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益智组织培养研究进展

2020-02-21

世界热带农业信息 2020年11期
关键词:丛生外植体基部

本文介绍了益智组织培养的研究现状,包括益智组织培养的外植体筛选、诱导培养、增殖培养、生根培养、炼苗、移栽等,探讨了益智组织培养推广应用的影响因素,并对益智组织培养的发展方向进行了展望。

益智Alpinia oxyphylla Miq.,别名益智仁、益智子,属姜科Zingiberaceae山姜属Alpinia多年生草本植物,是中国四大南药(槟榔、益智仁、砂仁、巴戟天)之一。益智果实益脾胃、理元气、补肾虚滑沥,药用价值极高。益智生长于阴湿林下,广泛分布于海南、广东、广西、福建和云南等地[1]。近年来,林下经济因投资少、产值高、见效快、省劳力等优势成为一种农业新兴产业。益智因喜阴等生长习性成为广东、海南、福建等省份的主要林下经济作物。

传统的益智种子播种育苗技术难以满足种苗需求,而且长期传统育种容易造成益智品质退化、产量降低,甚至品种变异,抗病虫能力降低,导致某些优良品种趋于灭绝[2]。

与传统的繁殖技术相比,植物组织培养技术具有繁殖周期短、成本低及人为可控性高等优点,繁殖系数大,可保留品种优良性状,避免农药及重金属污染等,已成为应用最广泛的育苗技术[3]。

1益智外植体筛选及增殖培养

以益智的块状茎芽、子叶、叶节等不同外植体进行愈伤组织诱导培养,筛选出块状茎芽是良好外植體。

将无菌块茎茎芽接种到1.2MS+6-BA1.0+ NAA0.1的单芽诱导培养基培养。15 d左右块茎茎芽生长,顶端伸长,基部膨大,产生少量愈伤组织;在30 d时观察,块茎茎芽顶端伸长并形成完整单芽,部分侧芽萌发形成完整单芽,块茎茎芽基部明显膨大并伴生少量愈伤组织。朱文丽等[4]对益智块茎茎芽进行了愈伤组织诱导培养,在培养基MS+6-BA3.0+NAA0.1+30 g/L蔗糖+5.8 g/L卡拉胶的培养效果最佳,外植体明显膨大,愈伤组织质地紧密,培养30 d后,愈伤组织可增殖2~3倍。黄梅花等[5]以益智块茎茎芽、子叶、叶节等为试验材料,研究益智组培技术,结果表明块茎芽是良好外植体,见图1。

2外植体消毒

于晴天正午挖取益智未展叶块茎茎芽,去土去根,在块茎茎芽苞片与姜块交界处切断,保持益智湿润并带回实验室;将采集的外植体置于饱和漂白粉溶液中浸泡30 min,用无菌水洗净,转移至0.1%升汞溶液处理15 min,使用无菌水漂洗4次以上,将漂洗干净的外植体进行第二次切割,将块茎茎芽外层苞片剥离,切除接触升汞溶液的部分,从中轴纵切成两半,接种到空白MS培养基。

切下新抽出的块茎茎芽,用清水洗净芽上的杂物,用洗衣粉浸泡20 min后,用清水冲洗。在超净工作台上,按常规方法消毒灭菌,无菌水冲洗4~5次后,切取长约1 cm的牙尖,接种于诱导培养基上。将块茎用清水洗净后放入已经消毒的培养容器内,置于超净工作台上,再用75%乙醇表面消毒1 min,再用0.1%(w/v)氯化汞浸泡消毒10 min,最后用无菌水冲洗3遍,再用无菌滤纸吸干表面水分。

3丛生不定芽诱导培养

将生长状况良好的单芽接种取出,在无菌条件下切除单芽基部愈伤组织,转接至1.2MS+ 6-BA3.0+KT0.6+蔗糖45 g/L的丛生芽诱导培养基上。每30 d转接一代,单芽基部膨大,产生少量不定芽,将原接种单芽纵切为带一半原单芽及部分不定芽的组织块,转移至相同培养基,愈伤组织剔除;转接30 d后,组织块膨大,产生大量不定芽,形成密集的丛生芽。将愈伤组织转接于培养基MS+6-BA6.0+NAA0.1+30 g/L蔗糖+5.8 g/L卡拉胶上,效果最佳,分化的小芽数量多且均匀,形成芽丛。适宜的丛生芽分化培养基是MS+6-BA4 mg/L+5%蔗糖+0.6%卡拉胶+0.05%普罗丹叶面肥,见图2。

4丛生不定芽增殖培养

将获得的密集丛生芽,切割为带3~5不定芽的组织块,接种至丛生芽增殖培养基1.2MS+ 6-BA0.5+KT0.2+蔗糖45 g/L上。在培养过程中,原接种组织块体积迅速增加,不定芽形成1.5~2 cm且生长健壮的丛生芽,丛生芽高速增长的同时,基部形成较多的不定芽,实现迅速增殖,其后每30 d继代转接1次。将芽丛分切成小芽丛,在培养基MS+6-BA6.0+NAA0.1+30 g/L蔗糖+5.8 g/L卡拉胶上进行继代培养,30 d后每个不定芽基部分化出2~3个小芽。每30 d继代1次,2~3代后,不定芽增殖系数可达4~6,见图3。

5壮苗培养

将健壮丛生芽切割为带有3~5个健壮单芽的组织块,接种至壮苗培养基上,该培养基配方为1.2MS+KT0.1+NAA0.1+蔗糖60 g/L。接种后30 d,原接种单芽形成3.0~4.0 cm高度且生长健壮的单芽,基部不定芽生长为1.5~2.5 cm高度且生长健壮的单芽,见图4。

