紅掌品種‘大哥大’組培苗水培體系的建立

吳筱林,由翠榮,龔雪琴,郭善利

(煙臺大學生命科學學院,山東 煙臺 264005)

紅掌(AnthuriumandraeanumL.)為天南星科花燭屬多年生常綠草本植物,原產于南美洲熱帶,在歐洲、亞洲、非洲皆有廣泛栽培,為國內外花卉生產中需求量較大的中高檔盆栽花卉。紅掌的栽培主要有基質栽培和水培兩種形式[1-3],相對于大量的紅掌繁殖技術方面的研究, 對其水培技術的研究仍比較少[4], 且目前仍沒有一套針對水培紅掌的標準化技術體系建立,這在很大程度上影響著紅掌水培技術的推廣。

水培的主要技術特點是采用營養液代替土壤進行植物培植[5]。我國水培花卉研究成果主要集中在營養液的篩選配比以及水培花卉的根系誘導馴化、生理生化特性、病害防治、水培根系形態解剖結構研究等方面[5-12]。本試驗采用單因素試驗探究營養液離子濃度、生長素種類與濃度、營養液更換時間及培養溫度等因素對紅掌品種‘大哥大’生長的影響,旨在探索最適‘大哥大’生長發育的水培培養條件,并為紅掌水培技術的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及預處理

采用‘大哥大’組培苗(株高2.0～3.0 cm、長有5～6片葉子及3～5條1 cm以上的根系)為試驗材料,基本培養基組成為改良的1/2MS+20 g/L葡萄糖+100 mg/L肌醇+100 mg/L乳蛋白+5.5 g/L瓊脂,pH 5.8 ～6.0。接種后先在組培瓶中密閉無菌條件下生長30 d,30 d后開蓋繼續培養2個月再用于以下試驗,期間每兩周更換一次營養液并流水沖洗根部(篩選營養液更換時間試驗除外)。再培養3個月后統計分析試驗結果。

試驗均采用改良的MS營養液,僅含有MS中的無機鹽離子,即大量元素(Ⅰa和Ⅰb)、微量元素(Ⅱ和Ⅲ)和鐵鹽成分(Ⅳ)。

1.2 試驗方法

1.2.1 最適營養液的篩選 營養液MS離子濃度的篩選:設置改良營養液的離子濃度為1/2MS、 1/4MS、 1/8MS、 1/10MS,每瓶營養液接種3株,每組處理5個重復,25±1 ℃下光照培養(16/8 h,2000 lx),3次平行試驗。

生長素種類與濃度的篩選:以改良的1/10MS為基本營養液,同時營養液中添加不同質量濃度的NAA(0.1、0.3、0.5 mg/L)或IBA(0.1、0.3、0.5 mg/L),并以改良的1/10MS基本營養液作為對照。每組處理5個重復,3次平行試驗。

1.2.2 最適營養液更換周期的篩選 設置更換營養液的間隔時間分別為7 d(只更換營養液)、14 d(只更換營養液)、21 d(只更換營養液)、7 d(營養液和純凈水交替更換)、7 d(純凈水對照組),分別標記為O、P、Q、R、CK。煉苗馴化期為30 d,用塑料膜罩住保濕,不加營養液,每7 d更換一次純凈水。煉苗馴化結束后每7 d更換一次營養液。水培苗每次更換營養液時均要沖洗根部和水培容器。每組處理5個重復,3次平行試驗。

1.2.3 最適培養溫度的篩選 將材料種于改良的1/10MS的營養液中,每瓶接種3株。將接種好的組培苗培養于不同溫度(22、25、28、30 ℃)的光照培養箱中,光照強度均采用16/8 h,2000 lx,每組處理5個重復,3次平行試驗。

