蘭 偉，張 偉

(阜陽師范學(xué)院 生命與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037）

波士頓蕨(Nephrolepis exaltata cv.Bastaniensis)是腎蕨科腎蕨屬陸生類多年生常綠草本植物。原產(chǎn)于美國，其葉片翠綠光潤，四季常青、羽狀復(fù)葉大而細(xì)長(zhǎng)，羽狀復(fù)葉上的小羽葉葉緣波狀明顯，裂片細(xì)碎而扭曲，顯得植株豐滿而又優(yōu)雅[1]。波士頓蕨株型非常美觀，即可置于案頭供人們觀賞，又可被懸于空中裝點(diǎn)居室，由于其對(duì)空氣中的甲醛、甲苯和二甲苯有較好的吸收效果，因此被稱為“生物凈化器”，廣受人們喜愛。波士頓蕨一般用分株或匍匐莖扦插繁殖，但繁殖速度慢，增殖倍數(shù)低，養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)，管理成本高，且易受環(huán)境災(zāi)害和病毒病危害而導(dǎo)致種性退化、觀賞品質(zhì)下降[2]。

國內(nèi)外關(guān)于波士頓蕨的組織培養(yǎng)的研究較少，司亮和尤海波[3]研究認(rèn)為，波士頓蕨芽最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基為 MS+BA0.5 mg/L，誘導(dǎo)率為 90%;芽苗增殖培養(yǎng)基為 MS+BA0.7 mg/L，增殖系數(shù)為 7.2，陳龍清[4]曾報(bào)道了磷元素及活性炭對(duì)波士頓蕨無菌苗增值培養(yǎng)的影響，曾慶君[5]也報(bào)道了有關(guān)波士頓蕨的組織培養(yǎng)的研究。但有關(guān)培養(yǎng)基中添加不同濃度的鐵、鈣、磷等元素對(duì)其試管苗生長(zhǎng)的影響未見系統(tǒng)研究報(bào)道。本試驗(yàn)主要通過設(shè)置鐵、鈣、磷元素不同的鹽含量梯度，探索培養(yǎng)基中鐵、鈣、磷元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響，旨在優(yōu)化波士頓蕨離體培養(yǎng)基成分，提高規(guī)?；a(chǎn)效率，為波士頓蕨的組織培養(yǎng)快速繁殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

波士頓蕨組織培養(yǎng)試管苗，來源于阜陽師范學(xué)院植物組織培養(yǎng)室。

1.2 方法

1.2.1 鐵元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以MS培養(yǎng)基中常規(guī)附加鐵鹽27.8 mg/L為對(duì)照，改變培養(yǎng)基中 FeSO4·7H2O 含量，分別為0.0 mg/L、13.9 mg/L、27.8 mg/L、41.7 mg/L、55.6 mg/L、69.5 mg/L。

1.2.2 鈣元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以MS培養(yǎng)基中常規(guī)附加鈣鹽CaCl2·2H2O 440 mg/L為對(duì)照，改變培養(yǎng)基中 CaCl2·2H2O 含量，分別為0.0 mg/L、220.0 mg/L、440.0 mg/L、660.0 mg/L、880.0 mg/L。

1.2.3 磷元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以MS培養(yǎng)基中常規(guī)附加磷鹽KH2PO4170 mg/L為對(duì)照，改變培養(yǎng)基中 KH2PO4的含量，分別為0.0 mg/L、85.0 mg/L、170.0 mg/L、255.0 mg/L、340.0 mg/L。

在超凈工作臺(tái)中將波士頓蕨試管苗取出，切下匍匐莖，分成大小大致相同部分，接種于不同處理的培養(yǎng)基中，每個(gè)處理4瓶，每瓶3株，3次重復(fù)，放置于組培室內(nèi)。各培養(yǎng)pH均為5.8、溫度(23±2)℃、光照強(qiáng)度2000～3000lx，光照時(shí)間為12 h·d－1的條件下培養(yǎng)。接種后每7 d觀測(cè)一次，待波士頓蕨長(zhǎng)大成大量叢生苗時(shí)，每處理隨機(jī)抽取6瓶，統(tǒng)計(jì)株高、葉片數(shù)、羽片長(zhǎng)、長(zhǎng)勢(shì)及植株顏。

