美國紅楓組織培養研究進展

鄧正正

摘要：針對美國紅楓無性繁殖數量低的情況，從外植體及其采集時期、消毒、愈傷組織誘導、分化，以及初代、培養、生根培養基選擇等方面，詳細介紹美國紅楓苗木的組織培養研究進展，旨在快速繁殖美國紅楓苗木，為其應用及推廣奠定基礎。

關鍵詞：組織培養；美國紅楓；外植體；培養基；消毒

中圖分類號：S722.37 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）01-0016-03

美國紅楓（Acer rubrum）為槭樹科槭樹屬植物，原產美國東北部，別名北美紅楓、紅花槭、北方紅楓、沼澤楓、加拿大紅楓、紅糖槭、猩紅楓等。美國紅楓是北美地區東部數量最豐富、分布最廣泛的樹種之一，也是大西洋沿岸佛羅里達州綿延2 575 km范圍內連續分布最長的樹種之一。美國紅楓屬于雜交品種，需要用無性繁殖方式保持優良性狀，但目前嫁接、扦插等無性繁殖的數量較低，無法滿足生產需求。采用組織培養方式快速繁殖美國紅楓苗木，是近幾年的研究熱點。為此，總結美國紅楓組織培養研究進展，旨在縮短美國紅楓的利用周期。

1 美國紅楓組織培養研究進展

1.1 外植體及其采集時期

不同外植體及選擇時期對后續無菌體系的建立及愈傷組織誘導影響較大，一般情況下，多選擇美國紅楓葉片、帶芽莖段、種胚作為外植體。

不同時期采集的莖段外植體對后續組培的污染率、死亡率和存活率影響較大。研究表明，以美國紅楓莖段為外植體取材時，以3—5月的消毒效果最好，平均污染率僅為5.4%，平均存活率達88.5%；消毒效果最差的是9—11月，污染率高且存活率較低。

1.2 消毒

對葉片外植體進行消毒時，采用75%酒精處理30 s后，用2%次氯酸鈉處理4 min，污染率和存活率表現良好，分別為26.7%和56.7%。莖段外植體采用3%的次氯酸鈉處理8 min，效果較好。

采用不同的消毒劑對莖段進行消毒，美國紅楓的成活率、抽芽率、褐化率和生長狀況有較大區別。在對莖段進行消毒時，使用的消毒劑有升汞和次氯酸鈉。其中0.1%的升汞是美國紅楓莖段的最佳消毒劑，處理時間在2～6 min之間，成活率達75.22%，成活莖段的抽芽率為95.13%，且莖段葉片生長良好，芽苗長，深綠色，莖稈粗壯。但隨著處理時間的增加，褐化率從20%上升到96.7%，存活率也下降。

當70%的乙醇、1 mg/mL的HgCl2、20 mg/mL的NaClO處理時間分別為15 s，7 min，25 min時，莖段外植體的污染率為10%，死亡率為0，存活率最高為90%，是較適宜的外植體消毒處理時間。莖段單獨用3%的NaClO處理8 min，污染率最低為2.22%，存活率最高為91.11%。

從以上數據可以看出，乙醇、HgCl2和NaClO是美國紅楓葉片和莖段外植體建立無菌體系的最適消毒劑。

1.3 愈傷組織誘導及分化

采用帶芽莖段、不帶腋芽莖段、種胚和2～3 a生幼嫩葉片，均可誘導出愈傷組織，但愈傷組織的質量及顏色有所不同。莖段誘導的愈傷組織呈黃白色，較致密；葉片的愈傷組織呈紫紅色或綠色，較疏松。

不同的培養基、外植體來源和NAA，KT，6-BA激素濃度水平，對美國紅楓愈傷組織誘導效果不同。其影響順序為：培養基>外植體>NAA>KT>6-BA。

在基本培養基MS、1/2MS、DKW、WPM中，以WPM誘導率為最高，外植體中以莖段誘導率為最高，誘導率最高的培養基為WPM+NAA 0.7 mg/L+KT 0.6 mg/L+6-BA 0.4 mg/L。最佳的愈傷組織增殖培養基為：WPM+NAA 0.35 mg/L+KT 0.6 mg/L+6-BA 0.4 mg/L。當愈傷組織在繼代增殖培養基中繼代3次后，即表現出生長勢急劇下降的趨勢，且褐化現象嚴重。

