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山苦菜试管苗微型根茎繁殖的研究

2013-08-29刘晓霞刘帅杨萌萌杨文新姜长阳

山东科学 2013年4期
关键词:苦菜生长点灰渣

刘晓霞,刘帅,杨萌萌,杨文新,姜长阳

(辽宁师范大学 生命科学学院,辽宁 大连 116081)

山苦菜(Ixeris chinensis)为菊科苦荬菜属多年生草本植物[1-2],因具有重要的食用和药用价值,一直受到人们的高度青睐。尽管山苦菜是一种分布较为广泛、数量较多的植物,但由于人们长期大量的采挖食用,在很多地区已成为濒危植物。为了保护山苦菜的野生资源,满足人们的需求,张卓等[3]对其进行了组织培养及高效再生体系建立的研究,已建立起山苦菜的无性系[4],并且所繁殖的试管苗容易移栽、移植成活。在研究中,张卓等发现在山苦菜的试管苗培养中,经过50 d 的培养,试管苗在瓶内就可以形成根茎,但是,根茎及根茎上不定芽长势较弱,并且没有进行山苦菜根茎繁殖和扦插的研究。在野生的条件下,山苦菜主要是以根和根茎进行繁殖的[5]。为此,本文对山苦菜试管苗的微型根茎繁殖进行了研究,以期获得用根茎繁殖的大量生长旺盛的试管苗,满足人们栽培和保护这种野生植物资源的需要。

1 材料与方法

1.1 材料

5月上旬,在旅顺菜大岭山坡采集生长旺盛的山苦菜,根据张卓[3]的方法,在MS +BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L+ KT 0.5 mg/L培养基上培养出再生芽,之后在1/4MS +IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培养基上培养70 d 左右,从试管苗根部可诱导出5~9 cm 的微型根茎。把这种微型根茎的试管苗作为本研究的试验材料。

1.2 培养条件

培养条件:培养温度21℃、光照强度为2 000 Lx,其余与张卓等的研究相同[3]。

1.3 试验方法

1.3.1 不同培养基支持物对微型根茎培养的影响

把在1/4MS+IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培养基上扩增培养的微型根茎切成具有2 个生长点的茎段后,接种到以琼脂(胨力强度为240 g/cm2,以下简称琼脂)、颗粒状炉灰渣(经过反复洗涤,颗粒为0.1~0.2 cm的炉灰渣,以下简称炉灰渣)和河沙(经过反复洗涤的河沙,以下简称河沙)3 种材料为固体培养基支持物的1/4MS+IAA0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1的培养基上,进行培养基的不同支持物对瓶内微型根茎生根继代扩增培养的影响试验。每次重复试验继代培养4 代,重复3 次,每种培养基接种培养200 个微型根茎段。

1.3.2 不同基质、不同生长点数的微型根茎段对扦插试管苗和增殖倍数的影响

把在以炉灰渣为支持物、在1/4MS+IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培养基上培养的试管苗的微型根茎分别切成,无生长点、具有1 个生长点、具有2 个生长点和具有3 个生长点的4 种不同微型根茎段后,直接扦插到上层为肥沃园土、干净河沙和颗粒状炉灰渣3 种不同基质中,进行不同基质、不同生长点数的微型根茎段对扦插成活率和增殖倍数的影响试验。试验前10 d 保持温度15℃以上、无直射光照、湿度85%左右的环境条件。试验重复2 次,每种基质扦插150 个微型根茎段。

