黑木相思組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

孫雪陽 呂華麗 龐貞武

摘 要 黑木相思有固氮根瘤，枯落物豐富，改土性能好，是優(yōu)良的綠化樹種，同時由于木紋美麗，可做家具，具有一定的經(jīng)濟價值，對其進(jìn)行栽培可獲得一定的經(jīng)濟效益和經(jīng)濟效益。基于此，從外植體、基本培養(yǎng)基、植物生長調(diào)節(jié)劑等方面綜述了黑木相思組織培養(yǎng)的研究進(jìn)展，并就組培快繁過程中存在的問題提出相應(yīng)的解決方案，以期為黑木相思工廠化育苗提供參考。

關(guān)鍵詞 黑木相思;組織培養(yǎng);研究進(jìn)展

中圖分類號：Q813.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.044

黑木相思（Acacia melanoxylon）為豆科金合歡屬喬木，自然分布于澳大利亞南緯16°～43°的東部沿海地區(qū)[1]，生長快、產(chǎn)量高、輪伐期短、木材優(yōu)良，可作為珍貴樹種發(fā)展。我國引種黑木相思始于20世紀(jì)90年代，其中廣東、福建等地引種較為成功[2-3]。國內(nèi)黑木相思種子少，需從澳大利亞進(jìn)口，且種子繁育分化較大，樹形、抗性、生長量等性狀差異大，不利于大規(guī)模開發(fā)利用。采用組織培養(yǎng)技術(shù)培育黑木相思苗木不僅能有效克服傳統(tǒng)育苗的缺陷，繁育出的無性系苗木還可以保持親本的優(yōu)良性狀，更有利于黑木相思的推廣種植。因此，對黑木相思組培快繁技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，希望能為黑木相思高效組織培養(yǎng)體系的建立和工廠化育苗提供參考。

1 黑木相思組織培養(yǎng)研究現(xiàn)狀

1.1 外植體選擇

黑木相思通過直接器官發(fā)生途徑和間接器官發(fā)生途徑均能成功獲得再生植株。通過直接器官發(fā)生途徑直接誘導(dǎo)叢生芽一般選用種子[4]、帶腋芽莖段[5-6]、根蘗萌條[7]等。采用莖段、根蘗萌條誘導(dǎo)叢生芽遺傳變異小，是較理想的外植體材料。兩者之中，根蘗萌條更能夠保證外植體具有良好的幼態(tài)性，保持母株的優(yōu)良特性，是建立黑木相思快繁體系以及規(guī)模化育苗的理想選擇。通過間接器官發(fā)生途徑先誘導(dǎo)愈傷組織再分化不定芽可采用葉片、葉柄、莖段[8-9]、下胚軸[10]等外植體。以無菌萌芽的葉片、莖段和葉柄誘導(dǎo)愈傷組織的最佳外植體為莖段，誘導(dǎo)率達(dá)93.3%，再分化率為79%，葉柄次之，葉片效果最差[8]。以種子無菌萌發(fā)下胚軸為誘導(dǎo)愈傷組織基本材料，誘導(dǎo)率達(dá)95%，再分化率為44%[10]。表明莖段是間接器官發(fā)生途徑的最佳材料。

1.2 外植體消毒

相思樹種組培外植體消毒一般選用酒精、升汞、次氯酸鈉為消毒劑，以75%酒精與0.1%升汞配合使用最為常見[11-12]。就黑木相思而言，采用75%酒精30～40 s、0.1%升汞8～12 min，消毒效果較好，污染率可控制在20%以下[6，9，13]。

1.3 基本培養(yǎng)基選擇

黑木相思組織培養(yǎng)最常用的基本培養(yǎng)基是MS或改良MS培養(yǎng)基，也有使用WPM、B5、N6等培養(yǎng)基的報道。外植體誘導(dǎo)采用MS、1/2MS、改良MS（降低硝酸銨含量）、WPM作為基本培養(yǎng)基，整體分析影響各無性系腋芽誘導(dǎo)率的因素，得出培養(yǎng)基類型的影響最大，其中改良MS對各無性系誘導(dǎo)率影響最顯著，MS次之，WPM影響最小[9]。增殖培養(yǎng)過程中，通過研究MS、1/2MS、1/4MS、B5、N6和改良MS（去掉有機物）6種基本培養(yǎng)基對黑木相思組培苗增殖的影響，發(fā)現(xiàn)MS培養(yǎng)基是黑木相思繼代增殖培養(yǎng)的最適基本培養(yǎng)基[13]。生根培養(yǎng)研究表明，1/2MS是最適合黑木相思的生根培養(yǎng)基，明顯優(yōu)于MS、1/4MS培養(yǎng)基;蘇秀城[6]、王盼盼[9]、姬明[10]、范秀平[14]、劉麗[15]等采用1/2MS培養(yǎng)基對黑木相思進(jìn)行組織培養(yǎng)，生根率最高，均超過90%。

