植物試管外生根技術及應用

王曉萃

(遼寧省林業(yè)種苗管理總站，遼寧 沈陽 110036)

1 引言

目前國內外工廠化育苗已取得了顯著成就，其中應用最廣泛的是植物組織培養(yǎng)技術。莖芽發(fā)生、莖芽增殖增壯、莖芽生根誘導、生根小苗移栽培養(yǎng)和成苗培育是產業(yè)化微繁育苗的必要過程。其中能夠影響某個植物種類能否實現(xiàn)產業(yè)化微繁的關鍵就是組培莖芽生根誘導及生根苗馴化培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

莖芽生根誘導途徑有兩種：一種是試管內生根，另一種是試管外生根。有些植物不易在試管內生根或生根后移栽不易成活，針對這些植物種類，國內外許多學者開始開發(fā)試管外生根技術的研究。

2 試管外生根技術概述

試管外生根技術就是不利用試管而把無根試管苗在一定基質中培養(yǎng)，邊誘導生根邊馴化培養(yǎng)。試管外生根技術避開了組培苗在試管內生根這一過程，不僅可以解決試管內生根難的問題，同時也大大的縮短了育苗周期，節(jié)省了育苗成本。

試管外生根技術正是依據(jù)不定根發(fā)生原理，調控溫度、濕度、光照等環(huán)境因子，促進不定根的發(fā)生，使試管苗在生根基質中長出新根，吸收營養(yǎng)，供整個植株生長發(fā)育。

3 試管外生根的影響因素

3.1 物種本身的特性

分化不定根的影響因素有很多，其中不同種類植物、不同基因型和幼化程度的差異起著決定性作用。產生不定根的難易程度是不同的，并且這也是影響試管外生根的最主要因素。一般來說楊柳等較易生根，扦插后成活率很高，而月季、胡桃等不易生根。

3.2 苗木質量

同一物種試管苗的不同生長狀況對苗木生根影響也很大。人們認為多繼代，試管外生根前至少要經過一次壯苗培養(yǎng)，保證葉片肥厚，莖稈粗壯、苗木不太老、半木質化狀態(tài)是獲得較高生根率的保證，這是提高苗木質量進而提高試管外生根率的一種非常有效的方法。提高苗木質量的另一種途徑是微枝扦插前必須經過煉苗。試管苗從無菌的試管內環(huán)境過渡到試管外的有菌條件，那些不能適應環(huán)境變化的弱苗、小苗就會死亡，這是試管外生根比試管內生根率低的原因之一。為適應移栽后較低濕度以及較強光照，一般將要處理的無菌芽在較強的光照下閉瓶煉苗3～4 d，以促使試管內的無菌芽由異養(yǎng)變?yōu)樽责B(yǎng)，提高苗木質量進而提高試管外生根率。

3.3 移栽基質

在試管外生根技術中，基質除了起到固定和支持的作用，更重要的是為生根提供一個更適宜和穩(wěn)定的環(huán)境，如水分、養(yǎng)分、空氣和酸堿度等，這些因素又緊密地和基質的理化性質聯(lián)系起來。基質的理化性質中，顆粒大小、容重、總孔隙度、酸堿度和離子交換量(EC)等參數(shù)比較重要。

微體扦插法是常用的試管外生根方法，就是將無根苗切下，經過生長素處理后，扦插到基質中，進行保濕管理，來完成生根的方法。試管外生根的基質一般采用如苔蘚、蛭石、珍珠巖、泥炭、粗沙等這些既透氣又保濕的基質，或者將它們按一定比例混合使用。

基質在使用前的消毒對扦插苗生根生根會有一定影響。基質在使用前要嚴格進行消毒，可用蒸氣消毒或藥劑消毒，如用0.1%高錳酸鉀溶液或強力土壤菌蟲凈等消毒，防止雜菌滋生。

基質的pH值也是其重要屬性之一，它影響著養(yǎng)分的存在、狀態(tài)、轉化和有效性，對植物的生長發(fā)育有直接影響。一般pH值小于5.5為酸性土壤，5.5～6.5為微酸性土壤，6.5～7.5為中性土壤，7.5～8.5為微堿性土壤，大于8.5為堿性土壤。如杜鵑喜歡酸性環(huán)境，pH值控制在5.0～5.4效果較好，超過6.0將嚴重影響杜鵑的增殖、生根及愈傷組織的形成。

水分在植物生命活動中的作用很大，根系是陸生植物吸水的主要器官，當土壤水分過少時，根系生長較慢，同時使根木栓化，降低吸水能力。土壤水分過多時，通氣不良，根短且側根數(shù)增多。土壤淹水情況下，形成缺氧條件，根尖的細胞分裂明顯被抑制。此外，無氧條件下也可使土壤進行還原反應，積累還原物質，對根生長有害。所以莖芽扦插基質一般采用既透氣又保濕的基質。可見基質的含水量也是影響試管外生根的一個重要因素。

