活性炭在華北藍盆花離體培養中的應用

鬧干朝魯,王 純,阿拉坦其其格*

(1.內蒙古農業大學園藝與植物保護學院,內蒙古呼和浩特 010019;2.內蒙古大學生命科學學院,內蒙古呼和浩特 010020)

華北藍盆花(ScabiosatschiliensisGrun.)是川續斷科藍盆花屬多年生草本植物,其抗逆性強[1-3],分布較廣[4],是蒙藥藍盆花的主要成分[5],也是一種良好的地被植物[6],目前華北藍盆花的利用仍處于野生狀態,但市場需求日益加大,資源日漸減少,因此人工栽培和組培快繁技術是藍盆花野生資源保護和種苗生產來源的主要措施。關于華北藍盆花的組織培養技術研究較少[7],且其組培苗生根比較困難,研究表明,在培養基中添加一定量的活性炭,不僅能吸附對組培苗生長不利的物質,還可以為植株創造一個適宜于根系生長的黑暗環境[8],并具有抑制褐變[9-10]、促進外植體芽的伸長[11]、增加生根率和根數、使根系生長健壯[12-13]等作用,但研究發現活性炭用量過大時,植株生長發育所需的營養元素被吸附而不利于植株生長[14]。筆者以華北藍盆花莖段為外植體,在MS培養基中添加不同濃度的活性炭進行培養,研究不同濃度的活性炭對華北藍盆花組培苗生長的影響,探究適合華北藍盆花組培苗生長的活性炭濃度,同時篩選煉苗移栽基質種類,為華北藍盆花離體快繁和種苗生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料外植體材料為華北藍盆花當年生帶頂芽的莖段,來源于內蒙古大學園藝植物栽培實驗室。活性炭(粉)由福晨化學試劑有限公司生產。

1.2 試驗方法

1.2.1外植體消毒。外植體在超凈工作臺中,用95%乙醇處理30 s,再用0.1% HgCl2溶液處理1.5 min,最后用無菌水漂洗3～5次后接種在培養基中。

1.2.2活性炭濃度設計。以MS粉+3%蔗糖+0.6%瓊脂為基本培養基(pH 5.9～6.0),添加不同濃度的活性炭(AC),活性炭濃度梯度為0(CK)、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L。制備培養基時調節pH之前添加活性炭,培養基分裝滅菌后培養基凝固前要輕輕搖晃三角瓶,防止活性炭沉淀瓶底或分布不均勻。每個100 mL三角瓶內裝入30～40 mL培養基,每個處理接種10瓶,每瓶接種1株,重復3次。

1.2.3培養條件。組培苗放置于溫度(25±1)℃、光照強度為2 500～3 000 lx、光照時間12 h/d的光電培養箱(SANYO)中進行培養。

1.2.4移栽基質種類與配比。生根培養60 d的華北藍盆花組培苗在室內燈光下放置煉苗7 d。開蓋取出組培苗,洗凈根部培養基后,分別移栽到蛭石、珍珠巖、蛭石+珍珠巖(1∶1)的基質中,先放避光的實驗臺上緩苗7 d,再放置光照培養架上養護,每天噴水,7 d澆透一次水。養護30 d后統計成活率和生長勢。用不同基質移栽30 d后再分別移入營養土、營養土+蛭石(1∶1)、營養土+珍珠巖(1∶1)的培養土中進行上盆管理,30 d后統計成活率和生長勢。

1.3 數據分析每天定時觀察,記錄生根時間,接種35 d后統計根長、根數、株高等,觀察記錄植株生長勢。將試驗數據用Excel 2016軟件整理、作圖,用SPSS 26.0軟件單因素AVONA分析中沃勒-鄧肯分析法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的活性炭對植株生長勢的影響由圖1可知,未添加活性炭時,華北藍盆花組培苗生長速度較慢,植株矮小,葉片淺綠,且莖基部有輕微褐化現象,根短而細。培養基中添加活性炭后,植株褐化現象消失,活性炭濃度在0.5～1.0 g/L時,植株生長勢良好,葉片舒展。活性炭濃度在1.5～2.0 g/L時,生長受抑制,生根率下降。濃度1.0 g/L時,植株地上部分長勢最優。

