新优绿化植物冬红离体培养与组培快繁技术研究

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  摘要 [目的]建立冬红组培再生体系。[方法]从外植体消毒、外植体出芽诱导、无菌芽继代增殖、壮苗、生根、移栽等方面建立冬红组培再生体系。[结果]用75%乙醇30 s+0.1%HgCl2 10 min+0.2%HgCl2 5 min进行外植体消毒效果最好;较好的外植体出芽诱导培养基为MS+ 6-BA 0.2 mg/L+ IBA 0.4 mg/L+蔗糖3.0%,诱导率为80%;继代增殖培养基:改良MS +6-BA 0.5 mg/L+ KT 0.5 mg/L +NAA 0.2 mg/L+蔗糖4.0%的有效苗最多,增殖系数为3.8;壮苗培养基以改良MS +6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L +蔗糖3.0%的效果最好;生根培养基1/3MS+NAA 0.5 mg/L+蔗糖1.5%的生根率最高,达85%;移栽基质以泥炭土∶黄泥∶河沙(V∶V∶V=1∶1∶1)的混合基质较好,30 d后移栽成活率高达90%。[结论]该研究基本建立了冬红组培快繁技术体系,为实现冬红组培苗木批量化生产奠定了理论基础。
  关键词 冬红;组培快繁;增殖;壮苗;生根;移栽
  中图分类号 S723.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2018)18-0083-03
  Technical System of Tissue Culture on Holmskioldia sanguinea Retz.
  YU Pingfu, LAN Xue, QIN Linhai
  (Guangxi Weidu State Forest Farm, Laibin, Guangxi 546100)
  Abstract [Objective]To establish the tissue regeneration system of Holmskioldia sanguinea Retz. .[Method]A technique system of tissue culture of H. sanguinea Retz.was established from the aspect of explant disinfection,sterile bud proliferation,strong seedling, rooting and transplanting.[Result]The best sterilization method was 75% alcohol 30 s+0.1%HgCl2 10 min+0.2%HgCl2 5 min;explants induction media was MS+ 6BA 0.2 mg/L+ IBA 0.4 mg/L+ sucrose (3.0%), induction rate was 80%;subculture multiplication media was modified MS +6BA 0.5 mg/L+ KT 0.5 mg/L +NAA 0.2 mg/L + sucrose (4.0%), multiplication coefficients reached 3.8;growthpromoting culture media was modified MS+6BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L +sucrose (3.0%);rooting culture media was 1/3MS+ NAA 0.5 mg/L +sucrose (1.5%), and the rooting rate was up to 85%;the best transplantation media was peaty soil , yellow soil and fine sand mixture matrix (V∶V∶V=1∶1∶1), and transplanting survival rate could reach 90% after 30 days .[Conclusion]This study basically established the rapid propagation technology system of H. sanguinea Retz., which laid a theoretical foundation for the realization of the batch production of seedlings of H. sanguinea Retz..
  Key words Holmskioldia sanguinea Retz.;Tissue culture;Multiplication;Buds growthpromoting;Rooting;Transplantation
