冬季擬南芥土培室與大棚培養技術的對比研究

摘要：擬南芥是廣泛用于遺傳學和生物學研究的模式植物，但其對環境條件的要求比較高，致使在簡陋條件下難以培養成功。本試驗報道了在簡陋條件下在室內人工光照和大棚內培育擬南芥的方法，對培養基質、育苗方法、培養條件、移栽管理等作了詳細介紹。

關鍵詞：擬南芥；室內培養；大棚培養

中圖分類號：Q949.748.3

文獻標識號：A

文章編號：1001-4942(2010)10-0055-04

擬南芥(A.thaliana)屬十字花科(Brassieaee-ae)、鼠耳芥屬(Arabidopsis)二年生草本植物，具有植株小、基因組小、生育時間短、結子多、生活力強及分布廣泛等特點，因而成為遺傳學和分子生物學研究的模式植物。但是由于其種子小，幼苗生長弱，對生長環境條件的要求比較嚴格，所以在試驗條件簡陋的情況下，如何培育擬南芥幼苗，掌握擬南芥的種植和繁種技術非常重要。

針對在無專門用于擬南芥培養的人工氣候室、土培室內植物種類繁多、不同植物材料對室溫要求不一、溫濕度不穩定及大棚保溫遮蔭性能差的條件下，我們以多個因素進行了室內與大棚擬南芥培養的對比試驗。

1、材料與方法

供試材料為擬南芥野生型(columbia)，分別在土培室和大棚內采用移栽法進行擬南芥的土壤培養。

1.1 幼苗的培育

1.1.1 基質育苗法首先將擬南芥種子進行消毒(次氯酸鈉：無菌水=23：2浸種15min，其間每隔3－5min振蕩10-20s)，然后用無菌水洗滌種子3-4次，再用移液槍或滅菌牙簽播種于無菌MS培養基內，置4℃冰箱內春化2-3天，之后轉入光照培養，培養3周后將小苗移栽到營養土和蛭石按體積比2：3的培養基質中。

1.1.2 土壤育苗法

其中又分為牙簽點種法(將冰箱內春化后的種子直接用蘸水的牙簽點種到營養介質中)和介質撒播法(將春化后的種子和很細的土壤或營養土混合均勻后撒播到育苗盤中)。土壤育苗法在播種后覆蓋薄膜保濕(薄膜上扎幾個孔以利于苗子通氣)，然后放入土培室進行人工光照培養，播種后2-3天即可出苗，出苗后3-5天揭膜。在保證播種密度的情況下，出苗后可間苗1-2次。

1.2 培養基質的準備

1.2.1 濕基質裝盆將營養土和蛭石以2：3的比例混合均勻后，直接用水將培養基質浸透，然后再將培養基質裝入培養盆內，最后將培養盆(或花盆)裝入平底塑料托盤內。

1.2.2 干基質裝盆

將混合均勻的培養基質(營養土：蛭石=2：3)，裝入培養盆(或花盆)，然后將培養盆放人盛有水的平底塑料托盤中。讓水分順著培養盆底部的小孔自然滲入培養基質中，待培養基質表面濕潤時，將平底塑料托盤內多余的水倒出，即可進行移栽。

1.3 移栽

出苗后3周左右苗子長到4片葉子時進行移栽?；|培養的幼苗移栽時將根部附帶的培養基用水涮干凈再栽到培養基質中；土壤培養的幼苗移栽時保護根部的完整性，在穴內培養時保證每穴一棵健壯幼苗，花盆(口徑11cm，高9cm)內培養時每盆4-5株幼苗，移栽后覆蓋薄膜，3-5天揭膜。

1.4 培養條件

結合本實驗室的實驗條件，擬南芥的培養又分為室內培養和大棚培養。

1.4.1 室內培養條件室內培養時，由于安裝的平底熒光燈管的粗細和瓦數的不同，測得在粗燈管下的不同位置的光照強度(育苗盆位置測得)約為20-50μmol/(m²·s)，細燈管下不同位置的光照強度約為70-一100μmol/(m²·s)，溫度在18-27℃，相對濕度是45％-60％，晝/夜為10h/14h交替。

1.4.2 大棚培養條件由于天氣變化，大棚內光照強度和溫度以及濕度等條件是變化的，因此依據擬南芥生長條件的理論要求，選擇種植時間為11月中下旬，采取大棚內設小拱棚的方法，即在擬南芥的上方再搭建一個小塑料棚，白天天氣好時把小拱棚敞開，夜晚時將其蓋上，以利白天通風除濕，夜晚保溫。

①光照強度：根據試驗目的(葉片的生理測定或種子的收取)可調節光照強度和光照時間。擬南芥屬長日照植物，光照強度大和光照時間長，可以促進生殖生長，縮短收獲種子的時間。但在苗子未進人生殖生長時光照強度和光照時間不宜過大或過長，否則，易導致苗子在弱勢的情況下提前進入花期，影響生理實驗的進行和種子的飽滿度。

②濕度：擬南芥喜濕潤，相對濕度要求在80％左右，但在本試驗中，無論是室內培養還是大棚培養，均達不到其對濕度的要求。本試驗采用的保濕方法是用小型噴壺每天不定時的對擬南芥植株葉片進行噴水。