1.4 植物生長調(diào)節(jié)劑篩選

1.4.1 外植體誘導(dǎo)

黑木相思外植體誘導(dǎo)時細(xì)胞分裂素一般選用6-BA，生長素選用的是NAA或IBA。研究表明，黑木相思帶腋芽莖段在改良MS+6-BA1.5～2.3 mg·L-1

+NAA0.2～0.4 mg·L-1培養(yǎng)基上可誘導(dǎo)出無菌芽，且誘導(dǎo)啟動率達(dá)90%以上[6];在MS+6-BA0.5 mg·L-1

+IBA0.1 mg·L-1培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)率達(dá)95.3%[13]。對于使用植物生長調(diào)節(jié)劑濃度，不同研究者得出的結(jié)果差異較大，還有研究者直接將黑木相思外植體接種在MS+蔗糖20 g·L-1空白培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)率亦達(dá)55.5%[16]，說明黑木相思莖段較容易誘導(dǎo)不定芽，與金合歡屬植物組培研究結(jié)果相符[17]。

1.4.2 繼代增殖

黑木相思繼代增殖過程多選用6-BA，濃度在

0.5 mg·L-1左右，愈傷組織再分化時才需更高濃度的6-BA。此外，也有選擇KT的情況，姬明[10]以種子誘導(dǎo)無菌芽后，增殖培養(yǎng)基細(xì)胞分裂素選用KT，增值系數(shù)亦達(dá)3.0以上。其他植物生長調(diào)節(jié)劑一般在生長素NAA、IBA以及GA3中選擇1～2種，濃度范圍多在0.1～0.3 mg·L-1。相關(guān)研究表明6-BA對黑木相思增殖影響最大，高于NAA、IBA和GA3[15]。

1.4.3 生根培養(yǎng)

黑木相思生根常用的植物生長調(diào)節(jié)劑有IAA、IBA、NAA、ABT。可選取上述植物生長調(diào)節(jié)劑中2～3種，IAA、IBA、NAA 0.2～0.5 mg·L-1，ABT 0.5～1.5 mg·L-1，

并加入少量活性炭改善生根苗質(zhì)量[14]。對于特別難生根的無性系，可嘗試采用兩步生根法，先將組培苗在含有高濃度植物生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基上培養(yǎng)10～15 d，然后再轉(zhuǎn)接于不含植物生長調(diào)節(jié)劑的空白培養(yǎng)基上，促使其生根[9]。

2 黑木相思組織培養(yǎng)中存在的問題及應(yīng)對措施

2.1 污染問題及對策

污染是相思樹種組織培養(yǎng)中常見的問題，原因包括外植體消毒不徹底、器具滅菌不完全、培養(yǎng)基滅菌不徹底、操作不規(guī)范等，黑木相思組培過程中出現(xiàn)的污染多以內(nèi)生菌污染為主。解決方法是：1）選擇性狀優(yōu)良的母本環(huán)割促萌或伐樁促萌或取根蘗促萌，而后選取健康、新鮮、幼嫩的半木質(zhì)化芽條誘導(dǎo);2）根據(jù)材料幼嫩程度選擇最優(yōu)的消毒劑及消毒方式，嚴(yán)格按照操作規(guī)范消毒;3）針對含內(nèi)生菌較多的情況，可在培養(yǎng)基中加適量抗生素培養(yǎng)2～3次;4）生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)污染較多時，要及時做好控制措施，及時重新誘導(dǎo)外植體[11，17]。

2.2 增殖系數(shù)偏低及對策

現(xiàn)階段可用于大規(guī)模生產(chǎn)的黑木相思優(yōu)良無性系不多，且繼代苗增殖系數(shù)相對較低。黑木相思繼代苗叢生性較強，生根接種時，叢芽剪取強度越大越不利于繼代苗后期恢復(fù)，不利于下批生根苗生產(chǎn)。對于增殖系數(shù)較低的無性系，為保證黑木相思生根苗的質(zhì)量、提高生根率，建議采用“繼代兩次、生根一次”的方式生產(chǎn)，以確保繼代苗所需營養(yǎng)充足，葉片展開充分，有利于生根接種及后期生長，通過持續(xù)調(diào)試培養(yǎng)基、增加光照等方式，提高增殖系數(shù)后，再轉(zhuǎn)為正常生產(chǎn)模式。研究中發(fā)現(xiàn)，在自然光下培養(yǎng)的黑木相思繼代苗增殖系數(shù)顯著高于使用日光燈培養(yǎng)的繼代苗，而使用透氣性好的封口材料替換塑料瓶蓋，對提高叢生芽增值系數(shù)能夠起到一定作用[15]。