在1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+2，4-D 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA 30.1 mg/L培養基中，莖段愈傷組織的誘導率為100%，且愈傷組織較疏松，生長快，顏色鮮艷。將愈傷組織轉接到1/2MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA3 0.1 mg/L培養基中，分化出4個不定芽。

美國紅楓種胚愈傷組織的最適誘導培養基為

1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+IAA 0.5 mg/L；最適增殖培養基為1/2MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L。

1.4 初代培養

在對美國紅楓腋芽進行初代培養時，用到的基本培養基有WPM，MS，NN69，WPM等，細胞分裂素有6-BA，TDZ，ZT，生長素有IBA和NAA。根據近年來的相關研究成果，總結美國紅楓腋芽萌發的最適培養基見表1。

從表1可以看出，在外植體相同的情況下，基本培養基WPM和細胞分裂素ZT的組合更有利于腋芽萌發，萌發率達到91.7%。

研究表明，IBA和6-BA不同水平濃度對腋芽萌發的影響均未達到顯著水平，主要與外植體腋芽本身內源激素水平有關。研究還發現，低濃度的NAA和6-BA可促進美國紅楓抽芽，高濃度的NAA和6-BA則抑制抽芽，且NAA對啟動培養的影響大于6-BA。

在美國紅楓腋芽誘導過程中，基本培養基WPM優于MS，激素ZT的誘導率高于KT。以WPM為誘導培養基添加2.0 mg/L和1.0 mg/L ZT，腋芽的存活率及誘導率最高，分別為91.7%和81.7%。

1.5 增殖培養

研究表明，MS+TDZ 0.25或0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L更利于芽生長，但并未使芽增殖。美國紅楓增殖培養基的效果見表2。

從表2可以看出，在WPM+0.002 mg/L TDZ+0.4 mg/L NAA培養基上，美國紅楓腋芽的增殖系數為1.37，且植株生長健壯，可以生根發育成完整植株。但隨著TDZ濃度增大，增殖系數減小，植株生長變弱。用NN69作基本培養基，在添加0.1 mg/L NAA+0.3 mg/L TDZ的培養基中，增值系數最高達4.2。由此可知，影響美國紅楓增殖的因素較為復雜，是基本培養基和激素共同作用的結果。

1.6 生根培養

0.5 mg/L MS+IB+0.5 mg/L NAA+3%蔗糖+10 g/L瓊脂營養基，以及MS+0.5 mg/L NAA+3%蔗糖+10 g/L瓊脂培養基均能誘導出1條根至多條根，但移栽后的紅楓小苗易因根系腐爛或葉片干枯而死亡。美國紅楓最優生根培養基比較見表3。

從表3可以看出：WPM+IBA 1.5 mg/L+GA3 0.5 mg/L組合的生根率達到80%；MS+NAA 0.1 mg/L+2，4-D 0.5 mg/L的生根率最高達99.8%，生根條數7.9；基本培養基MS+生長素NAA+2，4-D組合，以及基本培養基MS+IBA+GA3組合，均有利于誘導美國紅楓根形成。

不同煉苗方式對組培苗馴化成活率影響較大。試管苗的根系在無菌密閉條件下生長，吸收功能較播種苗差，氣孔導度大，易失水。閉瓶鍛煉6 d后開瓶煉苗2 d的移栽成活率最高，達86.7%。此外，根部清水洗凈程度、煉苗基質對移栽成活率也有影響。

2 結語

美國紅楓引種至我國后，先后在上海、北京、山東、安徽、江蘇、浙江、湖南、湖北、遼寧等多地栽培引種，但其在綠化工程上的應用量并不大，主因在于美國紅楓的普通種出苗率低。也正因如此，推廣應用美國紅楓組培快繁技術，可為其廣泛栽培奠定良好的基礎。

參考文獻

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