光處理對鐵皮石斛繁殖生長的影響

王雪妮 林蔚 王晶晶 李菁 范正陽 葉曉潔 何碧珠

摘要?以鐵皮石斛原球莖為供試材料，通過誘導原球莖增殖、分化得到培養苗，采用單因素試驗設計探究光照因子（光照時間、光質及光照強度）對鐵皮石斛培養苗再生體系建立、生長情況的影響。結果表明，當培養條件一定時，光照時間為10 h/d鐵皮石斛培養苗的生長情況最好;紅藍光的光質比為1∶1是鐵皮石斛培養苗生長健壯的光質，光照強度2 500 lx為鐵皮石斛培養苗生長適宜強度。

關鍵詞?鐵皮石斛;光照時間;光質;光照強度

中圖分類號?S123文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）17-0049-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.015

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Light Treatment on the Growth of Dendrobium officinale

WANG Xueni1， LIN Wei2，WANG Jingjing1 et al

（1.College of Horticulture， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou，Fujian 350002;2.Forestry College， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002）

Abstract?Using the protocorm of Dendrobium officinale as the test material， the culture seedlings were obtained by inducing the proliferation and differentiation of the protocorm， and the effects of light factors on the establishment and growth of the regeneration system of Dendrobium officinale culture seedlings were investigated by single factor experiment design. The results showed that 10 h/d was the optimum illumination time and that light quality that composed by red light and blue light whose proportion was 1∶1 was the optimum light quality and that 2 500 lx was the optimum illumination intensity.

Key words?Dendrobium officinale;Illumination time;Light quality;Illumination intensity

鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）為蘭科（Orchidaceae）石斛屬（Dendrobium）多年生附生型草本植物，是我國特有的一種名貴藥材[1]，具生津益胃、滋陰清熱、潤肺止咳等功效[2]，以及抗衰老、抗腫瘤、提高人體免疫力的作用[3]。鐵皮石斛多分布于海拔近千米山地的半陰濕巖石上，對生長環境敏感，因其種子小、無胚乳，在自然條件下發芽率極低（低于5%）[4]，即使進行人工授粉成功率也只有30%[5]，加上長期人為采挖，野生鐵皮石斛資源日漸枯竭[6-7]。筆者以鐵皮石斛原球莖為材料，通過原球莖增殖與分化得到所需培養苗，研究不同光照時間、不同光質、不同光照強度對鐵皮石斛培養苗生長的影響，從而為通過控制光照時間、光質、光照強度快速繁育鐵皮石斛進行規模化、產業化生產提供理論支持。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

試驗材料為鐵皮石斛原球莖，由福建農林大學園藝學院設施農業科學與工程實驗室提供。

1.2?試驗方法

1.2.1?原球莖增殖。

將供試的原球莖在無菌條件下切割成直徑0.5 cm的接種團，并轉接到表1的培養基中進行增殖培養，每種培養基接種20瓶，每瓶接種4團，40 d后對原球莖的增殖情況進行統計。

1.2.2?原球莖的分化培養。

將增殖培養基中增殖的原球莖在無菌條件下切割成直徑0.5 cm的接種團，轉接到表2的培養基中進行分化培養，每種培養基接種20瓶，每瓶接種4團，40 d后對原球莖的分化情況進行統計[8-9]。

1.2.3?生根培養。

在分化培養出的無根叢生苗中選取長勢良好、生長狀況相同的小苗，在無菌條件下轉接到表3的培養基中進行生根培養，每種培養基接種20瓶，每瓶接種3棵，60 d后對生根情況進行統計。

1.2.4?移栽。

移栽前要進行煉苗，即將培養瓶放在溫室條件下7～10 d，打開瓶蓋放置1～2 d，從瓶中將根系發達、莖粗壯、株高5 cm的生根苗取出，用清水將根部表面的培養基洗凈，瀝干小苗上的水分至不滴水為止，用1%多菌靈浸泡1 min，移入進口水苔、刨花、進口泥炭土∶珍珠巖為3∶1的3種基質中，每種基質移栽10盆，每盆移栽2株，30 d后對鐵皮石斛移栽成活率進行統計。