3.4 環(huán)境條件

試管外生根技術能否成功取決于很多種因素，其中溫度因子、濕度因子和光照條件是決定這項技術能否成功的主要因素。試管苗培養(yǎng)需要在光照條件較弱、濕度較大和恒溫的條件下進行培養(yǎng)，將試管苗從瓶內轉移到瓶外時很可能因失水導致死亡。因此，從瓶內過度到瓶外時必須經過溫度、濕度和光照條件變化的煉苗過程。為提高試管外生根率，必須控制好外界的溫度與濕度，在試管苗轉移到瓶外生根的后期，要通過逐漸降低外部的溫度和濕度來增強幼苗的自養(yǎng)能力，從而快速完善葉片保護功能，達到適應外界環(huán)境條件的目的。有研究表明對月季瓶外生根率產生影響的因素中，最重要的是溫度因子，其次是基質水分和濕度因子，最后是光照條件。

3.5 外源激素及生根粉等調控物質

ABT生根粉在試管外生根中應用比較廣，效果也很明顯，同時價格也較低廉，是常用的生根促進劑。梁洪軍在紅豆杉扦插中時也認為用ABT生根粉的效果最好。綠色植物生長調節(jié)劑(雙吉爾—GGR)是中國林科院研制出的高新科技產品，是一類無公害非激素的植物生理活性物質，易溶于水，無污染。它廣泛用于各類農作物、蔬菜、果樹、牧草及植物纖維扦插育苗、播種育苗、苗木移栽和造林等。

3.6 人為因素

試管外生根的可調控因素非常多，扦插苗所處的環(huán)境也不像組培苗那么孤立和封閉，微小的環(huán)境變化就會引起試管苗的生根環(huán)境，進而影響到生根情況。有實驗表明，不同的人員對杜鵑培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)，經過2個月的生根培養(yǎng)成活率最高的能達到86%，而最低的只有不到50%。可見人為控制對生根的影響是巨大的。

3.7 綜合因素

在試管外生根中最明顯的一個特征是各因子的交互影響特別顯著。如溫度和濕度，溫度高促進生根，濕度高也有利于生根；但是溫度和濕度兩者都過大反而不利于生根，容易造成雜菌的滋生。另一方面如只是溫度過高而濕度低會出現(xiàn)植物缺水；濕度和光照之間也有一種相互作用。

4 試管外生根技術的優(yōu)勢

4.1 苗木生長狀態(tài)和根系發(fā)育狀態(tài)良好

試管外生根苗比試管內生根苗的根毛多、木質化程度高、分生能力強、生長速度快，中柱發(fā)育早，有利于根系的建成。

4.2 移栽成活率高

綜合國內外研究認為，組培苗試管外的移栽成活率比試管內生根后再移栽的成活率顯著提高。主要原因為試管外生根苗避免了根系附著的瓊脂造成的污染腐爛，并且發(fā)育正常健壯，而試管內生根的根系往往為肉質根，吸收功能很差。莖芽在試管外生根過程中已經逐步適應了環(huán)境，經受了自然環(huán)境的鍛煉，不適應環(huán)境的弱苗在生根過程中已經被淘汰，移栽苗都是抗逆性強的健壯小苗，非常容易成活。

4.3 大幅度降低育苗成本

第一，試管內生根成本高表現(xiàn)在設備投資大、用電量大和培養(yǎng)基成本高等方面，而組培苗試管外生根使用草碳土、蛭石為基質，液體培養(yǎng)基用量少 ，利用自然光照，培養(yǎng)溫度隨季節(jié)變化而變化。第二，組培苗移栽前需要經過煉苗過程，移栽后會出現(xiàn)休眠期，要想打破休眠，就需要使用赤霉素進行噴淋，增加成本。同時試管內生根的苗木移栽過程中會傷根系，易感染病害，需噴殺菌劑。而組培苗試管外生根苗木在移栽過程中不需要緩苗，無休眠期，抗病害能力強，無需定期噴灑殺菌劑。

5 植物試管外生根技術的應用

國外關于組織培養(yǎng)莖芽試管外生根技術的研究開始于20世紀80年代中期，到了90年代中期開始走向成熟。尤其在美國，商業(yè)化組織培養(yǎng)苗木的生產，基本上都采用試管外生根技術。

近年來，對組培苗試管外生根的解剖學以及影響試管外生根的因素和技術方法展開了大量的研究，并取得了一定成績。先后在狗頭棗、月季、牡丹、三倍體毛白楊、黃金槐、奧地利黑松、歐美山楊雜種等植物上進行了初步研究和應用。在國家林業(yè)局“948”引進項目“組織培養(yǎng)莖芽試管外生根技術的引進”中，將試管外生根技術應用于花楸、新疆楊、丁香和風箱果上，并建立了適宜這幾個鄉(xiāng)土樹種的試管外生根技術體系，同時，進行技術示范和推廣應用。研究證明試管外生根誘導的效果很好，是一項值得開發(fā)應用的技術。試管外生根技術在解決了某些植物生根難問題的同時還縮短了育苗周期，降低了育苗成本，提高了移栽成活率。隨著育苗設施的逐漸完備和苗木商品化的快速發(fā)展，推行瓶外生根標準化生產必將成為未來的發(fā)展趨勢。