1.3.3 微型根茎扦插苗的移植

把在以炉灰渣为苗床扦插基质扦插成活的微型根茎段试管苗,于5月上旬移植到旅顺菜大岭的山坡上。移植后使其在野生环境生长,进行观察统计。移植2 次,共移植420 株。

2 结果及分析

2.1 不同培养基支持物对微型根茎培养的影响

培养到50 d 时观察统计,第一次试验继代培养4 代的平均结果见表1。在液体培养基上试管苗不能生长,不能形成根茎。在以河沙和琼脂为培养基支持物的培养基上,试管苗的长势较弱,微型根茎平均长度较短。而以炉灰渣为培养基支持物的培养基上,试管苗长势旺盛、微型根茎长、繁殖系数大。观察表明,在以炉灰渣为支持物的培养基上,培养到20 d 时可见试管苗根部开始生长根茎。随后,根茎迅速生长,培养到50 d时,平均每株试管苗可以生长出长8.6 cm 、具有11.4 个生长点的根茎,且根茎的生长点已经开始发芽、外观上生长旺盛。统计分析显示,在这种培养基上,以具有2 个生长点的微型根茎段为材料,每个培养周期(50 d)的繁殖系数为5.1。据以这种繁殖速度计算,以1 株试管苗的微型根茎段为材料进行繁殖,1年至少能繁殖出10 万株试管苗。这种繁殖速度可以满足人们对山苦菜种苗的种质保存和栽培的大量需求。结果证明,采用颗粒状炉灰渣为培养基支持物的1/4MS+IAA0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培养基是山苦菜试管苗微型根茎瓶内繁殖的理想培养基。

表1 不同培养基支持物对微型根茎培养的影响Table 1 Impacts of different medium supports on cultivation of miniature roots

2.2 不同基质、不同生长点数的微型根茎对扦插试管苗和增殖倍数的影响

扦插后12 d,可见大部分根茎段上部发出新芽。表2 显示了扦插后30 d 的统计观察结果:从不同扦插基质看,以炉灰渣为基质的成活率最高,且在这种基质以上具有2 个和3 个生长点的微型根茎段为扦插材料成活的试管苗长势旺盛;从增殖倍数看,以具有3 个生长点的微型根茎段为材料的增殖倍数最小,具有2 个生长点微型根茎段次之,而具有1 个生长点的微型根茎段最大。综合成活率、试管苗长势和增殖倍数3 个方面看,以具有2 个生长点的根茎段为材料的效果最好。以具有2 个生长点的试管苗微型根茎段为材料进行扦插,平均增殖速度为3.8,这种增殖倍数比试管苗移栽提高2.8 倍。结果证明,采用具有2 个生长点的微型根茎段为材料、在炉灰渣为基质的温室苗床上对山苦菜的试管苗微型根茎进行扦插繁殖,是适宜的繁殖方法。

表2 不同基质、不同生长点数的微型根茎对扦插试管苗和增殖速度的影响Table 2 Impacts of different matrix and different quantity growth points of miniature roots on cottage test-tube plantlet and reproduction speed

2.3 微型根茎扦插苗的移植

移植后50 d 统计显示,共成活414 株,成活率为98.6%。观察表明,移植的微型根茎试管苗不仅生长旺盛、当年开花结果,而且保持了山苦菜的植物学性状。

3 讨论

本研究所获得的山苦菜微型根茎试管苗保持了山苦菜的植物学性状,说明采用微型根茎的方法繁殖的山苦菜试管苗,可以作为种质保存的材料,并且这种繁殖方法在进行瓶内繁殖时,1 株试管苗的微型根茎1年能繁殖10 万多株试管苗,而采用具有2 个生长点的微型根茎段进行苗床扦插,繁殖的速度又比试管苗移栽提高了2.8 倍。这证明通过本研究的试管内微型根茎繁殖和苗床微型根茎扦插2 条繁殖途径,1 株山苦菜试管苗微型根茎1年能繁殖出近30 万株试管苗。这种繁殖速度能满足栽培对种苗的大量需要。

在微型根茎试管苗瓶内繁殖试验中,以颗粒状炉灰渣为培养基的支持物取得了较理想的效果。这与颗粒状炉灰渣本身的特点有关。首先,炉灰渣能吸附培养中产生的有害代谢产物,保证了根部进行正常的生命活动;其次,炉灰渣为黑色,吸热性好,能使试管苗根茎处于较高的温度中,促进了根系的萌发和生长。此外,炉灰渣颗粒具有很多微小空隙,有利于空气的流动与储存,能满足根部的生命活动对氧气的需求,也有利于促进根系的生长发育。

[1]中国科学院北京植物所.中国高等植物图鉴(第四册)[M].北京:科学出版社,1975:702.

[2]中国科学院植物志编辑委员会.中国植物志(第76 卷:第一分册)[M].北京:科学出版社,1987:27.

[3]张卓.山苦菜组织培养及高效再生体系建立的研究[D].大连:辽宁师范大学,2011.

[4]张卓,王艳,王晓旭,等.山苦菜嫩茎直接分化无性系建立的研究[J].河北大学学报:自然科学版,2012,32(2):180 -186.

[5]李书心.辽宁植物志(下册)[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1991:620 -621.

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