1.3 統計學方法

2 結果與分析

2.1 不同MS離子濃度及不同生長素配比對組培苗水培生長的影響

2.1.1 不同MS離子濃度營養液對組培苗水培生長的影響 不同MS離子濃度營養液培養植株會影響植株成活率。由表1可知,1/8MS 和1/10MS在成活率指標上最高,成活率可達98%以上;其次為1/4MS,最差的是1/2MS和對照組(純凈水),成活率僅達66%。

表1 不同MS離子濃度營養液對組培苗生長的影響

以葉片增長數為指標,1/8MS 和1/10MS最高,二者間的差異無統計學意義;其次為1/4MS、1/2MS和對照組(純凈水),其濃度間的差異無統計學意義。在株高增長高度上,最高為1/10MS,其次為1/8MS,二者間的差異無統計學意義;盡管1/4MS和對照組(純凈水)在株高增長高度上高于1/8MS,但三者間的差異也無統計學意義。在新增根數上,不同濃度間的差異具有統計學意義。1/10MS和1/8MS根數增長量最高;其次為對照組(純凈水);1/4MS與對照組(純凈水)間的差異具有統計學意義,而根數增長量最低為1/2MS,與其他濃度比較,差異均具有統計學意義。

綜合以上4個指標分析結果顯示,1/8MS 和1/10MS生長指標最高,二者間的差異無統計學意義;其次為1/4MS和對照組(純凈水),最差的是1/2MS。本試驗選用1/10MS作為后續試驗營養液的最適離子濃度。

2.1.2 不同生長素種類與濃度對組培苗水培生長的影響 由表2可知,各組處理的組培苗成活率均為100%。以葉片增長數及植株增長高度為指標,不加任何生長素的1/10MS 營養液的增長量最高,均可達添加NAA或IBA處理的1.3倍左右,而添加NAA或IBA的處理間的差異無統計學意義。在新增根數上,最佳處理是添加(0.1～0.3)mg/L的NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA,新增長根數為7條左右;盡管不加任何生長素的1/10MS 營養液和0.5 mg/L NAA新增長根數與其他處理之間的差異有統計學意義,但根數增長也可以達到6條左右。

表2 不同生長素濃度對組培苗生長的影響

綜合以上4個指標分析結果顯示,除(0.1～0.3)mg/L NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA 在新增根數有一定促進作用,在成活率指標上無顯著影響外,在其他指標上不加任何生長素1/10MS 營養液均顯著高于添加生長素的處理。因此,不加任何生長素的改良的1/10MS 營養液是‘大哥大’水培組培苗的最佳營養液。

2.2 不同營養液更換周期對組培苗水培生長的影響

由表3試驗結果表明,營養液不同更換周期對組培苗水培的生長有影響。在生長指標上,營養液不同更換時間對水培組培苗生長的影響的差異無統計學意義。各處理的組培苗成活率均為100%,植株高度和新生葉片均有良好的增長;而在葉面積增量上,每7 d更換一次營養液的處理葉面積增長可達到2.91 cm2,每14d更換一次葉面積增長可達到2.68 cm2,兩處理之間結果的差異無統計學意義,與其他處理之間結果的差異有統計學意義。因此,采用每7 d～14 d更換一次營養液的方式都適宜組培苗水培生長,為節約試驗成本,本試驗最終采用每14 d更換一次營養液。

表3 營養液不同更換周期對組培苗生長的影響

2.3 不同培養溫度對組培苗水培培養的影響

由表4試驗結果可以看出,不同培養溫度對‘大哥大’水培組培苗生長的影響的差異有統計學意義。溫度在25 ℃和28 ℃時成活率最高,可達97%以上；而溫度達到30 ℃,植株成活率為0。在25 ℃水平處理下的組培苗的各項生長指標增量最高,其次為28 ℃和22 ℃。綜合分析,本試驗中組培苗的最適培養溫度為25 ℃。

