紅葉石楠液體間歇浸沒培養(yǎng)的初步探索

許建民　王永平

摘要：采用間歇浸沒培養(yǎng)裝置對紅葉石楠進(jìn)行組培快繁研究，結(jié)果表明：在液體間歇浸沒培養(yǎng)下，紅葉石楠的株高、地上部鮮重和干重都比固體培養(yǎng)的高；液體間歇浸沒培養(yǎng)下的紅葉石楠積累的生物量接近傳統(tǒng)固體培養(yǎng)的3倍；液體間歇浸沒培養(yǎng)下紅葉石楠的葉片水勢比固體培養(yǎng)的低，但沒有玻璃化現(xiàn)象發(fā)生；液體間歇浸沒培養(yǎng)下，紅葉石楠的繼代和生根過程合二為一，因此可以縮短培養(yǎng)時間；在液體間歇浸沒培養(yǎng)下，紅葉石楠的氣孔面積是固體培養(yǎng)下的3.2倍，氣孔頻度是固體培養(yǎng)的1.7倍。綜合研究結(jié)果，間歇浸沒培養(yǎng)方式相對于傳統(tǒng)的固體培養(yǎng)在各項生理指標(biāo)上均表現(xiàn)較好，可用于大規(guī)模培養(yǎng)紅葉石楠。

關(guān)鍵詞：紅葉石楠；間歇浸沒生物反應(yīng)器；植物組織培養(yǎng)；組培苗；工廠化生產(chǎn)

中圖分類號： Q813.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0063-03

收稿日期：2013-08-05

項目資助：江蘇省科技支撐計劃（編號：BE2011349）；江蘇省鎮(zhèn)江市科技支撐計劃（編號：NY2010023）。

作者簡介：許建民（1981—），男，甘肅張掖人，博士研究生，講師，研究方向為設(shè)施作物的生理生態(tài)。E-mail：cauee@163.com。

通信作者：王永平，男，江蘇宜興人，教授，研究方向園藝植物育種，Tel：（0511）87291229；E-mail：wyp1961@126.com。紅葉石楠（Photinia frasery）是光葉石楠（P. glabra） 和石楠（P. serrulata）的雜交種，屬于薔薇科石楠屬常綠闊葉小喬木或多枝叢生灌木，因其新梢和嫩葉鮮紅而得名。紅葉石楠生長速度快，且萌芽性強、耐修剪，可以根據(jù)園林需要栽培成不同的樹形，因而在園林綠化上的用途廣泛[1-2]。目前紅葉石楠的繁殖多采用扦插繁殖，但隨著扦插代數(shù)增加，其葉色會變淡、變暗，且葉色不整齊，從而降低了其品質(zhì)[3-4]。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種苗，大大提高商品的產(chǎn)量及質(zhì)量，但傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式程序多、苗木成本高，且隨著繼代次數(shù)的增加，增殖系數(shù)降低，在工廠化生產(chǎn)方面的應(yīng)用仍較少。間歇浸沒培養(yǎng)是在液體培養(yǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的新型組培方式，主要依靠外在動力實現(xiàn)液體培養(yǎng)基的間歇式供給，間歇液體培養(yǎng)過程中的培養(yǎng)基物質(zhì)交換速度快，植物組織產(chǎn)生的代謝物質(zhì)不易在組織塊周圍積累，因此植物組織在液體培養(yǎng)基中的生長速度大于固體培養(yǎng)基，特別是在易發(fā)生褐變的花卉培養(yǎng)上效果明顯。國外對液體間歇浸沒培養(yǎng)的研究和應(yīng)用較多，主要集中于玉簪[5]、芭蕉[6]、馬鈴薯[7]等經(jīng)濟作物；國內(nèi)有人對辰星草[8]、甘蔗[9]、馬鈴薯[10]、三葉半夏[11]等植物進(jìn)行過初步研究，但關(guān)于紅葉石楠的液體間歇浸沒培養(yǎng)尚未見報道。本研究將利用液體間歇浸沒培養(yǎng)技術(shù)開展對紅葉石楠生長的研究，并對比傳統(tǒng)的固體培養(yǎng)技術(shù)和液體間歇浸沒培養(yǎng)技術(shù)在生長指標(biāo)上的優(yōu)劣，以期為紅葉石楠的大規(guī)模工廠化生產(chǎn)提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為紅葉石楠組培苗——紅羅賓（Photinia fraseri “Red Robin”），由江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院組培室提供。

1.2試驗方法

選取在傳統(tǒng)固體培養(yǎng)條件下生長一致的紅葉石楠組培苗，分別接種至液體間歇浸沒培養(yǎng)容器和傳統(tǒng)固體培養(yǎng)容器內(nèi)。在固體培養(yǎng)過程中，取300 mL的組培瓶作為培養(yǎng)容器，每個組培瓶中接種3株組培苗。液體培養(yǎng)基配方為：MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果設(shè)置培養(yǎng)的浸沒頻率為1 min/6 h；培養(yǎng)時間為45 d；培養(yǎng)室溫度為（25±2） ℃，光照時間為12 h/d，光照強度為 70 μmol/（m2·s）。每種培養(yǎng)方式設(shè)5個重復(fù)。

1.3測定項目及方法

1.3.1測定項目在上述條件下培養(yǎng)45 d后測定組培苗的株高、莖粗、葉長、葉寬、葉面積、根長、根莖的干鮮重、根系活力、葉綠素含量、葉片水勢、氣孔特性參數(shù)（氣孔長度、氣孔寬度、氣孔開度、氣孔密度）等參數(shù)。

