張曉明 葉小玲 胡曉敏
(1.廣州旺地園林工程有限公司,廣東 廣州 510335;2. 英德市旺地櫻花種植有限公司,廣東 英德 513000;3.韶關市旺地櫻花種植有限公司,廣東 韶關 512000;4.廣州天適集團有限公司,廣東 廣州 510335)
云南櫻桃Cerasus yunnanensis屬薔薇科Roseace櫻屬落葉喬木,原產我國云南、四川和廣西[1]。廣州天適集團有限公司多年前從野生云南櫻桃中選育出一優(yōu)良單株,具有生長速度快、冠型好、花量繁密、花瓣大、花色粉紅艷麗、耐熱性好、抗逆性強等優(yōu)點,適合華南及周邊地區(qū)種植,推廣前景廣闊[2]。
該優(yōu)株可通過種子進行繁殖,但實生苗難以保持母本優(yōu)良性狀,生長量、花型和花色分化均較大,不穩(wěn)定。其常規(guī)無性繁殖主要采用嫁接繁殖,嫁接所用砧木種類和穗條木質化程度對其嫁接成活影響很大,在廣東適宜的嫁接時間為12月至次年1月,鑒于嫁接用母株枝條數量及嫁接時間的限制,嚴重制約了其快速推廣應用[3~4]。組織培養(yǎng)快速繁殖技術為其大規(guī)模高效繁殖提供了有效途徑,其中無菌系的建立是其組培快繁技術關鍵之一。
櫻花組織培養(yǎng)技術研究較晚,目前有關櫻花無菌系建立的報道不多[5~6],已有的櫻屬植物外植體滅菌方法對該云南櫻桃優(yōu)株外植體滅菌效果差。該云南櫻桃優(yōu)株長期定植于戶外,因長期暴露在空氣中,體表附著大量微生物,體內內生菌多,脫毒困難[7]。其體內內含物多,褐化現象嚴重。此外,櫻屬植物多具皮孔,葉基部有托葉,清洗和脫毒過程中托葉易脫落,而導致外植體容易受到清潔劑、消毒劑等傷害;其葉片基部的腺體分泌大量粘液,吸引昆蟲攀爬和吮食,導致細菌入侵,從而增加了外植體消毒的困難。可見,對污染和褐化的控制是其無菌系建立的關鍵所在。本文以云南櫻桃優(yōu)株的嫩枝為外植體,通過研究預處理方式、取材時間、取材部位和消毒方法對其無菌材料獲得的影響,完善其無菌系建立技術,為其組培快繁技術建立奠定基礎,并為其他櫻屬植物組培快繁技術提供參考借鑒。
在廣州天適集團有限公司韶關市乳源縣大布基地內,從7年生的優(yōu)株上剪取嫩枝作為外植體。
1.2.1 預處理方法的篩選
本試驗共設置4種預處理方法,其中處理1~3所用外植體是2013年4月取自優(yōu)株上的半木質化枝條,處理4所用外植體取自2013年1月初嫁接于鐘花櫻桃(寒緋櫻)Cerasus campanulata上的該優(yōu)株萌枝。取外植體應選擇天氣晴朗的 10∶00—11∶00時段。各處理如下:
1)將外植體置于自來水下沖洗去表面泥土,剪去葉片(留葉柄),在自來水中加入適量洗潔精和2滴吐溫,用棉球蘸洗潔精溶液輕輕刷洗外植體表面,然后用自來水沖洗干凈洗潔精,再用消毒劑進行表面消毒滅菌。
2)將外植體置于自來水下沖洗去表面泥土,將其基部用滅過菌的濕潤紗布包裹,按自然生長方向置于燒杯中,套上保鮮袋,放入4℃冰箱低溫冷藏,分別于l d、3 d、5 d、7 d和10 d后取出,剪去葉片,在自來水中加入適量洗潔精和2滴吐溫,用棉球蘸洗潔精溶液輕輕刷洗腋芽及莖段,用自來水沖洗干凈后用消毒劑進行表面消毒滅菌。
3)將外植體置于自來水下沖洗去表面泥土,剪去葉片(留葉柄),在自來水中加入適量洗潔精和2滴吐溫,用棉球蘸洗潔精溶液輕輕刷外植體表面,用自來水沖洗干凈洗潔精,然后把其基部用滅過菌的濕潤紗布包裹,按自然生長方向置于燒杯中,套上保鮮袋,放入4℃冰箱低溫冷藏,ld后取出置于超凈工作臺,用消毒劑進行表面消毒滅菌。
4)取得的外植體按處理1進行預處理。
以上各預處理后,取外植體頂芽下第4~5個莖節(jié)進行表面消毒滅菌,均按1.2.4中的d處理進行。
1.2.2 取材時間的篩選
