張如平,曾炳山,黃烈健

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所,廣州 510520)

相思樹(shù)(Acacia confusemerr.)為常綠喬木,屬豆科含羞草亞科金合歡屬,抗風(fēng)性較差,華南地區(qū)臺(tái)風(fēng)頻發(fā),對(duì)其生長(zhǎng)極為不利,選育速生抗風(fēng)的相思樹(shù)新品種具有重要意義。 馬大雜種相思(Acacia mangium×A.auriculiformis)由于具有其雙親(馬占相思速生和大葉相思抗風(fēng))的優(yōu)良特性[1-3],是一種具有極大發(fā)展?jié)摿Φ男聵?shù)種。 由于馬占相思和大葉相思樹(shù)體高大,野外開(kāi)展人工雜交控制授粉十分困難,嚴(yán)重影響相思樹(shù)優(yōu)良雜種的選育研究。 室內(nèi)進(jìn)行花枝離體培養(yǎng),可有效解決控制授粉的難題。

切枝水培已成功應(yīng)用于楊樹(shù)的雜交育種研究[4-6]。 趙蓬暉等[7]建立了提高白榆離體花枝結(jié)果品質(zhì)的培養(yǎng)技術(shù)。 黎勇等[8]發(fā)現(xiàn)吊蘭、吉祥草、袖珍椰子在其各自最適宜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液范圍內(nèi),含有Fe 螯合態(tài)的營(yíng)養(yǎng)液較利于生長(zhǎng)。 肖波等[9]建立了彩葉鳳梨、小葉榕和天竺葵的花枝培養(yǎng)技術(shù)。 可見(jiàn),不同植物的花枝培養(yǎng)條件不同,應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象建立其相應(yīng)的培養(yǎng)技術(shù),以滿足開(kāi)展室內(nèi)控制授粉等相關(guān)研究的需要。

目前,關(guān)于相思類樹(shù)種的花枝離體培養(yǎng)研究未見(jiàn)報(bào)道。 本試驗(yàn)擬通過(guò)對(duì)馬占相思和大葉相思花枝進(jìn)行離體培養(yǎng)研究,獲得最適宜的培養(yǎng)條件,以期為今后開(kāi)展相思樹(shù)雜交控制授粉工作奠定基礎(chǔ),進(jìn)而促進(jìn)相思樹(shù)種的雜交選育研究。

1 材料與方法

1.1 供試材料

于開(kāi)花盛期(馬占相思2019 年9—11 月,大葉相思2019 年8—12 月),在相思樹(shù)基地的種子園采集即將開(kāi)花的馬占相思和大葉相思健壯的枝條,用裝水的桶帶回室內(nèi)用于離體培養(yǎng)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花枝處理篩選

試驗(yàn)于2019 年8 月24 日—10 月9 日進(jìn)行,大葉相思和馬占相思葉片留取分別為5 片、10 片、15 片(馬占相思每片葉均修剪掉2∕3 葉);花枝大小分為大枝(直徑1.3—1.5 cm,長(zhǎng)40—55 cm)和小枝(直徑0.7—1.0 cm,長(zhǎng)35—45 cm);培養(yǎng)液分為添加常用的水培營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——磷酸二氫鉀(1 g∕L)的營(yíng)養(yǎng)液和清水2 種,均為5 L。 采用室內(nèi)培養(yǎng),隔一星期更換1 次培養(yǎng)液,每?jī)芍軓幕慷探?5—20 mm 枝干。 試驗(yàn)根據(jù)葉片數(shù)、花枝大小、營(yíng)養(yǎng)液添加與否設(shè)置不同處理(表1),每處理3 個(gè)花枝,3 次重復(fù),取平均值進(jìn)行分析。 另外,在同一棵樹(shù)上標(biāo)記3—5 個(gè)花枝作為對(duì)照(CK)。 每天觀察拍照,并調(diào)查開(kāi)花、落花情況。開(kāi)花率=開(kāi)花數(shù)∕所有花穗上的花總數(shù)×100%;落花率=落花數(shù)∕所有花穗上的花總數(shù)×100%。

表1 不同花枝處理Table 1 Description of different flower branch treatments

1.2.2 培養(yǎng)液添加磷酸二氫鉀濃度篩選

在花枝處理篩選最佳結(jié)果的基礎(chǔ)上,于2019 年11 月20 日—12 月16 日開(kāi)展?fàn)I養(yǎng)液磷酸二氫鉀濃度梯度篩選試驗(yàn)。 馬占相思和大葉相思均分別設(shè)置添加1 g∕L、2 g∕L、3 g∕L、4 g∕L 磷酸二氫鉀4 個(gè)處理,每天觀察拍照,調(diào)查每個(gè)花枝的開(kāi)花、落花情況并記錄。 每處理3 個(gè)花枝,3 次重復(fù),取平均值進(jìn)行分析。 開(kāi)花率和落花率的計(jì)算同1.2.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 花枝處理

觀察發(fā)現(xiàn):馬占相思的花枝在清水培養(yǎng)液中均在2—4 d 內(nèi)死亡,在磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液中可以存活10—11 d。 因此,只對(duì)添加磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理的花枝開(kāi)花情況與室外進(jìn)行對(duì)比。

由圖1 可見(jiàn),馬占相思開(kāi)花率在第4 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定;小枝條、15 片葉的處理開(kāi)花率最低,其次為大枝條、15 片葉的處理;其余4 個(gè)處理與對(duì)照的開(kāi)花率基本相同。 落花率在第7—8 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定;小枝條、5 片葉處理的落花率最低,其次為小枝條、10 片葉的處理;大枝條、15 片葉和10 片葉在第9 天開(kāi)始出現(xiàn)輕度萎蔫,第11 天死亡;其余處理均在第8 天開(kāi)始出現(xiàn)輕度枯萎,生長(zhǎng)時(shí)間為10 d。

