn)成苗和生根有不同的效果。NAA,2,4-D有一定的促進(jìn)效果,主要體現(xiàn)在成苗率和根系的發(fā)育等方面,其中以2,4-D效果最好。2,4-D濃度為0.15mg·L-1的培養(yǎng)基成苗率也是所有培養(yǎng)基中最高的,25d后成苗率達(dá)到了95%。平均苗高有6.2cm,平均苗節(jié)數(shù)有5節(jié),節(jié)間長、粗壯,葉片肥厚而且寬大,植株的整體長勢很平穩(wěn),有利于植株的成活。其它培養(yǎng)基成苗率雖然達(dá)到了80%左右,但植株的總體生長的水平不如3號培養(yǎng)基(2,4-D 0.15mg·L-1)。添加NAA的培養(yǎng)基植株的根細(xì)長,添加2,4-D的培養(yǎng)基植株的根長且粗壯。2,4-D濃度為0.15mg·L-1培養(yǎng)基上植株最早開始生根,完成生根時(shí)間最短,生根率100%,且根的形態(tài)完好,植株成活率也很高。有些培養(yǎng)基生根率雖也達(dá)100%,但時(shí)間長于20d,或根細(xì)長不利于植株成活。IBA則對雪蓮果帶腋芽莖段的成苗效果不明顯,平均的成苗率低于了50%,低于不添加如何生長物質(zhì)的MS基本培養(yǎng)基的成苗率。綜合各項(xiàng)的數(shù)據(jù)來看,選用MS+2,4-D 0.15mg·L-1+蔗糖(30g·L-1)+瓊脂(6g·L-1)作為雪蓮果的試管快繁培養(yǎng)基,形成的植株根系完好,成苗率高,成活率高。接種不同數(shù)量帶腋芽的莖段的試驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)接種的越多越不利于成苗,而且容易形成玻璃化苗。所以在培養(yǎng)過程中要注意接種的外植體不能過密,培養(yǎng)溫度也不能過高,高溫(30℃)會增加玻璃化的發(fā)生[12],試管苗要能充分得到光照,同時(shí)注意提高容器內(nèi)的透氣性,這樣可有效控制玻璃苗的出現(xiàn)[13]。
表4 接種莖段數(shù)量對成苗的影響
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