注:A～E分別為活性炭濃度為0、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L。Note:A-E was 0,0.5,1.0,1.5,2.0 g/L activated carbon.圖1 接種35 d時組培苗生長狀況Fig.1 Growth of tissue culture seedlings at 35 days after inoculation

2.2 不同濃度的活性炭對生根時間的影響由圖2可知,隨著活性炭濃度的升高,生根時間與對照相比均有不同程度的延長。當活性炭濃度為1.0～1.5 g/L時,其生根時間與對照相比有一定差異,較對照組稍延長。當活性炭濃度為2.0 g/L時,平均生根時間為25 d,顯著高于對照(P<0.05)。其他濃度活性炭處理與對照差異不顯著。

注:不同小寫字母表示不同活性炭濃度間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.圖2 活性炭濃度對組培苗生根時間的影響Fig.2 Effect of AC concentration on rooting time of tissue culture seedlings

2.3 不同濃度的活性炭對根長的影響由圖3可知,活性炭對華北藍盆花組培苗根長的影響顯著。當活性炭濃度為0.5 g/L時,其平均根長高于對照組102.41%,但差異不顯著。當活性炭濃度為1.0 g/L時,其平均根長略低于對照,差異不顯著。當活性炭濃度為1.5 g/L時,其根長顯著高于對照(P<0.05),高234.94%。當活性炭濃度為2.0 g/L時,其根長顯著低于對照(P<0.05)。各處理的組培苗平均根長表現為1.5 g/L>0.5 g/L>CK>1.0 g/L>2.0 g/L。

注:不同小寫字母表示不同活性炭濃度間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.圖3 活性炭濃度對組培苗根長的影響Fig.3 Effect of AC concentration on root length of tissue culture seedlings

2.4 不同濃度的活性炭對根數的影響由圖4可知,不同濃度活性炭對華北藍盆花生根數量的影響有一定差異。添加0.5 g/L的活性炭后,平均根數最多,為5.33條。隨著活性炭濃度的升高,生根數量減少,當活性炭濃度為2.0 g/L時,平均根數少于對照組。各處理的組培苗平均根數表現為0.5 g/L>1.5 g/L>1.0 g/L >CK >2.0 g/L。

注:不同小寫字母表示不同活性炭濃度間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.圖4 活性炭濃度對組培苗根數的影響Fig.4 Effect of AC concentration on root number of tissue culture seedlings

2.5 不同濃度的活性炭對株高的影響由圖5可知,華北藍盆花組培苗株高在不同濃度活性炭處理間無顯著差異。隨著活性炭濃度的升高,華北藍盆花組培苗株高有不同程度增加。當添加的活性炭濃度為1.0 g/L時,組培苗平均株高最高,為3.10 cm。各處理的組培苗平均株高表現為1.0 g/L>0.5 g/L>1.5 g/L>2.0 g/L>CK。

2.6 華北藍盆花組培苗移栽基質的篩選

2.6.1不同基質移栽效果。在蛭石、珍珠巖、蛭石+珍珠巖(1∶1)3種不同的移栽基質中,華北藍盆花組培苗的成活率均達100%。其中,采用蛭石移栽的華北藍盆花組培苗植株挺立,葉片舒展,新生葉片較少,根較長且具有較多側根。采用珍珠巖移栽的華北藍盆花組培苗葉色鮮綠至淺綠,基部葉片發黃,新生葉片較少,有枯葉,根長較短但分枝多。采用蛭石+珍珠巖(1∶1)移栽的華北藍盆花組培苗,植株生長速度快,植株挺立,葉色鮮綠,新生葉片較多,有枯葉,根較長但分枝少(圖6)。地上部長勢表現為蛭石+珍珠巖(1∶1)>蛭石>珍珠巖,地下部長勢表現為蛭石>蛭石+珍珠巖(1∶1)>珍珠巖。

注:不同小寫字母表示不同活性炭濃度間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.圖5 活性炭濃度對組培苗株高的影響Fig.5 Effect of AC concentration on plant height of tissue cultured seedlings

