楊俊鸞
(山西省林木育種研究中心,山西 太原 030031)
檸條(Caragana intermedia)為豆科錦雞兒屬(Caragana)落葉大灌木,適于生長(zhǎng)在海拔約900~1 300 m的陽坡、半陽坡,它耐寒、耐旱、耐高溫,是干旱草原、荒漠地帶的旱生灌叢[1-4]。目前,檸條已經(jīng)成為我國(guó)華北、西北及東北西部的固沙造林和水土保持的重要樹種之一,是優(yōu)良的固沙和綠化荒山植物[5-7],可作飼草飼料[8-11]。同時(shí),它的根、花、種子均可入藥[12-14],對(duì)滋陰養(yǎng)血、通經(jīng)、鎮(zhèn)靜及殺蟲等有良好效果[15-17]。
檸條傳統(tǒng)的繁殖方式主要為種子繁殖,但檸條苗木容易受溫度、濕度、地形、地勢(shì)、病蟲害等因素的影響,表現(xiàn)為出苗率不高、出苗不整齊等現(xiàn)象[18-19]。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,檸條植被在生態(tài)建設(shè)中越來越受到重視,以至于檸條苗木供不應(yīng)求的矛盾日漸突出。
為了滿足市場(chǎng)對(duì)檸條的需求,在實(shí)際生產(chǎn)中降低育苗成本,故對(duì)檸條進(jìn)行了組織培養(yǎng)研究。本研究選用檸條莖段作為外植體,KF/MS作為基本培養(yǎng)基加不同比例的激素進(jìn)行組織培養(yǎng),對(duì)檸條莖段愈傷組織誘導(dǎo),并進(jìn)行芽分化、芽的繼代增殖和生根培養(yǎng),產(chǎn)生新的植株。通過研究其最佳的培養(yǎng)條件,旨在獲得一套高效的檸條組織培養(yǎng)體系,為今后工廠化育苗奠定了理論基礎(chǔ)。
選用當(dāng)年生的檸條嫩枝作為外植體,檸條嫩枝采自山西省林木育種研究中心的苗圃地,剪取當(dāng)年生無病蟲害處于生長(zhǎng)旺盛期的檸條嫩枝作為外植體。
1.2.1 外植體消毒方法和初代接種 選取當(dāng)年生的檸條嫩枝用流水沖洗干凈,將其剪成2 cm左右的莖段(一般要求保留2個(gè)左右的腋芽),放入燒杯中,在流水的環(huán)境下沖洗30 min,然后用75%的乙醇浸泡搖晃20~25 s,將材料一分為二,一份用0.1%氯化汞浸泡6~8 min,另一份用2%的次氯酸鈉浸泡6~8 min。浸泡中不斷用消毒鑷子攪拌,使外植體充分消毒,然后用無菌蒸餾水沖洗4~5次,即可對(duì)莖段進(jìn)行初代接種,每瓶放1塊外植體,接種15 d后統(tǒng)計(jì)污染數(shù),查看消毒效果。
1.2.2 培養(yǎng)基的選擇和培養(yǎng)條件 檸條繁殖采用KF,MS,1/2 MS為基本培養(yǎng)基,培養(yǎng)條件為L(zhǎng)ED燈光照培養(yǎng),光照時(shí)間12 h,光照強(qiáng)度為2 000 lx,溫度(25±2)℃,濕度70%~80%。
1.2.3 芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基中激素濃度的選擇 KF和MS基本培養(yǎng)基中分別加入不同質(zhì)量濃度的6-BA(0.5,0.8,1.0 mg/L)和 NAA(0.3,0.5 mg/L),接種 30 d后,觀察2種培養(yǎng)基中莖段誘導(dǎo)不定芽分化的情況。
1.2.4 叢生芽增殖培養(yǎng)基中激素濃度的選擇 將分化的不定芽分別接種在不同激素(6-BA和NAA)配比的KF和MS培養(yǎng)基中,6-BA有0.6,1.2,1.5mg/L等3個(gè)梯度,NAA有0.2,0.3,0.5 mg/L等3個(gè)濃度梯度,參考資料設(shè)計(jì)最右組合[20],培養(yǎng)40 d后,觀察不定芽的增殖情況。
1.2.5 根誘導(dǎo)培養(yǎng)基 生根培養(yǎng)基選擇1/2 MS+NAA0.3mg/L+蔗糖30g/L+瓊脂7 g/L,并添加不同含量的活性炭,活性炭含量分別為0,0.3,0.5,1.0,2.0 mg/L。當(dāng)誘導(dǎo)苗長(zhǎng)至5.0 cm時(shí),轉(zhuǎn)接于上述不同活性炭含量的生根培養(yǎng)基中,研究其對(duì)檸條生根的影響。
外植體消毒的徹底與否直接影響初代的污染率。對(duì)于初代培養(yǎng),雖然外植體進(jìn)行了表面消毒,但污染仍在所難免。為了提高無菌材料的獲得率,提高工作效率,初次接種每瓶一般放1塊外植體。由表1可知,2種不同消毒劑的消毒時(shí)間都為8 min時(shí),均比消毒6 min的外植體污染率明顯降低。在相同的消毒時(shí)間下,用2%次氯酸鈉處理的外植體污染明顯減少,污染率降低;而用0.1%氯化汞處理的外植體污染率較次氯酸鈉處理高。由此可知,檸條外植體用2%次氯酸鈉消毒效果比較好,消毒時(shí)間以8 min為宜。
表1 不同消毒劑、消毒時(shí)間對(duì)檸條外植體消毒效果比較