分別于2013年4月、7月和10月,于天氣晴朗的 10∶00—11∶00 時段,剪取半木質化萌枝的頂芽下第4~5個莖節(jié)為外植體,按照預處理2的方法冷藏1 d,然后用1.2.4中的d處理進行外植體的表面滅菌。
1.2.3 取材部位的篩選
2013年4月于天氣晴朗的10∶00—11∶00時段,剪取半木質化萌枝為外植體,將其分為3部分(Ⅰ號為頂芽及頂芽以下2個莖節(jié),Ⅱ號為Ⅰ號外植體以下2~3個莖節(jié),Ⅲ號為Ⅱ號以下莖節(jié)),采用1.2.1預處理2的方法冷藏1 d,然后用1.2.4中的d處理進行外植體的表面滅菌(Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號升汞的較佳處理時間分別為2~3 min、4~5 min和6~8 min)。
1.2.4 消毒滅菌方法的篩選
2013年4月于天氣晴朗的10∶00—11∶00時段,剪取半木質化萌枝為外植體,將外植體置于自來水下沖洗去表面泥土,剪去葉片(留葉柄),在自來水中加入適量洗潔精和2滴吐溫,用棉球蘸洗潔精溶液輕輕刷洗外植體表面,后用自來水沖洗干凈,在超凈工作臺上將枝條分成2~3 cm小段,無菌水沖洗干凈后,在每個無菌玻璃瓶中放置5~10個芽段,再按照以下5種消毒方式進行表面消毒:
a)2%次氯酸鈉溶液8~20 min(時間依據材料幼嫩程度而定);
b)0.1%升汞溶液2~8 min(時間依據材料幼嫩程度而定);
c)75%酒精溶液30 s+0.1%升汞溶液2~8 min;
d)1%新潔爾滅5 min+0.1%升汞溶液2~8 min;
e)1%新潔爾滅5 min+75%酒精溶液30 s +0.1%升汞溶液2~8 min。
其中2%次氯酸鈉和0.1%升汞溶液具體的消毒時間根據莖段的幼嫩程度而定,如1.2.3中分級,Ⅰ級莖段2%次氯酸鈉溶液處理時間為8 min,而0.1%升汞溶液處理時間為2 min。各消毒劑使用后都需用無菌水清洗干凈,消毒和清洗過程中要不停地晃動玻璃瓶,使外植體與消毒劑或無菌水充分接觸,每次無菌水沖洗時需晃動玻璃瓶不少于30 s。把消毒后的外植體置于接種盤中,用接種刀切除葉柄以及外植體兩端受傷部位,再接種于誘導培養(yǎng)基上,每瓶接種1個外植體。
每個處理接種100瓶。15 d后觀察并記錄各小組的污染率、褐化/死亡率和成活率。
表1結果顯示,通過將野外枝條嫁接到砧木上于溫室內養(yǎng)護管理的效果最好,污染率和褐化/死亡率均在10%以內,存活率高達82%。野外采集的外植體宜隨采隨處理,及時處理的存活率最高,達51%,隨著冷藏時間的延長,污染率和褐化/死亡率升高,而成活率降低。當枝條貯藏時間超過7 d,基本很難獲得存活個體。此外,枝條帶葉冷藏較去掉葉片清洗后保存效果好,可能是清洗后冷藏加速了托葉脫落。試驗過程中發(fā)現,隨著冷藏時間的延長,托葉脫落現象加重,5 d后托葉基本都脫落,增加了植物材料與環(huán)境的接觸面,加重了環(huán)境中微生物、殺菌劑等對外植體的損害(圖1~2)。故野外采回來的外植體應盡快處理,冷藏時間不宜超過5 d。
綜上,合適的預處理方式可有效減輕云南櫻桃優(yōu)良單株外植體的帶菌情況。對于野外材料,條件允許情況下,可以先在溫室嫁接,再取其萌枝作為外植體。若條件不允許,則采回后應及時處理,且外植體帶葉冷藏的時間不宜超過5 d,采集和處理過程中盡量減少托葉的脫落。
表2的試驗結果顯示,不同的取材時間會影響云南櫻桃優(yōu)株進瓶效果。在3個取材時間中,4月為最佳取材時間,取材接種的外植體污染率和褐化/死亡率均最低,而存活率最高,高達51%。由于7月份南方降雨量大、氣溫高、濕度大,各類菌的活動旺盛期,此時取材接種的外植體效果最差,污染率高達57%,而存活率僅19%。10月份取材接種外植體效果不理想,稍好于7月處理的外植體的效果。綜上,云南櫻桃優(yōu)株外植體的最佳采集時間為春季3—4月,一般是在春季抽梢半木質化到萌動腋芽長出芽鱗前。