注: a.蛭石+珍珠巖(1∶1),b.珍珠巖,c.蛭石;A.移栽7 d時的生長狀況,B.移栽30 d時的生長狀況。Note: a.Vermiculite+perlite (1∶1), b.Perlite, c.Vermiculite;A. Growth status after 7 days of transplantation, B. Growth status after 30 days of transplantation.圖6 不同基質移栽的華北藍盆花組培苗生長勢Fig.6 Growth potential of Scabiosa tschiliensis Grun.transplanted with different substrates

2.6.2不同配方培養土移栽效果。在營養土中移栽的植株成活率最低,為50%,在營養土+蛭石(1∶1)和營養土+珍珠巖(1∶1)的培養土的移栽成活率均為100%。采用營養土+蛭石(1∶1)和營養土+珍珠巖(1∶1)的培養土植株長勢良好,葉色鮮綠,葉片舒展寬大,后期在同等環境下營養土+珍珠巖(1∶1)的植物長勢變弱(圖7)。

3 結論與討論

3.1 活性炭對華北藍盆花組培苗生長的影響在MS培養基中加入不同濃度的活性炭,華北藍盆花組培苗植株挺立,葉片舒展,植株褐化現象消失,總體長勢良好。低濃度的活性炭對華北藍盆花組培苗的生長具有促進作用,但濃度過高抑制植物的生長,組培苗株高呈先增高后下降的趨勢,但總體株高高于對照組,這與何平等[15]、萬林[16]的研究結果相似。

華北藍盆花組培苗生根受活性炭濃度的影響較大,在活性炭濃度為1.5 g/L時根長最長,在活性炭濃度為2.0 g/L時,根長最短。在活性炭濃度為0.5 g/L時組培苗生根數最多,生根率最高,為60%(對照組生根率為50%),在活性炭濃度為2.0 g/L時,根數最少,生根率最低,為30%,因此,隨著活性炭濃度的升高,華北藍盆花組培苗的生根受到抑制,這與劉健暉等[13]、金香花等[14]的研究結果相符合。活性炭的添加對華北藍盆花組培苗的初見根時間有抑制作用,隨著活性炭濃度的升高,生根時間均有不同程度延長。綜合分析,在華北藍盆花組培中最適宜的活性炭濃度為0.5 g/L。

3.2 組培苗移栽基質的篩選在該試驗的6種移栽基質中,除營養土的移栽成活率最低為50%外,其余5種基質的移栽成活率均達100%。由于營養土質地相對容易造成土壤板結,透氣性差,易造成爛根[17],導致移栽成活率下降。加入蛭石和珍珠巖可以有效提高土壤透氣性,保證根系正常生理活動。單獨采用珍珠巖,基質透氣性好但保水能力下降,植株大部分出現葉片發黃及枯葉現象,植株生長速度減慢,根長較短。單獨采用蛭石,基質保水能力較好,地上部植株挺立,但生長速度相對較慢,地下部根長較長。采用蛭石+珍珠巖(1∶1)混合基質,既有合適的疏松度,保證了良好的透氣性,又有一定的保水能力,華北藍盆花組培苗地上部生長速度快,地下部根系健壯,是華北藍盆花組培苗煉苗移栽的適宜基質,這與張可凡等[18]在金錢蒲移栽基質選擇的研究結果相符。采用營養土+蛭石(1∶1)混合基質,保水能力強于營養土+珍珠巖(1∶1),后期植株長勢較好,是華北藍盆花組培苗適宜的盆栽基質。

注:a.營養土,b.營養土+蛭石,c.營養土+珍珠巖;A.移栽當天的生長狀況,B.移栽30 d時的生長狀況,C.移栽90 d時的生長狀況。Note: a. Nutrient soil, b. Nutrient soil+vermiculite, c. Nutrient soil+perlite;A. The growth status on the day of transplantation, B. The growth status at 30 days of transplantation, C. The growth status at 90 days of transplantation.圖7 不同配方培養土移栽的華北藍盆花組培苗生長勢變化Fig.7 Changes of growth potential of Scabiosa tschiliensis Grun.transplanted with different formulations