2 結(jié)果與分析

2.1 鐵元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響

接種后約5 d，接種的波士頓蕨匍匐莖呈綠色，20 d后，開始發(fā)出新葉，40 d后，形成叢生苗，尤以鐵濃度為13.9 mg/L和鐵濃度為27.8 mg/L兩個(gè)處理生長(zhǎng)最為迅速。60 d后，叢生苗大量繁殖，羽葉變得濃綠，生長(zhǎng)旺盛。培養(yǎng)基中添加0～69.5 mg/L鐵鹽，100 d后，波士頓蕨試管苗的生長(zhǎng)表現(xiàn)出較大差異(見表1，圖1)。鐵含量為13.9 mg/L和鐵含量為27.8 mg/L兩個(gè)處理長(zhǎng)勢(shì)明顯比其他4個(gè)處理好，而且長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)。當(dāng)鐵含量增加時(shí)，植株長(zhǎng)勢(shì)逐漸變差，株高呈下降趨勢(shì)，羽片逐漸變小，當(dāng)1L培養(yǎng)基中鐵鹽含量為69.5 mg/L時(shí)，波士頓蕨試管苗不僅葉片少，羽葉較小，顏色也變成淺綠色，部分植株顏色變成黃綠。當(dāng)鐵含量降低時(shí)波士頓蕨也會(huì)抑制試管苗的生長(zhǎng)，鐵含量為0.0 mg/L時(shí)植株長(zhǎng)勢(shì)非常差，葉片發(fā)黃，羽葉很小，部分植株死亡。

表1 鐵元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響Table 1 The Effects of iron element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

2.2 鈣元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響

試管苗接種7 d后，接種的匍匐莖開始變綠，20 d后，開始出現(xiàn)新葉，40 d后，形成叢生苗，220.0 mg/L處理長(zhǎng)勢(shì)較好，依次為440.0 mg/L、660.0 mg/L、880.0 mg/L，無鈣處理長(zhǎng)勢(shì)最差。60 d后，叢生苗大量繁殖，無鈣處理培養(yǎng)瓶中植株的植株矮小、波士頓蕨培養(yǎng)苗很少，羽片也非常小，有些甚至枯萎。鈣鹽含量在0～880.0 mg/L時(shí)波士頓蕨生長(zhǎng)有明顯差異(見表2，圖2)。1L培養(yǎng)基中，鈣含量220.0 mg/L處理長(zhǎng)勢(shì)最好，這與1L MS培養(yǎng)基中鈣含量為440.0 mg/L不同，原因應(yīng)該是MS培養(yǎng)基中鈣鹽的量適合大多數(shù)植物生長(zhǎng)需要，但不一定是波士頓蕨生長(zhǎng)的最適宜的量。當(dāng)鈣含量增加時(shí)，試管苗長(zhǎng)勢(shì)逐漸變差，當(dāng)鈣含量增加至880.0 mg/L時(shí)試管苗葉片變成淺綠色，株高平均在3.35 cm左右。減少鈣含量也會(huì)抑制波士頓蕨試管苗的生長(zhǎng)，當(dāng)鈣含量降為0.0 mg/L時(shí)，試管苗葉片變成黃綠色，株高平均在2.41 cm左右。

表2 鈣元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響Table 2 The Effects of Calciumb element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

2.3 磷元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響

接種5 d后，匍匐莖開始變綠，20 d后，開始出現(xiàn)新葉，40 d后，形成叢生苗，170 mg/L與255 mg/L兩個(gè)濃度處理長(zhǎng)勢(shì)較好，340 mg/L與無磷處理長(zhǎng)勢(shì)最差。60 d后，叢生苗大量繁殖，但340 mg/L與無磷處理培養(yǎng)瓶中植株幾乎未生長(zhǎng)，植株矮小、波士頓蕨培養(yǎng)苗很稀疏，羽片也非常小，有些甚至枯萎。100 d后，170 mg/L與255 mg/L濃度的處理長(zhǎng)勢(shì)較好，但兩者有明顯差別，170 mg/L濃度處理培養(yǎng)瓶中葉片多，植株濃密，顏色綠，羽片長(zhǎng)，生長(zhǎng)旺盛;255 mg/L濃度處理培養(yǎng)瓶中葉片略少，植株稍顯稀疏，但顏色更綠，羽片更長(zhǎng)(見圖3)。由表3可以看出磷元素過高過低都阻礙波士頓蕨的生長(zhǎng)，經(jīng)過60 d后，植株差異非常明顯，170 mg/L與255 mg/L濃度的處理長(zhǎng)勢(shì)較好，前者濃密但羽片較后者細(xì)小，后者稀疏但健壯。磷濃度低于170 mg/L時(shí)植株生長(zhǎng)受到阻礙，含量高于255 mg/L時(shí)波士頓蕨試管苗長(zhǎng)勢(shì)也逐漸變差，當(dāng)磷鹽含量增加到340 mg/L時(shí)，試管苗稀疏矮小，葉片呈淺綠色。

