譚 軍,羅桂杰,馬柏林,劉 博,殷 青,
(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 宿遷農(nóng)科所,江蘇 宿遷 223800;2.宿遷市宿豫區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,江蘇 宿遷 223800;3.江蘇省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校 沭陽分校,江蘇 沭陽 223600)
果桑是多年生木本植物,屬于落葉樹種,主要分布于溫帶和亞熱帶地區(qū)。我國果桑主要分布在江蘇、廣東、廣西、湖北、陜西等?。ㄗ灾螀^(qū))。果桑藥食兩宜,享有“21世紀(jì)最佳保健果品”“果中珍品”“民間圣果”“中華果王”等美譽(yù)[1]。果桑品種白玉王樹形開展,枝條細(xì)直,葉較小,花芽率高,果長(zhǎng)3.5~4.0 cm,果徑1.5 cm左右,長(zhǎng)筒形,單果重4~5 g,最大10 g,果色乳白色,汁多,甜味濃,含糖量高達(dá)20%,適應(yīng)性強(qiáng),抗旱耐寒,是大果型葉果兼用品種。近年來,隨著人們營養(yǎng)保健意識(shí)的逐漸增強(qiáng)和對(duì)果品需求的多樣化,促進(jìn)了果桑的發(fā)展。因此,開發(fā)利用果桑具有廣闊的市場(chǎng)前景。
ANIS 等[2]和SHAMMA 等[3]對(duì)桑樹組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行研究,經(jīng)過多年努力構(gòu)建了一套完整的桑樹組織培養(yǎng)快繁技術(shù)體系。隨后,楊海霞等[4]和劉健等[5]以莖尖、葉(芽)、胚珠、花藥等作為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)快繁技術(shù)研究。但國內(nèi)未見運(yùn)用組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)果桑白玉王進(jìn)行工廠化育苗的報(bào)道。因此,筆者對(duì)果桑白玉王進(jìn)行了組織培育快繁技術(shù)研究,并在MS基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加不同種類不同濃度的激素,觀察組培苗的生長(zhǎng)狀況,旨在找到影響無菌苗生長(zhǎng)發(fā)育的制約因子和最佳使用濃度,篩選出適于果桑白玉王組培苗快速生長(zhǎng)的最佳培養(yǎng)基,從而為工廠化育苗提供參考依據(jù)。
果桑白玉王采摘于江蘇省沭陽縣東小店鄉(xiāng)店東村果桑種植園,取當(dāng)年生、健壯無病蟲害的嫩枝條上帶側(cè)芽的莖段,作為外植體。
外植體的腋芽誘導(dǎo)、增殖培養(yǎng)和生根培養(yǎng)都在培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行,MS基本培養(yǎng)基加入30g/L 蔗糖和7.0g/L 瓊脂,用1 mol/L NaOH 調(diào)節(jié)pH值為5.8,110℃高壓濕熱滅菌30 min后備用。培養(yǎng)室溫度控制在(25±2)℃,日光燈光照強(qiáng)度1 500~2 000 lx,腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)的光照時(shí)間為8~10 h/d,增殖培養(yǎng)、生根培養(yǎng)的光照時(shí)間均為10~12 h/d。
每個(gè)外植體剪成3~4 cm 段,每段至少有一個(gè)側(cè)芽,先用2%洗衣粉浸泡10 min 去除表面污垢后[6],再用流動(dòng)的自來水沖洗1 h[7]。
對(duì)植物材料進(jìn)行前處理后,轉(zhuǎn)入超凈工作臺(tái)進(jìn)行消毒處理:75%的酒精滅菌30 s,然后用0.1%的HgCl2(俗稱升汞)為其加0.01 mL 吐溫80浸泡,時(shí)間分別為2,4,6,8,10,12 min,再用無菌水沖洗5 遍,最后用無菌濾紙吸干,將植物材料接種到培養(yǎng)基中,每瓶接1個(gè)。
在MS基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入不同濃度的6-BA(6-芐基腺嘌呤)、IBA(吲哚乙酸)、NAA(萘乙酸)篩選最佳植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度。
腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基的篩選:在MS基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入6-BA,濃度分別為0.5,1.0,1.5,2.0mg/L;加入IBA濃度分別為0.5,1.5,2.5,3.5mg/L,各處理組合見表1。
表1 不同激素濃度配比的腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基
增殖培養(yǎng)基的篩選:在MS基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入6-BA,濃度分別為0.5,1.5,2.5,3.5mg/L;加入IBA,濃度分別為0.5,1.0,1.5,2.0mg/L,各處理組合見表2。
生根培養(yǎng)基的篩選:在1/2MS基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入NAA,濃度分別為0.5,1.0,1.5,2.0mg/L。
用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS 21.0軟件進(jìn)行方差分析。
由表3可知,采用0.1% HgCl2對(duì)外植體進(jìn)行消毒,由于浸泡時(shí)間不同,接種后外植體污染率、死亡率和成活率出現(xiàn)顯著差異。0.1% HgCl2浸泡2 min時(shí),滅菌不徹底,污染率高達(dá)97%,該處理下最先表現(xiàn)出污染,在培養(yǎng)第5 天外植體下端的培養(yǎng)基表面產(chǎn)生菌落,表明該處理消毒效果較差。0.1%HgCl2浸泡10 min時(shí),污染率最低僅為30.21%,顯著低于其他各處理(P<0.05),該處理的外植體在培養(yǎng)10 d時(shí)側(cè)芽開始萌動(dòng),培養(yǎng)至25 d,每株有側(cè)芽1~2個(gè),成活率最高為55.97%,顯著高于其他各處理(P<0.05)。結(jié)果表明:75%的酒精滅菌30 s+0.1%的HgCl2+0.01 mL吐溫80+浸泡10 min,外植體滅菌效果最佳。
表2 不同激素濃度配比增殖培養(yǎng)基
表3 0.1%HgCl2 不同消毒時(shí)間對(duì)白玉王成活率的影響
由表4可知,根據(jù)K值的大小,由極差RC2值可以判斷影響腋芽誘導(dǎo)的激素水平是6-BA>IBA,說明6-BA濃度是影響腋芽誘導(dǎo)的最主要因素,其次是IBA的濃度。當(dāng)6-BA濃度為2.0mg/L、IBA濃度為1.5mg/L時(shí),雖然誘導(dǎo)率不是最高,但是腋芽誘導(dǎo)的效果最好,此時(shí)芽分化率高、芽苗粗壯。當(dāng)IBA濃度升高時(shí),雖然誘導(dǎo)率升高,但莖段下端產(chǎn)生大量愈傷組織進(jìn)而發(fā)育為纖細(xì)瘦弱的不定芽,難以保證增殖苗的質(zhì)量。因此,促進(jìn)腋芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基配方為MS+2.0mg/L6-BA+1.5mg/LIBA。
表4 不同激素濃度配比對(duì)腋芽誘導(dǎo)的影響
由表5可知,IBA濃度是影響增殖培養(yǎng)最主要因素,其次是6-BA的濃度。隨著IBA的濃度的升高,增殖系數(shù)隨之下降,說明IBA對(duì)白玉王莖段的生長(zhǎng)和分化有抑制作用,隨著IBA濃度的增加,白玉王莖段的生長(zhǎng)和分化反而減緩,所以IBA的取量不宜過高。其次是6-BA的作用,對(duì)組培苗增殖有顯著影響(P<0.05),隨著6-BA濃度的增加,增殖系數(shù)先升高后降低,當(dāng)6-BA濃度高于2.5mg/L時(shí),幼苗呈褐化及玻璃化現(xiàn)象嚴(yán)重,因此6-BA的濃度不宜過高。MS+2.5mg/L6-BA+0.5mg/LIBA組合分化率和增殖系數(shù)均最高。綜上所述,無菌苗增殖最佳培養(yǎng)基配方為MS+2.5mg/L6-BA+0.5mg/LIBA。
表5 不同激素濃度對(duì)增殖培養(yǎng)的影響
