馬占相思、大葉相思花枝水培初探

張如平,曾炳山,黃烈健

(中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)研究所,廣州 510520)

相思樹(Acacia confusemerr.)為常綠喬木,屬豆科含羞草亞科金合歡屬,抗風性較差,華南地區(qū)臺風頻發(fā),對其生長極為不利,選育速生抗風的相思樹新品種具有重要意義。 馬大雜種相思(Acacia mangium×A.auriculiformis)由于具有其雙親(馬占相思速生和大葉相思抗風)的優(yōu)良特性[1-3],是一種具有極大發(fā)展?jié)摿Φ男聵浞N。 由于馬占相思和大葉相思樹體高大,野外開展人工雜交控制授粉十分困難,嚴重影響相思樹優(yōu)良雜種的選育研究。 室內(nèi)進行花枝離體培養(yǎng),可有效解決控制授粉的難題。

切枝水培已成功應用于楊樹的雜交育種研究[4-6]。 趙蓬暉等[7]建立了提高白榆離體花枝結(jié)果品質(zhì)的培養(yǎng)技術。 黎勇等[8]發(fā)現(xiàn)吊蘭、吉祥草、袖珍椰子在其各自最適宜生長的營養(yǎng)液范圍內(nèi),含有Fe 螯合態(tài)的營養(yǎng)液較利于生長。 肖波等[9]建立了彩葉鳳梨、小葉榕和天竺葵的花枝培養(yǎng)技術。 可見,不同植物的花枝培養(yǎng)條件不同,應根據(jù)研究對象建立其相應的培養(yǎng)技術,以滿足開展室內(nèi)控制授粉等相關研究的需要。

目前,關于相思類樹種的花枝離體培養(yǎng)研究未見報道。 本試驗擬通過對馬占相思和大葉相思花枝進行離體培養(yǎng)研究,獲得最適宜的培養(yǎng)條件,以期為今后開展相思樹雜交控制授粉工作奠定基礎,進而促進相思樹種的雜交選育研究。

1 材料與方法

1.1 供試材料

于開花盛期(馬占相思2019 年9—11 月,大葉相思2019 年8—12 月),在相思樹基地的種子園采集即將開花的馬占相思和大葉相思健壯的枝條,用裝水的桶帶回室內(nèi)用于離體培養(yǎng)試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 花枝處理篩選

試驗于2019 年8 月24 日—10 月9 日進行,大葉相思和馬占相思葉片留取分別為5 片、10 片、15 片(馬占相思每片葉均修剪掉2∕3 葉);花枝大小分為大枝(直徑1.3—1.5 cm,長40—55 cm)和小枝(直徑0.7—1.0 cm,長35—45 cm);培養(yǎng)液分為添加常用的水培營養(yǎng)物質(zhì)——磷酸二氫鉀(1 g∕L)的營養(yǎng)液和清水2 種,均為5 L。 采用室內(nèi)培養(yǎng),隔一星期更換1 次培養(yǎng)液,每兩周從基部短截15—20 mm 枝干。 試驗根據(jù)葉片數(shù)、花枝大小、營養(yǎng)液添加與否設置不同處理(表1),每處理3 個花枝,3 次重復,取平均值進行分析。 另外,在同一棵樹上標記3—5 個花枝作為對照(CK)。 每天觀察拍照,并調(diào)查開花、落花情況。開花率=開花數(shù)∕所有花穗上的花總數(shù)×100%;落花率=落花數(shù)∕所有花穗上的花總數(shù)×100%。

表1 不同花枝處理Table 1 Description of different flower branch treatments

1.2.2 培養(yǎng)液添加磷酸二氫鉀濃度篩選

在花枝處理篩選最佳結(jié)果的基礎上,于2019 年11 月20 日—12 月16 日開展營養(yǎng)液磷酸二氫鉀濃度梯度篩選試驗。 馬占相思和大葉相思均分別設置添加1 g∕L、2 g∕L、3 g∕L、4 g∕L 磷酸二氫鉀4 個處理,每天觀察拍照,調(diào)查每個花枝的開花、落花情況并記錄。 每處理3 個花枝,3 次重復,取平均值進行分析。 開花率和落花率的計算同1.2.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 花枝處理

觀察發(fā)現(xiàn):馬占相思的花枝在清水培養(yǎng)液中均在2—4 d 內(nèi)死亡,在磷酸二氫鉀營養(yǎng)液中可以存活10—11 d。 因此,只對添加磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理的花枝開花情況與室外進行對比。

由圖1 可見,馬占相思開花率在第4 天達到最大并趨于穩(wěn)定;小枝條、15 片葉的處理開花率最低,其次為大枝條、15 片葉的處理;其余4 個處理與對照的開花率基本相同。 落花率在第7—8 天達到最大并趨于穩(wěn)定;小枝條、5 片葉處理的落花率最低,其次為小枝條、10 片葉的處理;大枝條、15 片葉和10 片葉在第9 天開始出現(xiàn)輕度萎蔫,第11 天死亡;其余處理均在第8 天開始出現(xiàn)輕度枯萎,生長時間為10 d。