表3 磷元素對(duì)波士頓蕨試管苗生長(zhǎng)的影響Table 3 The Effects of Phosphorus element on shoot growth of Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’in Vitro

3 討論

離體培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)基各種營養(yǎng)元素為試管苗正常生長(zhǎng)提供必要的條件，通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中各元素的濃度，可以降低培養(yǎng)基成本，提高生產(chǎn)效率和提高植株培養(yǎng)效果。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鐵元素濃度過低植株葉片變黃，葉片稀疏，植株矮小。鐵是葉綠素形成過程中不可缺少的元素，缺鐵能限制γ－氨基乙酞丙酸的合成，導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)形態(tài)異常，使葉綠素的合成受到阻滯，葉片失綠黃化[6－7];鐵濃度過高抑制波士頓蕨的生長(zhǎng)，使植株的葉片稀疏，羽葉細(xì)窄，顏色黃綠，這與劉小莉 等[8]研究的培養(yǎng)基中添加高于或低于最適濃度鐵(Fe2+)導(dǎo)致紅地球葡萄試管苗株高、節(jié)間數(shù)、葉片數(shù)均減小的表現(xiàn)基本一致。在波士頓蕨的離體培養(yǎng)中多以MS培養(yǎng)基附加27.8 mg/L鐵鹽為標(biāo)準(zhǔn)。本試驗(yàn)中，鐵濃度為13.9～27.8 mg/L處理效果最好，兩個(gè)濃度處理相比，無論是株高，濃密度(葉片數(shù))，還是羽片生長(zhǎng)效果相差都不大，可見在波士頓蕨的培養(yǎng)中，可以減少鐵鹽用量，降低成本，提高試管苗質(zhì)量，這在大規(guī)模生產(chǎn)中有重要意義。

鈣元素是植物生長(zhǎng)的必需元素，是構(gòu)成植物細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜的重要成份，適量濃度的鈣對(duì)植物的生長(zhǎng)是有益的，可增加植株鮮重、干物質(zhì)含量、根冠比和形成壯苗，植物缺鈣時(shí)細(xì)胞壁形成受到阻礙[9]。因此缺鈣時(shí)植物生長(zhǎng)受到抑制，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致植物幼嫩的器官潰爛壞死。但植物對(duì)鈣的需要量是一定的，過量的鈣也會(huì)使植物生長(zhǎng)受到抑制。本試驗(yàn)中，鈣鹽含量為220 mg/L植株長(zhǎng)勢(shì)最好，鈣鹽含量為440～660 mg/L兩者無明顯差異。

磷是植物生長(zhǎng)的重要大量元素，磷的正常供應(yīng)，有利于細(xì)胞分裂、增殖和促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，缺磷時(shí)，核酸、核蛋白的合成不能正常進(jìn)行，細(xì)胞的形成和增殖受到抑制，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)和發(fā)育停滯，本試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這點(diǎn)。不含磷的培養(yǎng)基中，波士頓蕨幾乎不長(zhǎng)，但磷濃度過高也會(huì)抑制波士頓蕨的生長(zhǎng)。磷鹽含量為170 mg/L為波士頓蕨生長(zhǎng)的最適磷濃度，這與陳龍清等[4]報(bào)道的波士頓蕨無菌苗增殖培養(yǎng)中磷元素最適濃度為250 mg/L結(jié)果不同。這可能與兩個(gè)試驗(yàn)所用基本培養(yǎng)基不同、磷鹽種類不同有關(guān)。

影響波士頓蕨生長(zhǎng)的元素有許多種，這里只簡(jiǎn)單研究了鐵，鈣，磷這些組培苗較為敏感的元素對(duì)波士頓蕨的影響。如何獲得各種影響波士頓蕨生長(zhǎng)元素的更適宜濃度及其優(yōu)化組合，尚需進(jìn)一步探究。

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