由表6可知,在1/2MS 中加入不同濃度的NAA在誘導(dǎo)組培苗生根方面差異極顯著(P<0.01),NAA濃度為0.5mg/L時(shí)誘導(dǎo)組培苗生根率最高,為95.16%,顯著高于其他各處理(P<0.05)。將組培無根苗接入生根培養(yǎng)基15~20 d后,從試管苗剪口基部長(zhǎng)出5~8 條嫩白色的幼根,40 d后長(zhǎng)出完整根系。由此確定,誘導(dǎo)生根率最高的培養(yǎng)基配方為1/2 MS+0.5mg/LNAA。
表6 不同濃度NAA對(duì)生根培養(yǎng)的影響
建立無菌體系的過程中,采用75%的酒精滅菌30 s+0.1%HgCl2+0.01 mL吐溫80+浸泡10 min,外植體滅菌效果最佳。外植體消毒和培養(yǎng)感染是果桑離體再生技術(shù)建立的關(guān)鍵,最初在果桑無菌體系建立過程中選用NaClO[8],效果不是很理想,由于NaClO 和HgCl2相比,滲透性差,消毒不徹底[9]。0.1% HgCl2處理時(shí)間越短,消毒不徹底,外植體污染率越高;若0.1% HgCl2消毒時(shí)間過長(zhǎng),雖然污染率降低,但外植體受到傷害,褐化死亡率增加。因此,消毒時(shí)間不宜過長(zhǎng)。
在生長(zhǎng)培養(yǎng)過程中,植物激素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)于組織離體培養(yǎng)的形態(tài)建成及其調(diào)控起著十分關(guān)鍵的作用[10]。在植物組織培養(yǎng)過程中需要添加植物激素或生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,不同植物或同一植物不同品種所需要添加植物激素或生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類和濃度各不相同。試驗(yàn)表明,不同桑樹品種在組織培養(yǎng)過程中所需植物激素濃度有明顯差別[11-13]。本試驗(yàn)探索了在培養(yǎng)基中添加不同激素種類和濃度對(duì)果桑白玉王細(xì)胞誘導(dǎo)分化、生長(zhǎng)的影響,結(jié)果表明,6-BA 濃度的高低是影響腋芽誘導(dǎo)的最主要因素,當(dāng)6-BA 濃度為2.0 mg/L、IBA 濃度為1.5 mg/L 時(shí),腋芽誘導(dǎo)的效果最好。這與馬鳳桐等[14]的試驗(yàn)結(jié)果不一致,馬鳳桐等[14]研究認(rèn)為,細(xì)胞分裂素是桑芽(莖頂)培養(yǎng)的關(guān)鍵因素。這可能是由于果桑品種本身的遺傳生理生化特性的不同所引起的,具體原因需要進(jìn)一步試驗(yàn)、探索研究。
IBA濃度是影響果桑白玉王無菌苗增殖培養(yǎng)最主要的因素,IBA濃度的升高對(duì)無菌苗增殖有抑制作用,當(dāng)6-BA濃度高于2.5mg/L時(shí),幼苗呈褐化及玻璃化現(xiàn)象嚴(yán)重。玻璃化現(xiàn)象是由于滲透勢(shì)不均衡造成的,使植物細(xì)胞大量吸水,充滿水分的細(xì)胞分子堆積在一起,導(dǎo)致植物組織透明發(fā)亮[15]。當(dāng)6-BA濃度高于2.5mg/L時(shí),會(huì)造成培養(yǎng)基的滲透勢(shì)改變,使植物體內(nèi)部的滲透勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于培養(yǎng)基的滲透勢(shì),造成植物組織大量吸水,發(fā)生試管苗玻璃化現(xiàn)象,其作用機(jī)理還需進(jìn)一步研究。
在植物生根過程中,發(fā)現(xiàn)MS 營養(yǎng)成分減半對(duì)新梢生根有極大影響,由于1/2MS 使無機(jī)鹽離子濃度減低,滲透壓減小,進(jìn)而促進(jìn)根原基的形成。因此,選用1/2MS 作為基本培養(yǎng)基,同時(shí)加入0.5mg/LNAA,誘導(dǎo)組培苗生根率最高。這與大山圣夫等[16]的研究結(jié)果大體一致,他們認(rèn)為添加1mg/LNAA 有利于試管苗的生根,同時(shí)片桐幸逸[17]對(duì)桑不定芽的生根進(jìn)行了研究,完善了果桑的再生體系。果桑白玉王組培苗的大田種植適應(yīng)性、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)還需要進(jìn)一步研究。