張 慧,羅珍珍,孫紀霞,解曉旭,孫印兵,于文勝*
(1.煙臺市園林建設養(yǎng)護中心,山東 煙臺264000;2.山東省煙臺市農業(yè)科學研究院,山東 煙臺265500)
礬根(Heuchera micrantha),為虎耳草科礬根屬多年生草本花卉。原產美洲中部,耐寒性強,適宜在我國北方生長。礬根品種繁多,葉色豐富,能耐受-34℃低溫,是用于秋冬季節(jié)露地栽植的優(yōu)良彩葉植物品種,極具觀賞價值,可作陽臺、庭院綠化,也可作為林下花境、地被植物,近年來頗受青睞,市場需求量很大[1]。
目前,礬根的繁殖方式有播種、葉插、分株和組培等方式[2]。礬根種子細小,出芽率低,種子繁殖發(fā)芽慢;葉插方式受季節(jié)限制,繁殖系數低;因礬根生長點低,不易分株,分株繁殖取材困難,繁殖速度慢,這些繁殖方式都難以滿足市場需求。組培快繁可以在短時間內生產無菌種苗,高效快速、性狀一致,是解決種苗短缺的有效方法[3]。近年來,組培繁殖逐漸成為礬根繁殖的主要途徑。
在礬根的離體快繁中,生根培養(yǎng)至關重要,生根率、根系健壯程度都直接影響到移栽成活率。已有報道中,主要研究了激素濃度及配比對于生根的影響,如孫翊[4]、章志紅等[5]分別研究了不同NAA 濃度對‘紫色宮殿’、美洲礬根生根的影響,束曉春[6]、陸錦明[7]、田莉等[8]研究了不同IBA 對‘花毯’、‘紅貝露’、‘巴黎’等品種生根的影響,李川等[9]研究了6-BA 和NAA 濃度對不同品種礬根生根的影響。本研究從外源激素濃度、基本離子濃度以及碳源蔗糖、附加物活性炭濃度等4 個方面對‘巴黎’的組培生根進行了系統研究,建立了完善的生根體系,解決了生根苗細弱、成活率低等難題,將組培生根和移栽定植有力銜接,大大提高了移栽成活率。同時探討了培養(yǎng)基及附加物的用量問題,旨在節(jié)約成本,提高產出,為礬根的組織培養(yǎng)產業(yè)化生產提供理論指導。
植物材料取自煙臺園林建設養(yǎng)護中心科研所溫室,是2017年自威海七彩生物科技有限公司引進的‘巴黎’(Heuchera micrantha‘Paris’)品種礬根,經過初代愈傷組織誘導及繼代增殖離體培養(yǎng),生成再生植株,取單株組培苗接種,進行生根體系的建立。
本試驗使用MS 培養(yǎng)基,添加瓊脂粉5.8 g/L,肌醇、酪蛋白各100 mg/L,pH 值為5.8,121℃/ 20 min高壓滅菌。培養(yǎng)室培養(yǎng)溫度為25±1℃,相對濕度保持在70-75%。試驗設置如下:
①基本培養(yǎng)基對生根的影響:分別設MS、1/2MS、1/3MS、1/4MS 4 種不同的基本離子濃度,添加NAA 0.2 mg/L,蔗糖8 g/L,活性炭1.0 mg/L。
②NAA 濃度對生根的影響:1/2MS 培養(yǎng)基添加蔗糖8 g/L,活性炭1.0 mg/L,NAA 濃度分別設置為0、0.2、0.4、0.6 mg/L。
③蔗糖濃度對生根的影響:首先設10、20、30、40 g/L 4 個不同的蔗糖濃度,為研究低濃度蔗糖的生根情況,進一步設置6.0、8.0、10.0、12.0 g/L 4 個濃度進行研究,1/2MS 培養(yǎng)基添加NAA 0.2 mg/L,活性炭1.0 mg/L。
④活性炭濃度對生根的影響:1/2MS 培養(yǎng)基添加NAA 0.2 mg/L,蔗糖8 mg/L?;钚蕴繚舛确謩e設置為0(ck)、1.0、2.0、3.0 g/L。
