黃顯雅 嚴(yán)霖 毛立彥 趙媛 黃秋偉 呂平 金剛 石蘭蓉 龍凌云 寧琳
摘 要:多肉植物品種多樣,管理粗放,抗逆性強(qiáng),加之色彩豐富,具有一定的空氣凈化功能,是深受廣大消費(fèi)者喜愛的景觀植物之一,通過對(duì)國(guó)內(nèi)多肉植物的組織培養(yǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,并討論當(dāng)前存在的問題和發(fā)展前景,為進(jìn)一步推動(dòng)多肉植物組織培養(yǎng)研究提供參考。
關(guān)鍵字:多肉植物 組織培養(yǎng) 研究進(jìn)展
多肉植物(Succulent)這一概念由瑞士植物學(xué)家瓊 · 鮑漢提出,最早主要指具有肥厚多汁的莖、根或葉片的一類植物,園藝上一般還稱為多肉花卉。目前世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多肉植物原生種隸屬于 50 科 334 屬有近萬種,加上后期各國(guó)選育的園藝種,現(xiàn)已達(dá)到兩萬多種[1]。多肉植物品種多樣,管理粗放,抗逆性強(qiáng),加之色彩豐富,具有一定的空氣凈化功能,是深受廣大消費(fèi)者喜愛的景觀植物之一。近年來由于多肉植物需求量增加與其繁殖量小的矛盾日益凸顯,因此,高效大量的繁殖是解決上述問題的重要途徑。
多肉植物繁殖方式可分為有性繁殖和無性繁殖。有性繁殖主要指播種繁殖,該方法操作簡(jiǎn)單,能夠生產(chǎn)大量的新植株。無性繁殖主要是利用植物的營(yíng)養(yǎng)器官(如:葉子、莖干等)的再生能力來獲得新的完整植株,葉插、扦插及分株是多肉植物常用的繁殖方法,該方法在一定程度能夠縮短育苗時(shí)間,是目前多肉植物繁殖常用方法。但是這兩種繁育手段均存在繁殖系數(shù)較低、增殖速度較慢的問題。因此,多肉植物組培與快繁體系的建立,儼然成為目前多肉植物快速繁育的研究熱點(diǎn)。我國(guó)植物組織培養(yǎng)研究盛行于20世紀(jì)70年代后期,該階段,我國(guó)學(xué)者創(chuàng)造出了許多新方法、新技術(shù),得到大量新成果 [2],但是對(duì)于多肉植物的組織培養(yǎng)的研究與其它植物相比起步較晚,本文綜述了我國(guó)多肉植物組織培養(yǎng)研究現(xiàn)狀,并對(duì)其存在的問題和未來的發(fā)展進(jìn)行討論。
1 多肉植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究進(jìn)展
1.1 外植體的選擇及消毒滅菌
選擇合適的外植體是組織培養(yǎng)工作中的第一步,其種類的選擇直接影響組織培養(yǎng)的效果。外植體選擇時(shí)需要考慮培養(yǎng)目的、外植體的培養(yǎng)能力及取材是否會(huì)對(duì)母株造成影響等因素。多肉植物芽、葉片和花莖均能作為外植體誘導(dǎo)再生植株,然而也各有缺點(diǎn)。芽尤其是頂芽,數(shù)量較少且取材時(shí)會(huì)對(duì)母株造成影響;葉片和花莖作為外植體雖不會(huì)對(duì)植株觀賞部位造成損傷,但是葉片由于含水量高在滅菌后存活率會(huì)受到一定影響;而花莖只存在于花期,取材時(shí)間比較局限。因此,在多肉植物組織培養(yǎng)中最適外植體的選擇還需要根據(jù)多肉種類和實(shí)際情況而定。呂復(fù)兵[3],林荔瓊[4],豐鋒[5]等人以蘆薈的頂芽和側(cè)芽為外植體成誘導(dǎo)出蘆薈再生植株。王紫珊[6]等對(duì)多肉植物白銀壽品種‘奇跡的花葶和花蕾進(jìn)行離體培養(yǎng)得出分化能力強(qiáng)弱排列順序?yàn)槲窗l(fā)育子房>花葶上部>花葶中部及下部。李建民[7]、張曉艷[8]、蘇瑞軍等[9]分別利用狹葉紅景天、八寶景天和瓦松葉片成功構(gòu)建相應(yīng)的再生體系。
外植體的消毒滅菌是植物組織培養(yǎng)工作中的第二步,它既要求徹底殺死外植體表面的微生物,又要盡可能減少對(duì)外植體組織及表層細(xì)胞的傷害。常用的滅菌劑有:乙醇、升汞(或二氯化汞)、次氯酸鹽(常用次氯酸鈉)等,需根據(jù)植物生長(zhǎng)環(huán)境、取材部位、取材時(shí)間等因素選擇消毒劑和確定消毒時(shí)間。那淑芝[10]等先用自來水將庫(kù)拉索蘆薈表面沖洗干凈,使用75 %的酒精溶液浸沒15 s,然后用0.1 % HgCl2溶液滅菌5 min ,在無菌操作臺(tái)上取芽點(diǎn)。趙娟等[11]處理褐斑伽藍(lán)葉片時(shí),采用70 %酒精消毒 30 s,0.1 % HgCl2滅菌15 min。宋揚(yáng)[12]采用 75 % 酒精處理冰燈玉露幼嫩花莖10 s,再用 0.1%升汞消毒7 min。目前,多肉植物外植體消毒比較常用的方法是70 %~75 %的酒精與 0.1 %的氯化汞以不同時(shí)間的組合對(duì)外植體進(jìn)行消毒。