1.2.5?不同光照時間對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

采用以1/2 MS為基本培養基，添加KT 1.5 mg/L、蛋白胨1 g/L、馬鈴薯60 g/L、花寶2號0.5 g/L、瓊脂粉6.5 g/L、蔗糖25 g/L、活性炭1.0 g/L、pH 5.7的培養基，經過一段時間的培養后，將長勢良好一致的培養苗接種于增殖培養基中，培養室溫度為（23±2）℃，通風良好，光照強度為2 500 lx，在光照時間為2、6、10、14、18 h條件下進行培養，比較不同光照時間對培養苗生長的影響。將原球莖分化的鐵皮石斛培養苗分成單株，然后選取長勢良好、生長狀況相同的小苗，并將其接種于培養苗生長最適培養基中，每瓶接6株，每個處理接種5瓶，進行培養，60 d后對小苗的生長情況進行觀察，并統計分析數據。

1.2.6?不同光質對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

采用以1/2MS為基本培養基，添加KT 1.5 mg/L、蛋白胨1 g/L、馬鈴薯60 g/L、花寶2號0.5 g/L、瓊脂粉6.5 g/L、蔗糖25 g/L、活性炭1.0 g/L、pH 5.7的培養基，進行一段時間的培養后將長勢良好一致的培養苗接種于培養基中，培養室溫度為（23±2）℃，通風良好，光照強度為2 500 lx，在光質為紅光、藍光、50%紅光+50%藍光、白光條件下進行培養，比較不同光質對培養苗生長的影響。將原球莖分化的鐵皮石斛培養苗分成單株，然后選取長勢良好、生長狀況相同的小苗，并將其接種于培養苗生長最適培養基中，每瓶接6株，每個處理接種5瓶，進行培養，60 d后對小苗的生長情況進行觀察，并統計分析數據。

1.2.7?不同光照強度對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

采用以1/2 MS為基本培養基，添加KT 1.5 mg/L、蛋白胨1 g/L、馬鈴薯60 g/L、花寶2號0.5 g/L、瓊脂粉6.5 g/L、蔗糖25 g/L、活性炭1.0 g/L、pH 5.7的培養基，進行一段時間的培養后將長勢良好一致的培養苗接種于培養基中，培養室溫度為（23±2）℃，通風良好，在光照強度為500、1 500、2 500、3 500、4 500 lx條件下進行培養，比較不同光照強度對培養苗生長的影響。將原球莖分化的鐵皮石斛培養苗分成單株，然后選取長勢良好、生長狀況大致相同的小苗，并將其接種于培養苗生長最適培養基中，每瓶接6株，每個處理接種5瓶，進行培養，60 d后對小苗的生長情況進行觀察，并統計分析。

2?結果與分析

2.1?不同培養基對鐵皮石斛原球莖增殖的影響

鐵皮石斛接種于不同培養基中，40 d后的觀察結果見表4。由表4可知，在原球莖的增殖過程中，各個培養基中原球莖增殖速度不同，且在相同培養基中，不同時段原球莖增殖速度也不同。4組培養基中原球莖均有不同程度的增殖，其中2組增殖程度與原球莖增殖質量最好，表現為3>1>4，因此，培養基為MS+BA 1.0 mg/L+NAA 0.3 mg/L+KT 0.5 mg/L+蛋白胨1 g/L+瓊脂粉6.5 g/L+蔗糖25 g/L+活性炭1.0 g/L時原球莖增殖程度與質量最好;另外，添加附加物如馬鈴薯、香蕉等也能使原球莖有明顯的增大，但添加附加物使得培養過程中污染現象加重。

2.2?不同培養基對鐵皮石斛原球莖分化的影響

將鐵皮石斛接種于不同培養基中，40 d后結果見表5。由表5可知，在原球莖分化過程中，原球莖顏色淡綠色開始加深，基部則為白色透明狀，而后出現膨大，在原球莖頂端有抽生新芽的現象，最后分化成叢生芽。4組培養基中原球莖均有不同程度的分化，其中8組分化程度最高，形成叢生芽狀態最好，其余分化程度為6>7>5，因此，培養基為1/2MS+ BA 3.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+IBA 0.1 mg/L+馬鈴薯60 g/L +瓊脂粉6.5 g/L+蔗糖25 g/L+活性炭1.0 g/L時分化程度最高長勢也最好;另外，適當添加附加物馬鈴薯也在一定程度上促進了原球莖的分化，但不同激素如BA、NAA等也會影響原球莖的分化，濃度過高會使其在分化過程中受到抑制，甚至出現畸形。