2.3 光照影響及對策

黑木相思苗對于光照強度和高溫比較敏感，光照較強、溫度30 ℃以上且未做好遮蔭降溫措施會造成繼代苗出現(xiàn)大范圍葉片焦黃、掉落，甚至死亡的情況，造成嚴(yán)重?fù)p失。解決方法：1）培養(yǎng)室溫度保持26 ℃，及時拉開窗簾，避免窗邊繼代苗高溫直曬;2）生根苗煉苗棚，要及時收拉蔭網(wǎng)，最好安裝水簾，將溫度控制在30 ℃以下。

3 黑木相思組織培養(yǎng)展望

3.1 建立生根瓶苗標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系，提高苗木質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)化操作是保證生根瓶苗生長均勻、健壯以及高成活率的必要措施。經(jīng)過試驗摸索，初步確定了黑木相思的生根芽選取、剪切、插苗要求。生產(chǎn)中，生根芽質(zhì)量要求為粗壯、無愈傷、頂芽明顯、頂葉開展、葉片綠色、莖部達(dá)半木質(zhì)化;剪芽部位選擇在節(jié)的下方，生根芽長度要求1.5～2.4 cm;插生根苗芽到培養(yǎng)基時，動作應(yīng)輕快且用力均勻，切口插入培養(yǎng)基深度控制在0.2～0.4 cm。

3.2 加快成果轉(zhuǎn)化，提高良種壯苗產(chǎn)量

黑木相思木材利用價值高，13～15年可主伐;具有根瘤固氮，施氮量遠(yuǎn)小于桉樹;枯落物豐富，改土性能好，是生態(tài)友好型樹種。當(dāng)前，在桉樹主要分布區(qū)，調(diào)減桉樹種植面積的呼聲不斷上升。在這種大背景下，黑木相思將迎來發(fā)展良機。但目前，良種壯苗供應(yīng)不足制約了黑木相思大面積推廣，只要解決黑木相思優(yōu)良無性系大規(guī)模工廠化育苗問題，即可實現(xiàn)黑木相思產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，需要加快成果轉(zhuǎn)化，不斷改進(jìn)育苗技術(shù)，進(jìn)一步提高增殖倍數(shù)、生根率和移栽成活率，縮短培養(yǎng)周期，減少黑木相思組織培養(yǎng)過程中的污染、褐化、玻璃化問題，早日實現(xiàn)其大規(guī)模工廠化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳清，曾炳山，陳考科，等.黑木相思無性系早期選擇[J].廣東林業(yè)科技，2014，30（6）：40-44.

[2] 劉建潮.黑木相思引種栽培技術(shù)及效益分析[J].廣東林業(yè)科技，2012，28（1）：100-103，107.

[3] 陳啟恩.福建東南部黑木相思優(yōu)良家系中期評價[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2013.

[4] 戴智明，梁日高，宗亦臣.黑木相思種子無菌體系建立的初探[J].林業(yè)實用技術(shù)，2012（12）：35-36.

[5] 黃烈健，王鴻，胡峰，等.植物生長調(diào)節(jié)劑對黑木相思優(yōu)樹腋芽增殖及生根的影響[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報，2015，23（6）：669-674.

[6] 蘇秀城.黑木相思組織培養(yǎng)的初步研究[J].福建林業(yè)科技，1999（4）：79-82.

[7] 蘇錦強，張方秋.黑木相思根蘗促萌及組培繁育技術(shù)研究[J].廣東林業(yè)科技，2008（3）：42-45.

[8] 胡峰，施瓊，黃烈健.黑木相思愈傷組織誘導(dǎo)及植株再生[J].植物學(xué)報，2014，49（5）：603-610.

[9] 王盼盼.黑木相思不同優(yōu)良無性系組培快繁技術(shù)比較研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2011.

[10] 姬明.黑木相思離體培養(yǎng)與再生系統(tǒng)的建立[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2006.

[11] 施瓊，黃烈健，胡峰，等.相思樹種組織培養(yǎng)研究進(jìn)展[J].福建林業(yè)科技，2013，40（2）：199-205.

[12] 陳本學(xué)，林思祖，丁國昌，等.相思類樹種外植體繁殖研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2007（4）：127-130.

[13] 林來水.黑木相思優(yōu)良無性系離體培養(yǎng)與快速繁殖技術(shù)研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2008.

[14] 范秀平.黑木相思優(yōu)良無性系組培苗生根技術(shù)及其生根機理[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2010.

[15] 劉麗.不同黑木相思優(yōu)良無性系的組織培養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2010.

[16] 施瓊.三種相思的組織培養(yǎng)技術(shù)研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2014.

[17] 唐佳佳，洑香香，尚旭嵐，等.金合歡屬植物組織培養(yǎng)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2014，27（4）：30-35.

（責(zé)任編輯：趙中正）