表4 不同溫度對組培苗生長的影響

3 討 論

3.1 營養液離子濃度及生長素配比對組培苗水培生長的影響

3.1.1 營養液離子濃度對組培苗水培生長的影響 MS營養液是組織培養試驗中常用的,包含了植物生長所需的大量元素及微量元素,植物種類不同,所需最適生長離子濃度條件不同。以往研究探討了不同營養液種類對紅掌生長發育的影響[13],未曾研究最適紅掌生長發育的MS 營養液濃度。本研究通過試驗篩選,得到最適的離子濃度為1/10MS,離子濃度過高則會形成高滲透壓,導致植株成活率降低并生長緩慢。

3.1.2 生長素種類與濃度對組培苗水培生長的影響 在促進不定根形成方面,生長素起著關鍵作用[14]：IBA 能促進植物主根生長并提高植株的成活率,在一定濃度下具有光穩定性[15]；NAA 可以促進植株生根尤其是不定根的形成。劉武等[13]采用不同濃度的IBA處理誘導水生根系并篩選出了IBA最佳誘導濃度。研究結果表明,紅掌的生根誘導所需IBA濃度較低,0～50 mg/L的IBA均能使其生根,高濃度的IBA會造成毒害作用。岑益群等[16]試驗結果表明誘導紅掌生根的最佳NAA濃度為0.1 mg/L,張云開等[17]也證明了NAA在植物生根培養中的作用。本研究發現,IBA和NAA可以促進組培苗根的生成,但與不添加任何生長素處理下組培苗的生根情況差異不顯著,且其新生葉片增量與植株高度增量反而低于沒有添加生長素的處理,這一結果與岑益群等[16]、張云開等[17]的研究結果不一致,其原因可能與紅掌品種有關。這說明生長素濃度應根據植物的特性研究選擇。

3.2 營養液更換周期對組培苗水培生長的影響

更換營養液能夠給水培花卉補充養分,增加營養液中的溶氧量,防止根系腐爛。換液周期短有利于花卉的生長,但是換液周期長能夠節約營養液和培養時間[18]。在用營養液誘導紅掌生根時,黃虹心[19]指出,換水頻率是影響紅掌水培根系生長的重要因素,其研究結果表明,上瓶定植觀賞時仍需每隔5～10 d換液1次并清洗瓶壁,才能使根系生長良好,若換水的間隔時間拉長,則會出現水生根腐爛的情況。本試驗結果表明,營養液最適更換時期為7 d～14 d,與黃虹心試驗結果有一致性,若更換營養液的間隔時間拉長或營養液與純凈水交替更換時,植株新增葉片數、增長高度及新增葉面積等指標均有所下降。因此,適宜的營養液更換周期既可以保證植株在生長過程中得到充足的物質和能量供應,又可以避免更換時間過長對植株帶來的負面影響。

3.3 培養溫度對組培苗水培培養的影響

植物的生長發育需要適宜的溫度,本試驗確立了最適‘大哥大’組培苗水培生長的溫度為25 ℃,這與羅珍珍等[20]對‘Alabama’品種紅掌組培苗生長的最適培養條件的研究得出的結論基本一致。試驗發現,培養溫度過低時其生長增量明顯降低,而培養溫度過高時,植株出現死亡現象,這說明紅掌雖是熱帶花卉,喜溫,但培養溫度也需控制在適宜范圍內,不宜過高。只要在適宜的溫度、光照的條件下,及時補充植物生長發育所需要的營養物質,植物就可以在水培的高濕缺氧的環境中正常生長。

4 小 結

在實驗室條件下,適宜紅掌品種‘大哥大’組培苗生長的最適水培條件為:不加生長素的改良1/10MS營養液，營養液更換時間7～14 d，培養溫度25 ℃。經過11～12個月的生長,成功獲得‘大哥大’水培開花植株,株高約25～30 cm;17～18個月的生長后,株高達40～50 cm,每雙株開花3～7朵。本研究為建立水培紅掌的標準化技術體系提供了參考數據。