圖1 馬占相思不同花枝處理的開花情況Fig.1 Flowering of A.mangium of different flower branch treatments

綜合開花、落花及生長時間情況,馬占相思離體花枝培養(yǎng)為小枝條、5 片葉、加營養(yǎng)液的處理最好,其次為大枝條、10 片葉、加營養(yǎng)液和小枝條、10 片葉、加營養(yǎng)液的處理。

大葉相思花枝在清水培養(yǎng)液中以及15 片葉的處理均在3—5 d 內(nèi)死亡,不能滿足相思樹授粉試驗的基本需求,其他處理在磷酸二氫鉀營養(yǎng)液中可以存活11—12 d。 由圖2 可見,大葉相思開花率在第4 天達到最大并趨于穩(wěn)定,并均十分接近100%;落花率在第7—8 天達到最大并趨于穩(wěn)定,大枝條、5 片葉的處理落花率最低,其次為小枝條、10 片葉和大枝條、10 片葉處理。

圖2 大葉相思不同花枝處理的開花情況Fig.2 Flowering of A.auriculiformis of different flower branch treatments

綜合開花、落花及生長時間情況,大葉相思離體花枝培養(yǎng)大枝條、5 片葉、加營養(yǎng)液的處理最好,其次為小枝條、10 片葉、加營養(yǎng)液和大枝條、10 片葉、加營養(yǎng)液的處理。

2.2 培養(yǎng)液添加磷酸二氫鉀濃度篩選

以最佳花枝處理(大枝條、5 片葉)進行馬占相思花枝適宜培養(yǎng)液磷酸二氫鉀添加濃度篩選。 由圖3可見,馬占相思花枝的開花率在第4—5 天達到最大并趨于穩(wěn)定,均接近100%;落花率在第15—17 天達到最大并趨于穩(wěn)定,其中營養(yǎng)液中添加3 g∕L 的磷酸二氫鉀處理落花率最小。 綜合開花和落花情況,添加3 g∕L 磷酸二氫鉀營養(yǎng)液為馬占相思最適宜處理。

圖3 不同濃度磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理對馬占相思花枝開花的影響Fig.3 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.mangium

以最佳花枝處理(小枝條、5 片葉)進行大葉相思花枝適宜培養(yǎng)液磷酸二氫鉀添加濃度篩選。 由圖4可見,大葉相思花枝的開花率在第4—5 天達到最大并趨于穩(wěn)定,除4 g∕L 和3 g∕L 磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理外,其他處理的開花率均接近100%,4 g∕L 處理開花率最小;落花率在第7—9 天達到最大并趨于穩(wěn)定,其中對照的落花率最大,而1 g∕L 處理的落花率最小,其次為4 g∕L 處理。 綜合開花和落花情況,添加1 g∕L磷酸二氫鉀營養(yǎng)液為大葉相思最適宜處理。

圖4 不同濃度磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理對大葉相思花枝開花的影響Fig.4 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.auriculiformis

3 討論

相思樹樹體高大,存在自交不親和現(xiàn)象[10],花朵極小,去雄等操作極其困難,且野外條件復雜多變,很難提高雜交成功率。 室內(nèi)花枝離體培養(yǎng),在一定程度上為人工控制授粉提供了一定便利[11]。 建立適宜的相思花枝離體培養(yǎng)技術,對授粉后花朵采樣以及進行其他方面研究具有重要意義。

不同的花枝處理、營養(yǎng)液濃度均會影響花朵的開放、凋落和生長,因此,篩選出適宜的培養(yǎng)條件,是保證相思樹室內(nèi)雜交授粉成功的重要前提。 每種植物對不同的營養(yǎng)元素有其特定的需求,只有在合適的條件下,植物才能生長良好[12-14]。 本研究表明:不同濃度磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理的落花率存在一定差異;除對照外,馬占相思落花率最大的為3 g∕L 磷酸二氫鉀營養(yǎng)液處理,1 g∕L 處理落花率最小,說明不同培養(yǎng)條件對花枝生長有不同程度的影響,這與趙蓬暉等[7]、肖波等[9]、陳永華等[11]的研究結(jié)果一致。 不同植物,其適宜的營養(yǎng)液濃度也有所不同[15-16]。 本研究表明:馬占相思在1 g∕L 磷酸二氫鉀營養(yǎng)液條件下培養(yǎng)較為適宜,而大葉相思在3 g∕L 處理條件下培養(yǎng)為宜。 因此,對于不同種植物需要篩選其最適濃度,以保證花枝的離體培養(yǎng)獲得成功。

研究還發(fā)現(xiàn),大葉相思和馬占相思在水培4—5 d 后,開花率達到最大,這與前期關于馬占相思[17]和大葉相思[18]開花生物學相關研究結(jié)果一致。 且從生長時間來看,大葉相思最長為12 d,馬占相思可達21 d,此時已肉眼可見果莢,但離種子成熟仍有很長一段時間。 在今后的研究中,應盡量延長生長時間,以達到水培可收獲種子。