上述試驗條件下,每瓶培養(yǎng)基接種4 株苗,接種20 瓶,3 次重復,培養(yǎng)20 d 后,統計生根率,單株生根數,株高及苗的生長態(tài)勢。(大部分組培苗在15 d 左右開始生根,為了讓數據更加統一,選擇20 d進行統計。)
表1 不同基本培養(yǎng)基對‘巴黎’生根的影響
生根率=生根的植株數/接種的植株總數
單株生根數=接種的每株苗生出的根數
生長態(tài)勢=苗的生長狀態(tài),量化為1-5 五個級別(最佳為5,最差為1)
試驗所得數據采用數據分析軟件SPSS 進行統計分析,并用LSD、Duncan、SNK 等方法檢測各處理組間試驗結果的差異顯著性,采用Excel 軟件進行數據匯總及圖形繪制。
通過多重比較顯示,基本培養(yǎng)基的變化對于‘巴黎’組培苗生根各項指標的影響,呈現顯著性差異(表1)。在1/2MS 培養(yǎng)基中,生根率最高,達到98.65%,單株平均生根數最多,為6.46 條,生根苗的總體生長態(tài)勢最好,這些都與其他基本培養(yǎng)基存在顯著性差異。株高在MS 培養(yǎng)基中生根率最好,此培養(yǎng)基中營養(yǎng)元素較豐富,可能是導致株高相對高的原因,但株高并不是體現生根狀況的關鍵因素,生根的情況以及總體的生長狀態(tài)是衡量生根的關鍵指標。另外,在除1/2MS 培養(yǎng)基外的其他培養(yǎng)基中,各指標未呈現出明顯的規(guī)律性。綜上可得,‘巴黎’組培苗生根的最佳基本培養(yǎng)基為1/2MS。
NAA 濃度對‘巴黎’組培苗生根的影響見表2。由表可見,NAA 濃度為0.2 時,生根率為97.56%,單株平均生根數為5.14 條,生長總體態(tài)勢為4.11,均高于其他濃度,且存在顯著性差異。株高為2.61 cm,也是最高的,但與其他濃度不存在顯著性差異。其他濃度下,生根率、單株根數都高于未添加NAA的培養(yǎng)基,由此可見,添加NAA 對生根起到了促進作用,最佳濃度為0.2 mg/L。
表2 不同NAA 濃度對‘巴黎’生根的影響
由表2可知,在不添加NAA 的培養(yǎng)基中,生根率也達到了84.6%,但添加0.2 mg/L 的NAA 后,生根率得到了明顯提升,可以看出,添加NAA 對生根起到了促進作用,但并非添加濃度越高,生根率越高,只需少量添加即可達到促進生根的效果。
由表3及圖1可見,蔗糖濃度為10 g/L 時,生根率為96.60%,單株平均生根數為8.3 條,生長總體態(tài)勢為4.0,均高于其他濃度,且存在顯著性差異。此濃度下株高為2.8 cm,也是各濃度中最高,但不存在顯著性差異。由此可見蔗糖添加量為10 g/L時生根狀況最好,為研究是否可添加更少量的蔗糖,能達到更好的生根效果,進行了進一步分析。
表3 不同蔗糖濃度對‘巴黎’生根的影響
低濃度蔗糖下,‘巴黎’ 整體生根情況如見表4及圖2,可見蔗糖濃度為8 g/L 時,生根效果最好,此時生根率、生長態(tài)勢都是最好的,分別為97.09%和4.51,與其他濃度存在顯著性差異。株高在蔗糖濃度為12 g/L 時最高為3.9 cm,可能因為濃度相對高的蔗糖作為碳源,為植株提供了較為充足的能量。綜合來看,選擇8 g/L 蔗糖即可達到較好的生根效果。
表4 低濃度蔗糖對‘巴黎’生根的影響
圖1 不同蔗糖濃度對生根率的影響
圖2 低濃度蔗糖對生根率的影響