1.3.2測定方法株高、葉長、葉寬、根長采用直尺測量，莖粗用游標(biāo)卡尺測定，葉面積用Photoshop圖像處理法獲得，根莖鮮重用電子天平稱量，根系活力用TTC法測定，葉綠素含量采用舒展等的方法[12]，葉片水勢用WP4C露點水勢儀測定，組培瓶內(nèi)的濕度用濕度傳感器測定。

3討論

間歇浸沒培養(yǎng)能降低生產(chǎn)成本，縮短培養(yǎng)時間，主要是由于間歇浸沒培養(yǎng)使得植物根部與營養(yǎng)液充分接觸，而且氧氣的交換也較充足[13]。Yan等研究表明，在液體間歇浸沒培養(yǎng)下羅漢果的增殖率、株高、根的干鮮重和生物量等各項指標(biāo)均優(yōu)于固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)，間歇浸沒培養(yǎng)還可以抑制愈傷組織的生長[14]。Jova等研究表明，采用液體間歇浸沒培養(yǎng)可以使得甘薯試管薯的質(zhì)量大于3g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固體培養(yǎng)的對照組[15]。本試驗結(jié)果顯示，紅葉石楠在液體間歇浸沒培養(yǎng)下的株高、地上部干鮮重、葉綠素總量等指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的固體培養(yǎng)；此外在固體培養(yǎng)條件下，紅葉石楠的繼代和生根是2個相對獨立的過程，而在液體培養(yǎng)下的紅葉石楠除了莖的生長優(yōu)于固體培養(yǎng)外，還可直接在繼代培養(yǎng)過程中生根，這與Yan等的研究結(jié)果[14]基本一致。總體看來，間歇浸沒培養(yǎng)可以在同樣的條件下得到更多更優(yōu)質(zhì)的組培苗，而且可以縮短組培生產(chǎn)時間，從而相應(yīng)減少組培苗的培育成本。

水勢是表示植物水分狀況或水分虧缺程度的一個直接指標(biāo)，在植物各部位的水勢中，葉片水勢是反映植物體內(nèi)水分虧缺最靈敏的生理指標(biāo)， 反映了植物各種生理活動受環(huán)境水分

條件的制約程度。本研究中2種培養(yǎng)條件下紅葉石楠葉片水勢不同，固體培養(yǎng)的葉片水勢高于液體間歇浸沒培養(yǎng)的。Hahn等研究發(fā)現(xiàn)，固體培養(yǎng)下菊花的葉片水勢要高于液體間歇浸沒培養(yǎng)的[16]。本試驗中液體間歇浸沒培養(yǎng)下的紅葉石楠葉片水勢比傳統(tǒng)固體培養(yǎng)的低，為-1.00 MPa，與Hahn等的結(jié)果[16]一致；雖然液體間歇培養(yǎng)下的水勢較低，但液體間歇浸沒培養(yǎng)下的地上部含水率為75.43%，低于固體培養(yǎng)的77.98%，表明液體間歇浸沒培養(yǎng)沒有使植株產(chǎn)生玻璃化現(xiàn)象。徐志剛的研究表明：相對濕度為50%～65%較適合荔蒲芋組培苗生根階段培養(yǎng)的需要，其次是75%～80%的相對濕度[17]；本研究中液體間歇培養(yǎng)瓶內(nèi)、固體培養(yǎng)瓶內(nèi)的濕度分別為83%、65%，恰好在這2個范圍之內(nèi)，說明液體間歇浸沒培養(yǎng)條件下瓶內(nèi)的濕度是適合植物生長的濕度。

氣孔作為植物與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換（主要是二氧化碳和水蒸氣）的重要通道，在調(diào)節(jié)植物光合作用、蒸騰作用以及水分利用中扮演著至關(guān)重要的角色。植物通過蒸騰散失的水分中有90%以上是通過氣孔散失的，植物通過改變氣孔數(shù)目和開閉程度而調(diào)節(jié)葉片的蒸騰速率和水勢。當(dāng)葉片水勢降至某一閾值時會引起氣孔關(guān)閉，而氣孔關(guān)閉反過來又會減少水分散失并有助于葉片水勢恢復(fù)。本試驗中液體間歇浸沒培養(yǎng)和傳統(tǒng)固體培養(yǎng)相比容器內(nèi)濕度不同，液體間歇浸沒培養(yǎng)的環(huán)境濕度大于傳統(tǒng)固體培養(yǎng)，受此影響，液體間歇浸沒培養(yǎng)下氣孔開度較大，氣孔面積也較大，氣孔頻度也最大。左應(yīng)梅等對木薯的盆栽試驗研究表明，空氣相對濕度與氣孔導(dǎo)度之間呈極顯著正相關(guān)，當(dāng)土壤相對含水量較低時，土壤相對含水量是影響氣孔導(dǎo)度的主導(dǎo)因子[18]。考慮到植物進(jìn)行光合作用和干物質(zhì)積累所需要的二氧化碳也是通過氣孔而獲得，而在組培生產(chǎn)過程中，培養(yǎng)容器內(nèi)氣體成分復(fù)雜，因此影響液體間歇浸沒培養(yǎng)下氣孔開閉的主要因素是容器內(nèi)濕度還是其他因素還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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