  冬红( Holmskioldia sanguinea Retz.)原产于喜马拉雅,为马鞭草科冬红属植物,又名阳伞花、帽子花,花顶生,聚伞花序,花冠呈弯曲筒状而微扁平,橙红色,它的花在冬季依然能呈现出绚丽的红色,极为鲜艳夺目,故而得名[1]。冬红枝条伸长具蔓性,耐修剪,适用于花架、花廊、坡墙和围篱绿化、盆栽等,可在我国的热带和南亚热带地区栽培[1]。由于冬红是难得的冬季开花植物,景观价值高且适应性强,且种植范围广,因此是城市绿化和乡村美化的优良种质资源[2],市场上对其苗木需求量大。通过组培快繁技術,可实现短周期、大批量地推广冬红优质种苗,满足市场需求。在冬红组培快繁方面,国内鲜有相关研究报道。笔者以冬红带腋芽茎段为外植体,研究冬红组培关键技术,拟建立一套成熟的冬红组培再生体系,填补相关方面的技术空白,为批量化生产冬红组培苗木提供技术支持。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  供试材料(外植体)为冬红长势健壮、无病虫害、半木质化的带腋芽枝条。外植体采集应尽量选择在连续晴天3 d以上的天气,于中午进行。   1.2 外植体消毒及培养
  摘去外植体叶片,剪成合适长度的带芽茎段,进行消毒处理。在无菌条件下,使用75%乙醇、0.1%HgCl2、0.2% HgCl2和NaClO共4种灭菌剂,设置不同的灭菌剂浓度和灭菌时间组合(表1),将灭菌的外植体最后用无菌蒸馏水冲洗6遍,风干后接入MS基本培养基中。每个处理50瓶,每瓶接入1芽。10 d后观察结果,统計污染率,进行对比分析,筛选出最佳外植体消毒方法。
  1.3 诱导及继代培养
  培养基以MS培养基为基础,根据无菌苗的生长状况和培养需要进行适当改良,调节培养基pH至5.8,琼脂6%,附加生长调节剂6-BA、KT、IBA、NAA等。
  1.3.1
  外植体出芽诱导培养。将消毒获得的无菌外植体分别转接到出芽诱导培养基上,出芽诱导培养基以MS为基本培养基,蔗糖3.0%,生长调节剂配比如下:C1,6-BA 0.1 mg/L+ IBA 0.2 mg/L;C2,6-BA 0.2 mg/L+ IBA 0.4 mg/L;C3,6-BA 0.5 mg/L+ IBA 1.0 mg/L。每个处理20个重复,每个重复1个外植体,20 d后统计诱导率。
  1.3.2
  增殖培养。将无菌芽单个切下,接种至增殖培养基中。增殖培养以改良的MS培养基为基本培养基,蔗糖4.0%,生长调节剂配比如下:C4,6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L;C5,6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L;C6,6-BA 2.0 mg/L+ NAA 0.5 mg/L;C7,6-BA 0.5 mg/L+ KT 0.5 mg/L +NAA 0.2 mg/L。每个处理20个重复,每个重复1个芽,20 d后统计增殖系数,增殖系数=增殖所得芽数/接入的外植体总数。
  1.3.3
  壮苗培养。壮苗培养基以改良的MS培养基为基本培养基,蔗糖3.0%,生长调节剂配比如下:C8,6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L;C9,6-BA 0.1 mg/L+IBA 0.2 mg/L;C10,NAA 0.2 mg/L;C11,IBA 0.2 mg/L。将增殖培养获得的不够健壮的无菌丛芽单个切下,接种至壮苗培养基中,每个处理20个重复,每个重复1个芽,20 d后观察苗的生长情况。
  1.3.4
  生根培养。选取健壮、高度为4~6 cm的无菌苗进行生根培养。培养基以1/3 MS为基本培养基,蔗糖1.5%,所含生长调节剂如下:C12,NAA 0.5 mg/L;C13,NAA 1.0 mg/L;C14,IBA 0.5 mg/L;C15,IBA 1.0 mg/L。每个处理20个重复,每个重复1个芽,20 d后统计生根率。
  1.4 炼苗移栽
  当生根苗在培养瓶内具3~4根长约2 cm的根系时,即可出瓶移栽,出瓶前炼苗3~5 d。移栽基质采用以下3个配比:C16,黄泥;C17,泥炭土∶黄泥(V∶V=1∶1);C18,泥炭土∶黄泥∶河沙(V∶V∶V=1∶1∶1)。每个处理移20株苗,放置育苗棚内,进行同样的水肥管理,分别于15、30 d后统计移栽成活率。
  2 结果与分析
  2.1 外植体消毒效果
  不同的消毒处理效果差异明显。由表1可知,当使用75%乙醇和NaClO消毒时,污染率最高,效果达不到预期,消毒处理后,外植体上还有很多存活的霉菌和细菌。在设置的4种消毒处理中,污染率最低的为处理3,但是其存活率极低,外植体大部分褐变死亡。处理4(75%乙醇30 s+0.1%HgCl2 10 min+0.2%HgCl2 5 min)的效果最好,在获得较低污染率的同时,保证了存活率,且所得无菌外植体依然保有活力。
  2.2 不同生长调节剂浓度对外植体出芽诱导的影响
  3种培养基上冬红外植体的出芽诱导率见表2。C1和C2培养基都能成功诱导外植体长新芽且无愈伤,接种20 d后新芽长势强壮,但C2培养基诱导率明显高于C1培养基。相反,C3培养基可能由于生长调节剂浓度过高,外植体上产生大量愈伤组织,出芽诱导率最低,芽畸形,新叶卷曲玻璃化。可知,用C2培养基(MS+6-BA 0.2 mg/L+IBA 0.4 mg/L)对冬红外植体进行出芽诱导培养效果最好。
  2.3 不同生长调节剂浓度对继代增殖的影响