接種后的檸條莖段培養(yǎng)30 d后觀察其形成的不定芽數(shù)和生長(zhǎng)狀況(表2)。接種于MS培養(yǎng)基上有不定芽的形成,誘導(dǎo)率為50%;1/2 MS培養(yǎng)基接種的莖段只有少量的不定芽生成,誘導(dǎo)率只有16%,而且不定芽生長(zhǎng)狀態(tài)較差,主要是由于培養(yǎng)基中大量元素的減少使植物生長(zhǎng)所需的各種元素不足所導(dǎo)致;接種于KF培養(yǎng)基上的有大量不定芽生成,誘導(dǎo)率達(dá)到了96%,且長(zhǎng)勢(shì)良好。所以,選擇KF為最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基。
表2 不同培養(yǎng)基對(duì)檸條莖段生成不定芽的影響
激素種類和激素的濃度顯著影響檸條不定芽的分化效果。在檸條快速繁殖試驗(yàn)中常用的激素有6-BA,NAA,GA3等[20]。本試驗(yàn)用不同濃度的6-BA和NAA加入KF和MS培養(yǎng)基中,統(tǒng)計(jì)觀察其不定芽的分化以及擴(kuò)繁能力(表3)。以KF為基本培養(yǎng)基,當(dāng) 6-BA為0.8 mg/L,NAA為 0.3 mg/L時(shí),不定芽分化最多,分化率為82.5%;以MS為基本培養(yǎng)基時(shí),不定芽分化率低于KF作為基本培養(yǎng)基的分化率,且分化出的芽顏色為淺綠色,部分芽還有玻璃化現(xiàn)象的發(fā)生。所以,檸條不定芽分化的最佳培養(yǎng)基是KF+6-BA 0.8 mg/L+NAA 0.3 mg/L+蔗糖20 g/L+瓊脂7 g/L。
表3 6-BA和NAA組合對(duì)檸條不定芽分化的影響
以檸條不定芽為試驗(yàn)材料,在KF基本培養(yǎng)基中加入不同的激素配比進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)檸條叢生芽分化增殖最佳條件進(jìn)行篩選。培養(yǎng)40 d后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的叢生芽數(shù)量(表4)。結(jié)果表明,MS培養(yǎng)基上叢生芽分化個(gè)數(shù)較少,且萌生慢;KF培養(yǎng)基上叢生芽分化個(gè)數(shù)較同等濃度的MS培養(yǎng)基多,且植株生長(zhǎng)健壯,所以,KF是最佳培養(yǎng)基。誘導(dǎo)叢生芽效果較好的激素組合為6-BA1.2 mg/L+NAA0.3 mg/L。
由上述結(jié)果可知,適合檸條叢生芽增殖的最佳培養(yǎng)基和激素組合為KF+6-BA 1.2 mg/L+NAA 0.3 mg/L+蔗糖20 g/L+瓊脂7 g/L,增殖率為90%。
表4 檸條莖段叢生芽增殖試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果
當(dāng)檸條無根苗生長(zhǎng)至5 cm左右時(shí),將其接種至含有不同含量活性炭的生根培養(yǎng)基中。試驗(yàn)所用的培養(yǎng)基為1/2 MS+NAA 0.3 mg/L,經(jīng)過約20 d培養(yǎng)后,統(tǒng)計(jì)檸條生根情況。
表5 活性炭對(duì)檸條試管苗生根的影響
由表5可知,活性炭含量為0時(shí),生根率為52%,根系長(zhǎng),但發(fā)根晚,且容易褐化,移栽時(shí)容易傷根;活性炭含量為0.5 g/L時(shí),生根率為94%,發(fā)根早,且根系好、粗壯,移栽利于成活;活性炭為2 g/L時(shí),根系短、發(fā)根晚,生根率最低,為46%。這表明活性炭的含量對(duì)檸條生根有明顯影響。由此可知,低含量的活性炭不僅能促進(jìn)試管苗的生根,而且又能吸附培養(yǎng)基中的礦物質(zhì)和無機(jī)鹽,改善培養(yǎng)基的透氣性,有利于根的誘導(dǎo)和生長(zhǎng)。所以,檸條生根的最適培養(yǎng)基為1/2 MS+NAA 0.3 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂7 g/L+活性炭0.5 g/L。
本研究結(jié)果表明,檸條莖段培養(yǎng)用2%次氯酸鈉浸泡外植體8 min為消毒最佳時(shí)間;誘導(dǎo)愈傷、芽分化和增殖的基礎(chǔ)培養(yǎng)基為KF,愈傷誘導(dǎo)率為96%;芽分化的最佳激素配比培養(yǎng)基為KF+6-BA 0.8 mg/L+NAA0.3 mg/L+蔗糖20 g/L+瓊脂7 g/L;叢生芽繼代增殖培養(yǎng)基為KF+6-BA 1.2 mg/L+NAA0.3 mg/L+蔗糖20 g/L+瓊脂7 g/L,增殖率為90%;生根培養(yǎng)基為1/2 MS+NAA 0.3 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂7 g/L+活性炭0.5 g/L,生根率為94%。