1.5 澆水

擬南芥不耐旱，缺水時應及時澆水。一般每隔6-7天澆水一次，每隔2-3周澆B₅營養液一次。澆水可采用直接噴水法和間接吸水法。

(1)直接噴水法：由于擬南芥苗子小而脆弱。易把擬南芥幼苗沖倒，本試驗是將噴頭對準小苗的根部，輕輕的噴灑。

(2)底盤吸水法：將水直接倒入平底塑料托盤內，讓水分通過培養盆底部小孔滲入到培養基質中。

1.6 病蟲害防治

在擬南芥的生長周期內，病蟲害比較嚴重，真菌病害、果蠅、蚜蟲以及白粉虱等常危害擬南芥，因此對病蟲害的防治顯得尤為重要。

防治真菌性病害通常采用甲基托布津對水后摻入培養基質或噴灑植株；防治果蠅和白粉虱采用黃板誘殺和農藥噴灑。本試驗所用農藥為阿克泰、小巧、吡蟲啉以及啶蟲脒，根據害蟲的類型以及發生范圍，將上述幾種農藥按一定的比例混合均勻，噴灑在植株上。

2、結果與分析

2.1 室內與大棚擬南芥的生長情況

利用上述方法室內人工光照和大棚培養(11月中下旬－3月中旬)條件下對生態型為Colum－bia的擬南芥進行培養，其生長情況如表1所示：

2.2 室內、大棚培養比較

通過長期的觀察發現，大棚培養時，由于光照和溫度隨天氣變化，且大棚內暖氣供熱狀況較差，致使擬南芥生長周期長，但是其葉片顏色很深，葉片的層次感比較好，通常為3層，花序高而粗，比較健壯，果莢內的種子比較大。室內培養雖然生長周期短，但是葉片顏色沒有大棚培養的葉片綠色深。且層次感不強，花序不健壯，果莢內的種子相對較小。另外，不同培養條件下的千粒重也不同，大棚內的光照條件培養的擬南芥千粒重較高(0.1128±0.0032g)，而室內弱光和強光條件下培養的擬南芥千粒重較低，分別為(0.0949±0.0055)g和(0.0882±0.0033)g。因此需要根據試驗目的來確定培養條件，如以收獲飽滿種子為目的，建議在大棚培養，若是有時間限制且做生理實驗，可在室內人工光照相對較強的培養架上培養。

2.3 擬南芥培養方法比較

2.3.1 幼苗基質培養法與土壤培養法對比通過這兩種方法的比較，認為土壤培養法優于基質培養法，而且用牙簽播種不如將種子摻入介質撒播好，原因是基質培養法雖然保證了出苗的一致性，但是培養基質內的環境相對于大棚環境要好得多，幼苗在移栽到土壤后，對環境的適應性差，成活率低，且在以后的培養過程中也面臨土壤培養中存在的問題；另外基質培養法育苗增加了工作環節(種子消毒，培養基的配置等)，加重了工作負擔，因而不可取。用牙簽播種時，由于擬南芥種子極小，蘸水后的牙簽吸附的擬南芥種子數量過多，造成點種時的密度過大，不利于壯苗的培育。

2.3.2 干基質裝盆與濕基質裝盆的比較通過對比試驗，認為使用混合均勻的干基質裝盆比較好，這樣可避免裝盆時造成培養基質的黏結，保證培養基質的通透性，利于扎根。

2.3.3 幼苗培養過程中的直接噴水法和底盤吸水法比較通過這兩種方法的比較，認為干基質裝盆后采用底盤吸水法更好一些，這樣可避免人為因素造成植株的二次傷害。

無論哪種澆水方法都要掌握適度：即不干不澆(干的標準是培養基質表面相對于澆水后干燥松散)，待其干后要澆透。澆水勤，培養基質表面易長青苔，不利于植株生長，有將小苗淹死的可能性，更招致蠅類及蛆類害蟲的產生。值得注意的一點是每次澆水忌澆半截水，即澆水次數雖多，但每次澆水量卻不大，于是在盆內形成了上濕下干或下濕上千的“腰截水”現象，這種半截水現象易造成培養基質的板結，不利于生根和植株生長。

3、小 結

作為重要模式植物的擬南芥，如何在簡陋條件下培養是國內外許多實驗室面臨的問題，本試驗的目的主要是為研究工作者在簡陋條件下培養擬南芥提供一些方法和經驗。認為在無專用人工氣候室條件下，擬南芥在大棚條件下培養優于室內培養；土壤培養優于基質培養；干基質裝盆法優于濕基質裝盆法；底盤吸水法優于基質直接噴水法。

參考文獻：

[1]王秀容，沈宏，嚴小龍，擬南芥室內繁殖技術研究[J]，華南農業大學學報，2002，23(3)：216-218

[2]劉守偉，劉士勇，擬南芥室內培養技術研究[J]，東北農業大學學報，2007，38(2)：279-281

[3]李俊華，張艷春，徐云遠，等，擬南芥室內培養技術[J]，植物學通報，2004，2l(2)：201-204

[4]于政權，孫穎，擬南芥室內培養技術的改進[J]，河北師范大學學報，1999，23(4)：549-550

[5]劉峰，施衛明，擬南芥室內水培養技術研究