2.3?不同培養基對鐵皮石斛誘導生根的影響

將無根叢生苗接種于不同培養基中，60 d后結果見表6。由表6可知，4組培養基均能誘導生根，只是誘導生根程度不同，其中11組誘導生根程度最高，根系狀態最佳，其余誘導生根程度為12>10>9，因此，培養基為1/2MS+IBA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+馬鈴薯60 g/L +瓊脂粉6.5 g/L+蔗糖25 g/L+活性炭1.0 g/L時誘導生根效果最好;另外，添加有機添加物能有效促進生根，其中以馬鈴薯效果最好。

2.4?不同基質對鐵皮石斛移栽成活率的影響

選用的基質為進口水苔、刨花、進口泥炭∶珍珠巖=3∶1，移栽30 d后結果見表7。由表7可知，不同基質對移栽成活率具有很大影響，其中基質為刨花時更利于鐵皮石斛移栽，泥炭∶珍珠巖=3∶1次之，水苔則最低。因此，當基質為刨花時更有利于鐵皮石斛移栽成活。

2.5?不同光照時間對鐵皮石斛培養苗生長的影響

將原球莖分化后長成的試管苗接種在培養苗最適培養基中，分別置于不同光照時間下進行培養，培養60 d后進行統計分析，結果見表8。由表8可知，各處理組鐵皮石斛培養苗的植株形態表現出明顯的差異，通過觀察并統計植株的長勢、叢生苗數、株高及莖粗，并根據其綜合長勢情況，比較不同光照時間對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

從表8可以看出，5個處理的培養苗均有不同程度的生長變化，其中A3處理培養苗總體長勢、株高、莖粗及叢生苗數均優于其他處理，A4組處理次之，其余組的生長變化為A2>A5>A1，因此，綜合比較可以看出光照時間對鐵皮石斛培養苗的植株長勢、叢生苗數、株高有較大的影響。由此可知，當光照時間少于10 h/d時，植物進行光合作用時間較短，所產生的有機物及能量不足以支持正常生命活動，導致植株生長緩慢，顏色變淺，長勢不良;由于植物生長有最適光照時間，當光照時間超過10 h/d時，植物并不會按照理想的軌跡不停地進行光合作用而提高產量，反而會因為過度光照而使植物生長出現一些被抑制的現象，說明光照時間過長不利于植株的生長發育;因此，當光照時間為10 h/d時，鐵皮石斛的植株長勢、叢生苗數、株高、莖粗等綜合指標表現出較好的生長發育狀況。

2.6?不同光質對鐵皮石斛培養苗生長的影響

將原球莖分化后長成的培養苗接種在試管苗最適培養基中，分別置于不同光質條件下進行培養，培養60 d后進行統計分析，發現各處理組鐵皮石斛培養苗的植株形態表現出明顯的差異，通過觀察并統計植株的長勢、叢生苗數、株高及莖粗，并根據其綜合長勢情況，比較不同光質對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

從表9可以看出，不同光質對鐵皮石斛培養苗的植株長勢、叢生苗數、株高、莖粗有較大影響。B1處理的鐵皮石斛培養苗在單一紅光照射下植株的株高能達到最大值;之后隨著藍光比例的逐漸增加，培養苗的株高也隨之減小，然而莖粗隨之增大，植株相對于在單一紅光照射下粗壯一些;B2處理鐵皮石斛培養苗在單一藍光照射下植株株高最小，比B4處理在白光照射下培養苗的株高低;B3處理即紅藍光的光質比為1∶1時，鐵皮石斛培養苗的生長情況最好，植株的綜合指標最高。

2.7?不同光照強度對鐵皮石斛培養苗生長的影響

將原球莖分化后長成的培養苗接種在試管苗最適培養基中，分別置于不同光照強度條件下進行培養，培養60 d后進行統計分析，發現各處理鐵皮石斛培養苗的植株形態表現出明顯的差異，通過觀察并統計植株的長勢、叢生苗數及株高，并根據其綜合長勢情況，比較不同光照強度對鐵皮石斛培養苗生長的影響。