1.2 激素配比對(duì)多肉組織培養(yǎng)的影響
激素的種類和濃度配比對(duì)多肉植物愈傷組織的誘導(dǎo)、組織分化和形成速度有顯著的影響。激素的種類及濃度配比需根據(jù)培養(yǎng)目的和植物種類而定,多肉植物培養(yǎng)常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基,激素主要是6-芐基腺嘌呤(6-BA)、α-奈乙酸(NAA)和吲哚乙酸(IBA)幾類,目前國(guó)內(nèi)成功獲得再生植株的部分多肉植物種類及相關(guān)激素配比見表1。
1.3 試管苗移栽
試管苗移栽是最后階段,也是衡量組織培養(yǎng)技術(shù)成功與否的重要標(biāo)志。在多肉科植物的組培苗移栽中,栽培基質(zhì)通常是不同比例的泥炭土、珍珠巖、蛭石及河沙。松塔景天組培苗移栽時(shí)按草炭土∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1(質(zhì)量比)配置的保濕混合基質(zhì)中有利于根的生長(zhǎng)[21]。截形十二卷移栽在濕潤(rùn)蛭石和珍珠巖比例2∶1的混合基質(zhì)中即可生長(zhǎng)[22]。黃清俊[23]等將根長(zhǎng)1 cm的萬象小苗移栽至新鮮濕潤(rùn)的蛭石, 植入后遮陰栽培,小苗移栽成活率達(dá)到78%。左志宇[24]等將克里克特壽組培苗移栽在純蛭石基質(zhì)中栽培,比較組培苗是否經(jīng)過生根培養(yǎng)對(duì)其移栽影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過生根培養(yǎng)的組培幼苗生長(zhǎng)期大大提前。
2 多肉植物組織培養(yǎng)研究存在的問題
我國(guó)多肉植物組培研究尚處于起步階段,研究主要集中在激素配比對(duì)組織脫分化與再分化的影響,關(guān)于其他因素對(duì)多肉植物組織脫分化和再分化影響,如:不同葉齡,開花程度,組織塊尺寸等外植體狀態(tài)對(duì)組織脫分化與再分化的影響如何;不同溫度,光照,是否需要暗培養(yǎng)等培養(yǎng)環(huán)境條件如何影響組織脫分化與再分化的進(jìn)行;MS培養(yǎng)基與其他基礎(chǔ)培養(yǎng)基在多肉植物組培應(yīng)用比較等進(jìn)行系統(tǒng)研究的較少,因此目前還沒有構(gòu)建出能完整的、可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的多肉植物組織培養(yǎng)體系。
3 多肉植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究展望
多肉植物種類繁多、易于繁殖、色彩豐富、具有凈化空氣的功能,成為深受人們喜愛的景觀植物,研究其繁殖技術(shù)能夠?yàn)槲磥淼陌l(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。組織培養(yǎng)技術(shù)在綠化植物繁育,珍稀品種以及優(yōu)良種質(zhì)資源保存等方面具有廣泛的應(yīng)用前景,因此,進(jìn)一步研究和優(yōu)化多肉植物組織培養(yǎng)技術(shù),對(duì)多肉植物的良種繁育以及快速繁殖具有巨大的推動(dòng)作用。為了今后更好地開展多肉科植物的組織培養(yǎng)技術(shù)研究, 推動(dòng)其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的速度,應(yīng)從以下幾個(gè)方面開展進(jìn)一步的研究工作。第一,擴(kuò)大多肉植物離體快繁的種類,特別是要加強(qiáng)對(duì)一些稀有種類(如琉璃姬孔雀[25] )、具有較高藥用價(jià)值種類(如西藏紅景天)、具有高觀賞特性種類(如烏木)的組織培養(yǎng)與快速繁殖研究;第二,對(duì)于一些已經(jīng)成功進(jìn)行離體培養(yǎng)的多肉植物,應(yīng)對(duì)其組織培養(yǎng)系加以優(yōu)化改進(jìn),提高實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性、脫毒效果和繁殖效率;第三,開展相關(guān)機(jī)理基礎(chǔ)研究,完善多肉植物組培理論基礎(chǔ),建立針對(duì)性更強(qiáng)的多肉植物最優(yōu)組織快繁體系。
參考文獻(xiàn)
[1] 危夢(mèng)妮. 多肉植物在中國(guó)城市園林景觀化應(yīng)用的探討[J]. 美與時(shí)代·城市,2015(8):39-40.