表1 不同預處理方式對外植體存活的影響
表2 不同取材時間對外植體存活的影響
圖1 優(yōu)株枝Ⅱ冷藏5 d
圖2 優(yōu)株枝Ⅲ冷藏5 d
表3表明,云南櫻桃優(yōu)株Ⅱ號外植體接種效果最好(圖3),存活率高達65%,污染率和褐化/死亡率均最低。Ⅰ號外植體效果其次,Ⅲ號外植體效果最差(圖4)。三者之間污染率相差不大,Ⅲ號外植體褐化/死亡率遠高于Ⅰ號和Ⅱ號外植體,由于Ⅲ號外植體木質化程度較高,莖段不及Ⅱ號外植體充實,易被消毒劑滲透。Ⅰ號外植體幼嫩,對消毒劑承受力不及Ⅱ號外植體。綜上,云南櫻桃優(yōu)株最佳的取材部位為Ⅱ號(即頂芽下第4~5個莖節(jié))。
植物各部分的表面帶著的各種微生物可以通過消毒劑進行表面消毒,云南櫻桃優(yōu)株內生菌較多,單獨使用一種消毒劑效果不理想。
表4結果顯示,云南櫻桃優(yōu)株的最佳消毒組合是處理d—1%新潔爾滅5 min+0.1%升汞2~8 min(依據莖段幼嫩程度而定),此消毒處理外植體存活率最高,可達59%,褐化/死亡率最低。處理e效果其次,存活率為48%。處理b和c外植體誘導效果差別不大,處理c較處理b多了酒精30 s處理,外植體的污染率降低了9%,但褐化/死亡率卻提高了10%,可能酒精不適合作為云南櫻桃優(yōu)株消毒劑,或者酒精使用時間過長。單獨使用次氯酸鈉的脫毒效果最差,污染率高達60%,存活率僅為16%。綜上,云南櫻桃優(yōu)株嫩枝的表面消毒最佳處理為處理d—1%新潔爾滅5 min+0.1%升汞2~8 min(依據莖段幼嫩程度而定)。
表3 不同取材部位對外植體存活的影響
表4 不同消毒方法對外植體存活的影響
圖3 嫁接萌枝Ⅱ
圖4 嫁接萌枝Ⅲ
無菌系的建立是云南櫻桃優(yōu)良單株組培快繁關鍵技術之一。本研究表明:1)外植體宜隨采隨處理,且枝條帶葉冷藏時間不宜超過5 d,隨著枝條冷藏時間延長,托葉脫落現象加重,增加了消毒劑對外植體的損害,外植體存活率與冷藏時間成反比。2)已有的櫻花組織培養(yǎng)研究中,外植體滅菌的存活率一般在45%~70%[8~10]。本試驗中,將云南櫻桃優(yōu)株的野外枝條嫁接到砧木上于溫室內養(yǎng)護管理,再取其萌枝作為外植體,可有效降低其污染率,外植體存活率可達82%,對于野外材料,條件允許情況下,可以先在溫室嫁接。3)外植體最佳采集時間為春季3—4月,外植體帶菌情況、引起褐變的物質的量因生長季節(jié)不同而有所差異,在適宜的季節(jié)采集合適的外植體,可以有效減少污染、褐化的發(fā)生[11]。4)最佳的取材部位為頂芽下第4~5個莖節(jié),配合表面消毒方法即1%新潔爾滅5 min+0.1%升汞溶液2~8 min,外植體存活率可達65%,75%酒精對外植體進行消毒可降低污染率,但對外植體傷害較大,褐化/死亡率提高,這與王紅梅等[8]對垂枝櫻外植體滅菌的研究結果一致。
本研究通過對外植體進行預處理,選擇合適的取材時間、取材部位和消毒方式等方法,能夠有效降低污染率和褐化死亡率,提高外植體存活率,可高效快速建立云南櫻桃優(yōu)株的無菌系,有利于快速開展其組培快繁技術后續(xù)研究,同時可為其他櫻花品種的組培快繁技術研究提供參考和借鑒。
該云南櫻桃優(yōu)株樹形優(yōu)美、花色鮮艷、花量大、耐熱性好、抗逆性強,是非常適合華南地區(qū)種植的新優(yōu)櫻花觀賞品種。目前已在廣東、廣西等省份大量應用推廣,生長及開花表現良好,深受人們喜愛(圖5~6)。組培快繁技術相關研究為其工廠化育苗及快速推廣提供了有力保障。
圖5 廣州琶洲開花效果
圖6 廣州番禺寶墨園開花效果