從表10可以看出，C3處理的植株除株高與莖粗比C4組高外，其余生長情況均與C4組處理中的植株差異不明顯，但明顯高于其他3組;C2處理的鐵皮石斛試管苗生長情況與C5處理的植株差異不明顯;C1處理的鐵皮石斛試管苗生長情況最差，因此不同光照強度對鐵皮石斛培養苗的植株長勢、叢生苗數、株高、莖粗有較大影響。當光照強度為500 lx時，植株的生長情況較差，說明光照強度弱時，植株的生長速度緩慢;隨著光照強度的增強，植株生長發育情況逐漸變好，但當光照強度過強時，植株的生長反而受到抑制，說明光照強度過強不利于植株的生長發育;當光照強度為2 500 lx時，鐵皮石斛培養苗的植株長勢、叢生苗數、株高、莖粗等綜合指標表現出較好的生長發育狀況。

3?討論

3.1?不同附加物在鐵皮石斛組織培養中的作用

添加適量的馬鈴薯、香蕉等附加物來促進鐵皮石斛的生長，但并不是所有附加物都能很好地促進其生長。該試驗研究了馬鈴薯、香蕉及蛋白胨對其原球莖增殖與分化的影響，結果表明，蛋白胨與馬鈴薯對原球莖的增殖及分化均有明顯的促進作用，香蕉則對原球莖的生長沒有很明顯的作用，反而會使原球莖產生黃化現象。因此，附加物的種類與附加物的濃度對原球莖生長的影響也不同。

3.2?不同光照條件在鐵皮石斛組織培養中的作用

植物在生長發育過程中受到很多外界環境因子的影響，包括溫度、濕度、光照、通風情況、營養物質等，而在這些環境影響因子中，光照具有重要的地位[10-11]，在光照對植物具體的影響因子中，包括光照時間、光質與光照強度3個因素。該試驗研究了鐵皮石斛培養苗在不同光照時間、光質及光照強度的生長發育情況。由于光照時間影響植物進行光合作用時間，因此光照時間能直接影響植物光合作用，并影響植物生理代謝等生命活動，長時間的光線照射可以對光敏色素進行刺激從而進行信號轉導，通過調節植物相關生理反應對植物生長的影響[12];不同光質對鐵皮石斛培養苗的株高、莖粗、生根、活力狀況等有顯著影響，紅光有利于鐵皮石斛培養苗的生長，當進行單一紅光處理時鐵皮石斛培養苗的株高能達到最大值，藍光有抑制鐵皮石斛培養苗高度生長的作用，但能促進其莖的增粗;光照強度對植株生長情況有較大的影響，包含植株在培養過程中的增殖、器官分化及胚狀體形成等[13]，研究表明，適宜的光照強度可以促進植株在培養過程中的快速生長，并能使其避免受到強光的抑制作用[14];而光照強度過大往往導致鐵皮石斛葉色濃綠，植株矮壯且幼苗的增殖率大[15]。因此，適宜的光照時間、光質、光照強度在鐵皮石斛生長、培養中具有較大的影響。

3.3?污染的原因及解決方法

該試驗中引起污染的主要原因是添加了有機添加物，如馬鈴薯、香蕉、蛋白胨等。在試驗過程中發現，添加有機添加物的培養苗比未添加有機物的培養苗易污染，這是因為加入這些物質后使得培養基在高溫滅菌時不徹底，導致在培養過程中易滋生細菌或是在還沒接種前已經被污染。因此，添加附加物的培養基在進行高溫滅菌時應適當延長高溫滅菌時間，以達到徹底滅菌的效果。另外，在培養過程中一旦發現已被污染的培養瓶應及時撤掉，避免培養瓶間相互污染。

3.4?黃化現象及解決方法

在進行植物組織培養過程中，經常會出現黃化現象，在該試驗中黃化主要發生在原球莖增殖階段，原因是在該階段如果環境通氣不良、光照不足、長時間沒有轉接都會使原球莖發生黃化，另外培養基中的激素配比不當也會使原球莖出現黃化現象。因此，在配制培養基的過程中要準確稱量各種添加物，及時對培養物進行轉接，給予適當光照，加強培養環境的通風狀況，必要時可使用透氣的封口膜代替瓶蓋以改善瓶內的通氣狀況。

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