由表5可見,活性炭濃度為1.0 g/L 時,生根率最高,為98.11%,與其他組不存在顯著性差異,單株生根數為5.12 條,株高為3.38 cm,生長態(tài)勢4.44,都是最高的,并且與其他組存在顯著性差異,活性炭濃度為2.0 時,也表現出了較好的生根效果,但綜合來看,為節(jié)約成本,節(jié)省用量,生產中‘巴黎’生根選擇1.0 g/L 的活性炭即可。
表5 不同活性炭濃度對‘巴黎’生根的影響
生根組培苗,移入溫室,不開蓋煉苗2 d,開蓋煉苗2 d,洗凈根部附著的培養(yǎng)基,以進口草炭土:珍珠巖3:1 作為基質,進行移栽,成活率可達95%以上。
本實驗以‘巴黎’品種礬根的組培苗作為實驗材料,進行生根體系的研究,結果表明:促進單株組培苗生根的最佳NAA 濃度為0.2 mg/L,最適宜蔗糖濃度為8 g/L,活性炭濃度為1.0 g/L,在此生根配方下,生根率最高可達98%,單株平均生根數達6 條,株高可達3.8 cm,植株健壯,呈現出良好的生長態(tài)勢,移栽成活率高,可達95%。
本研究重點探索培養(yǎng)基及附加物的低濃度添加,采用1/2MS 基本培養(yǎng)基,低濃度NAA、蔗糖及活性炭,既保證了組培苗的生根效果,提高了移栽的成活率,也降低了用量,節(jié)省了成本。對于基本培養(yǎng)基,生根對大量元素的需求低,可以減少大量元素的用量,在已有研究中,除礬根‘花毯’以MS 作為基礎培養(yǎng)基外[6],大部分研究采用了1/2MS 作為基礎培養(yǎng)基[7-9],但大多未進行詳細探討。本研究設置了不同的基本離子濃度,進行了對比研究,發(fā)現1/2MS培養(yǎng)基生根率最高,但1/3MS 的生根表現也不錯,二者不存在顯著性差異,故在產業(yè)化生產中,為節(jié)省成本,也可以作為選擇。
對于礬根生根所需糖量,本研究進行了詳細探索,根據以往試驗經驗,設置了10、20、30、40 g/L4個不同的濃度梯度,但經過試驗發(fā)現,蔗糖濃度為10 g/L 時,生根狀況最好。為探索最佳糖類添加量,探討低糖生根培養(yǎng)的可能性,進行進一步研究,發(fā)現低糖情況下生根狀況較好,(也進行了無糖生根培養(yǎng)預試驗,但發(fā)現無糖情況下,生根及生長狀況不佳),盡量減少糖的用量,在蔗糖添加量為8 g/L時,生根狀況最好。王小輝等[10]也進行了礬根低糖生根研究,蔗糖濃度為8-12 g/L,另外,低糖生根培養(yǎng)時間不宜過長,隨著時間的增長,碳源逐漸消耗,能量不充足,影響了整個植株的生長,出現細弱、黃化?!屠琛?大概15 d 左右生根,20~25 d 左右根長及長勢達到最佳,即可煉苗栽植。低糖培養(yǎng)在一定程度上縮短了生根周期,節(jié)約了成本,利于產業(yè)化周年生產。
對于生根培養(yǎng)基中添加活性炭(AC)的研究較少,蒲春林等[11]以1/2MS+ 0.2 mg/L NAA+0.5 g/L AC為培養(yǎng)基進行礬根生根培養(yǎng),生根率達95%,本研究采用1.0 g/L AC,生根率達到了98%。
組培離體快繁過程中,因為植物種類及基因型的不同,對于添加物的需求存在著很大差異,進行針對性分析研究是非常必要的。另外,組培行業(yè)技術要求高,設備藥品成本高,成為限制其發(fā)展的重要因素,本研究建立了高效集約的生根體系,提高了生根率和移栽成活率,對于控制產業(yè)化生產成本,提高產出有積極的意義。