圖1 馬占相思不同花枝處理的開(kāi)花情況Fig.1 Flowering of A.mangium of different flower branch treatments

綜合開(kāi)花、落花及生長(zhǎng)時(shí)間情況,馬占相思離體花枝培養(yǎng)為小枝條、5 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液的處理最好,其次為大枝條、10 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液和小枝條、10 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液的處理。

大葉相思花枝在清水培養(yǎng)液中以及15 片葉的處理均在3—5 d 內(nèi)死亡,不能滿足相思樹(shù)授粉試驗(yàn)的基本需求,其他處理在磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液中可以存活11—12 d。 由圖2 可見(jiàn),大葉相思開(kāi)花率在第4 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,并均十分接近100%;落花率在第7—8 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,大枝條、5 片葉的處理落花率最低,其次為小枝條、10 片葉和大枝條、10 片葉處理。

圖2 大葉相思不同花枝處理的開(kāi)花情況Fig.2 Flowering of A.auriculiformis of different flower branch treatments

綜合開(kāi)花、落花及生長(zhǎng)時(shí)間情況,大葉相思離體花枝培養(yǎng)大枝條、5 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液的處理最好,其次為小枝條、10 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液和大枝條、10 片葉、加營(yíng)養(yǎng)液的處理。

2.2 培養(yǎng)液添加磷酸二氫鉀濃度篩選

以最佳花枝處理(大枝條、5 片葉)進(jìn)行馬占相思花枝適宜培養(yǎng)液磷酸二氫鉀添加濃度篩選。 由圖3可見(jiàn),馬占相思花枝的開(kāi)花率在第4—5 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,均接近100%;落花率在第15—17 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,其中營(yíng)養(yǎng)液中添加3 g∕L 的磷酸二氫鉀處理落花率最小。 綜合開(kāi)花和落花情況,添加3 g∕L 磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液為馬占相思最適宜處理。

圖3 不同濃度磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理對(duì)馬占相思花枝開(kāi)花的影響Fig.3 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.mangium

以最佳花枝處理(小枝條、5 片葉)進(jìn)行大葉相思花枝適宜培養(yǎng)液磷酸二氫鉀添加濃度篩選。 由圖4可見(jiàn),大葉相思花枝的開(kāi)花率在第4—5 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,除4 g∕L 和3 g∕L 磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理外,其他處理的開(kāi)花率均接近100%,4 g∕L 處理開(kāi)花率最小;落花率在第7—9 天達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定,其中對(duì)照的落花率最大,而1 g∕L 處理的落花率最小,其次為4 g∕L 處理。 綜合開(kāi)花和落花情況,添加1 g∕L磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液為大葉相思最適宜處理。

圖4 不同濃度磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理對(duì)大葉相思花枝開(kāi)花的影響Fig.4 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.auriculiformis

3 討論

相思樹(shù)樹(shù)體高大,存在自交不親和現(xiàn)象[10],花朵極小,去雄等操作極其困難,且野外條件復(fù)雜多變,很難提高雜交成功率。 室內(nèi)花枝離體培養(yǎng),在一定程度上為人工控制授粉提供了一定便利[11]。 建立適宜的相思花枝離體培養(yǎng)技術(shù),對(duì)授粉后花朵采樣以及進(jìn)行其他方面研究具有重要意義。

不同的花枝處理、營(yíng)養(yǎng)液濃度均會(huì)影響花朵的開(kāi)放、凋落和生長(zhǎng),因此,篩選出適宜的培養(yǎng)條件,是保證相思樹(shù)室內(nèi)雜交授粉成功的重要前提。 每種植物對(duì)不同的營(yíng)養(yǎng)元素有其特定的需求,只有在合適的條件下,植物才能生長(zhǎng)良好[12-14]。 本研究表明:不同濃度磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理的落花率存在一定差異;除對(duì)照外,馬占相思落花率最大的為3 g∕L 磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液處理,1 g∕L 處理落花率最小,說(shuō)明不同培養(yǎng)條件對(duì)花枝生長(zhǎng)有不同程度的影響,這與趙蓬暉等[7]、肖波等[9]、陳永華等[11]的研究結(jié)果一致。 不同植物,其適宜的營(yíng)養(yǎng)液濃度也有所不同[15-16]。 本研究表明:馬占相思在1 g∕L 磷酸二氫鉀營(yíng)養(yǎng)液條件下培養(yǎng)較為適宜,而大葉相思在3 g∕L 處理?xiàng)l件下培養(yǎng)為宜。 因此,對(duì)于不同種植物需要篩選其最適濃度,以保證花枝的離體培養(yǎng)獲得成功。

研究還發(fā)現(xiàn),大葉相思和馬占相思在水培4—5 d 后,開(kāi)花率達(dá)到最大,這與前期關(guān)于馬占相思[17]和大葉相思[18]開(kāi)花生物學(xué)相關(guān)研究結(jié)果一致。 且從生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看,大葉相思最長(zhǎng)為12 d,馬占相思可達(dá)21 d,此時(shí)已肉眼可見(jiàn)果莢,但離種子成熟仍有很長(zhǎng)一段時(shí)間。 在今后的研究中,應(yīng)盡量延長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)間,以達(dá)到水培可收獲種子。