[2] 陳長(zhǎng)征. 植物組織培養(yǎng)脫毒快繁實(shí)驗(yàn)技術(shù)綜述[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2016,16(14):56-58,
108.
[3] 呂復(fù)兵, 朱根發(fā), 陳明莉. 蘆薈的組織培養(yǎng)與快繁技術(shù)[J]. 北方園藝,2000(4):32-33.
[4] 林荔瓊, 劉景春. 蘆薈的組織培養(yǎng)快速繁殖研究[J]. 福建熱作科技,2003,28(3):1-2,17.
[5] 豐鋒, 李洪波, 呂慶芳,等. 蘆薈的組織培養(yǎng)
[J]. 農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,22(2):157-159.
[6] 王紫珊,王廣東,王雁. 多肉植物白銀壽‘奇跡的離體培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué),2014, 33(6):1329-1335.
[7] 李建民, 李福安,雷梅莉,等. 狹葉紅景天的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)通訊,
2004, 40(4):472.
[8] 張曉艷, 程云清. 八寶景天的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).
2007(2):60-62.
[9] 蘇瑞軍,鄒利娟,吳慶貴,羅明華. 瓦松愈傷組織誘導(dǎo)及植株再生[J]. 中藥材,2014,37(1):
1-4.
[10] 那淑芝,張東豪,甄占軒. 庫(kù)拉索蘆薈的組織培養(yǎng)和植株快速生根[J]. 植物生理學(xué)通訊,
2003, 39(5): 470.
[11] 趙娟,王玉國(guó),尹美強(qiáng),等. 植物激素對(duì)褐斑伽藍(lán)葉片分化的影響[J]. 激光生物學(xué)報(bào),2009, 18(2):200-205.
[12] 宋揚(yáng). 冰燈玉露的組織培養(yǎng)與快速繁殖技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2014(18):164-166.
[13] 張昊鵬, 宋曉濤, 張耀,等. 白銀壽的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)通訊, 2008, 44(5):951-952.
[14] 劉春梅,張紅. 點(diǎn)紋十二卷的組培與快繁研究[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,18(3):32, 37.
[15] 黃清俊,丁雨龍,謝維蓀,等. 多肉植物吹雪松微型繁殖研究初報(bào)[J]. 江蘇林業(yè)科技,2003, 30(1):35-36.
[16] 劉芳, 唐映紅, 袁有美,等. 多肉植物勞爾的組織培養(yǎng)[J]. 植物學(xué)報(bào),2016, 51 (2): 251–256.
[17] 吳正景, 黃雪嬌, 王柏,等. 風(fēng)鈴玉的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)報(bào),2015, 51(11): 2013-2016.
[18] 黃素華, 肖惠勻, 洪燕萍. 水晶掌組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)
版),2014, 30(5):96-100.
[19] 陳紅剛, 高素芳, 楊 韜. 玉露的組織培養(yǎng)與快速擴(kuò)繁[J]. 北方園藝,2011(12): 101-102.
[20] 趙海樂, 孫國(guó)慶, 馮凱,等. 桃美人景天的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào), 2016,33(1):54-60.
[21] 胡穎慧, 馬春祥, 梁孝莉. 松塔景天組織培養(yǎng)與快速繁殖的研究[J]. 中國(guó)林副特產(chǎn),
2014(2):3-6.
[22] 孫濤,李德森. 截形十二卷的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)訊,2002,38(6):586.
[23] 黃清俊, 丁雨龍, 唐曉英. 珍奇多肉植物萬象微型繁殖[J]. 北方園藝,2007(5):191 -193.
[24] 左志宇, 李建希, 安曉云,等. 克里克特壽的組織培養(yǎng)與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)通訊, 2007, 43 (2):311-312.
[25] 劉與明,張淑娟. 珍稀多肉植物種質(zhì)資源組培保存和快速繁殖技術(shù)[J]. 園林科技,2012(1): 8-11.