  由表3可知,生长调节剂浓度是影响无菌芽增殖的关键因素,无菌芽的增殖随着细胞分裂素总浓度的升高而增多,当6-BA浓度为2.0 mg/L,NAA浓度为0.5 mg/L时,无菌芽的增殖系数最高,获得的丛芽最多,但是有效苗较少,分生芽的生长受到抑制,生长较慢,长势弱。综合而言,效果最好的增殖配方是C7培养基(6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L+KT 0.5 mg/L),细胞分裂素6-BA、KT和生长素NAA配合使用,增殖芽苗生长健壮,畸形苗率低,增殖系数较高,平均增殖系数为3.8,是诱导增殖的理想生长调节剂配比,增殖效果如图1所示。
  2.4 不同生长调节剂浓度对壮苗培养的影响
  对于部分增
  殖获得的不够健壮的无菌芽丛进行复壮培养,结果见表4。合适浓度的生长素和低浓度细胞分裂素6-BA配合使用,能够有效促进冬红无菌苗复壮。从试验结果可知,生长素NAA比IBA的促生效果更好,当0.2 mg/L NAA配合0.1 mg/L 6-BA使用时,无菌芽的复壮效果最好,生长快且健壮,增殖获得的小芽叶片浓绿有光泽,可用于再次增殖培养或者直接用于生根。单独使用生长素的效果不及生长素和细胞分裂素配合使用,当培养基中仅添加0.2 mg/L NAA时,无菌芽生长快,但是芽纤细且基部产生愈伤较多,不利于生根培养或继代增殖;当培养基中仅添加0.2 mg/L IBA时,无菌芽有一定程度的复壮,但是生长较慢。   2.5 不同生根剂处理对无菌苗不定根发生的影响
  4种不同浓度生根剂对冬红无菌苗不定根发生的影响见表5。NAA处理的生根效果明显好于IBA,其生根率高,根系粗壮旺盛,当NAA浓度为0.5 mg/L时,生根率最高,达85%。IBA处理的生根率都较低,根系均少且弱。不同批次的试验结果表明,生根效果除了与生长调节剂有关系外,无菌苗本身的因素也有影响,不同继代次数的无菌苗经同样的生根剂处理后,生根率会有差异,这可能与组培苗的木质化程度、体内的生长调节剂积累等因素有关。针对不同继代苗的生长特性,对生根剂处理和培养基进行适当的调整,生根率基本保持在80%以上。图2为在C12培养基上,冬红无菌苗根系发达粗壮。
  2.6 炼苗移栽
  当生根组培苗经过开瓶炼苗后,洗净培养基,分别栽种到3种经过消毒的基质中,移栽试验结果见表6。由表6可知,不同基质中的移栽成活率不同,其中全黄泥的成活率最低,30 d时的成活率为70%,泥炭土∶黄泥∶河沙以体积比为1∶1∶1的混合基质最适合冬红组培苗的生长,30 d时已完全适应土壤基质和温室环境,生长健壮,抽出新梢,成活率高达90%。
  3 结论与讨论
  通过对冬红离体培养进行系统研究,建立冬红组培快繁技术体系如下:外植体消毒灭菌的最佳方法为75%乙醇30 s+0.1%HgCl2 10 min+0.2%HgCl2 5 min,外植体出芽诱导最佳培养基为MS+6-BA 0.2 mg/L+IBA 0.4 mg/L+蔗糖3.0%;继代增殖培养基以改良MS +6-BA0 .5 mg/L+KT 0.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖4.0%的效果最好;最适壮苗培养基为改良MS+6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖3.0%;生根培养基以1/3MS+ NAA 0.5 mg/L+蔗糖1.5%的效果最好;泥炭土∶黄泥∶河沙(V∶V∶V=1∶1∶1)混合基质是最适移栽基质。
  培养材料的消毒是组织培养过程中的一个重要环节,是决定组织培养成败的关键。该研究中外植体采用冬红带腋芽茎段,带菌较多,对于这样的外植体,使用75%乙醇和NaClO进行灭菌,效果达不到预期。HgCl2的消毒效果优于NaClO,一般采用0.1%~0.2%消毒效果最好,但是其消毒时间较难掌握,当浓度低、消毒时间短时,消毒效果不理想,若浓度高、消毒时间长,则外植体褐化死亡,采用分段消毒法(浓度和消毒时间)可缓解这一矛盾,获得更好的灭菌效果[3-4]。
  合理的生长调节剂配比是成功筛选获得各阶段成熟配方的关键。沈海龙[5]、胡繁荣[6]指出:要促进丛生芽的形成,就要提高细胞分裂素与生长素的比值,但浓度不宜过高;进行壮苗培养时,生长素的生物学效应高于细胞分裂素,笔者的研究结果也证实了该结论。该研究中,增殖培养时高浓度的6-BA(1.0~2.0 mg/L)或6-BA和KT(各0.5 mg/L)分别与较低浓度的NAA(0.2 mg/L)组合均能诱导芽增殖,且获得较高的增殖系数,6-BA与KT配合使用效果更佳;在壮苗培养时,稍高浓度的NAA(0.2 mg/L)与低浓度的6-BA(0.1 mg/L)组合能够使长势较弱的丛生芽复壮。生长素类型及使用浓度对组培生根效果影响显著[7-8]。就冬红而言,在该研究中NAA的促生根效果明显优于IBA,0.5 mg/L是其较合适的浓度。
  该研究篩选获得了冬红离体培养的关键配方,在开展冬红组织培养时,要根据培养材料的具体情况,比如木质化程度、苗内生长调节剂积累和继代次数等,对培养基进行相应的优化调整。该研究基本建立了冬红组培快繁技术体系,为实现冬红组培苗木批量化生产奠定了理论基础。
  参考文献
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