6生根培养

将获得的单芽切割分级,植株高度在3~4 cm的单芽接种生根培养基,植株高度小于3 cm的单芽重新接种至壮苗培养基上。生根培养基配方为1.2MS+NAA0.5 mg/L+IBA0.5+甲哌嗡1.0 mg/L,附加90 g/L蔗糖,活性炭0.05 g。生根苗接种后15 d,单芽基部出现5~8个可见的白色根原突起,后形成粗壮的白色不定根;接种后30 d,不定根萌发侧根,形成完整的根系。将丛生不定芽分切为单芽,接种于培养基1/2MS+NAA0.2+30 g/L蔗糖+5.8 g/L卡拉胶上,1周后抽出不定根,4周后苗高4 cm以上,生根率100%。待苗长至3~4 c m高度时移至生根培养基1/2MS+NAA1 mg/L+6%蔗糖+0.6%卡拉胶+0.25%活性炭+0.1%普罗丹叶面肥上,25 d后即可长成株高6~8 cm,有2~3蓬叶,2~3条根的小苗,生根率100%,根系旺盛,分支多而细长,苗体健壮,见图5。

7生根苗炼苗

将生根苗带瓶置于温室内进行炼苗,炼苗温度25~35℃,在晴天9:00~16:30炼苗棚棚顶遮阳,其余时间遮阳网全开透光,阴雨天全天透光。将瓶苗置于50%荫蔽度的大棚内,炼苗1周。培养30~50 d,根系发达,植株高为6~8 cm的益智瓶苗移到温室,在自然光下闭口炼苗3 d,再置于阴凉通风的大棚内进行开盖炼苗3 d,适时喷水,以提高瓶苗的适应能力,见图6。

8生根苗移栽

移栽完成后使用亮盾1 500倍液喷湿苗木及基质,不浇定根水。移栽后1周,使用喷雾器喷水保湿,在移栽后5 d,喷洒生根水1次,可选择国光根盼(萘乙酸?吲哚丁酸)1 000倍液,移栽后10 d,喷洒杀菌剂1次,可选择25%咪鲜胺乳油800~1 200倍,加入叶面肥。移栽后15 d,进行正常容器苗管理流程,禁止积水,同时避免因干旱导致卷叶甚至死苗。每月使用水溶性复合肥浇灌1次,浓度为0.2%~0.5%,如苗木生长过旺,可喷洒25%丙环唑乳油2 500倍液1次,在抑制过快生长同时可起到良好地防病作用。将小苗取出试管,用清水洗净附着在根系上的培养基,再用0.2%多菌灵浸泡20 min后,栽植在装满营养土(表土∶河沙∶椰糠=2∶2∶1)的营养杯中,浇透定根水后覆盖50%遮荫网。1周左右,小苗恢复生长,以后按照常规育苗方法管理。试管苗移栽成活率100%。将生根苗移出瓶外,用清水洗净根部附着的培养基,放入0.1%多菌灵溶液中浸泡消毒10 min,用清水洗净后移栽到预先消毒处理过的河沙中,河沙用营养杯分装,每杯栽种1株,浇水淋透,适当保湿遮荫。15 d喷施1次营养液,进行常规管理。30 d后组培瓶苗移栽成活率达到90%以上,移栽成活率提高10%。曾武等[6]对益智组培幼态苗进行了分株繁育,育苗时间为8~12月,选择取水方便、地势平坦、不易积水、背风的地方为育苗场,搭建遮光度为75%的简易荫棚;将幼态苗从原育苗穴盘中整丛苗拔出后,抖净根系的轻基质,剪掉约1/2叶片,保持植株高不超过30 cm,将每个侧芽用利刀分别从母株上先后切下来,形成单株的分株苗。每个芽基部都要带有完整的根系,收集起来放入保湿的毛巾包好,及时拿到育苗棚内栽入穴盘中。按照常规方法做好肥水管理、病虫害防治等,见图7。

9培养条件

益智组培苗的诱导、分化和增殖生长不仅需要适宜的培养基,还与温度、光照、等条件有关。在益智组织培养时,温度25℃,光照时间12 h/d,光照强度1 800 lx较好。

10展望

当前,中国依托药用植物资源、气候生态、政策扶持、中药市场、中药文化等优势,大力开发药用植物,产业规模逐年扩大,市场需求旺盛。“四大南药”之一的益智因其经济价值大、市场前景好、效益高等优点受到种植户的欢迎,中国益智种植产业正逐渐壮大。益智组织培养技术的广泛应用,增强了益智育苗的数量和质量,提供了更多优质的无性系种苗,提高了益智产量、品质和市场竞争力,经济效益明显,应用前景十分广阔。

但是,中国益智种质资源混杂,收集保存工作处于初步开展阶段,优良品种选育、鉴定评价指标、制定行业标准等工作还需要完善。若有些益智品种繁育效果不理想,需再次对以上技术进行革新。

参考文献

[1]黄国琦.益智丰产栽培技术[J].广东林业科技,2013,29(2):4-77.

[2]蒙真铖,苏翠,杨曦,等.山药组织培养研究进展[J].热带农业科学,2017,37(7):85-88,94.

[3]冯婷婷,郭九峰,宋天磊,等.药用植物组织培养研究综述[J].安徽农学通報,2019,25(24):23-27.

[4]朱文丽,刘小涛,莫饶,等.益智的组织培养与快速繁殖[J].植物生理学通讯,2005(3):335.

[5]黄梅花,张明俊,谢黎黎.益智组织培养技术研究[J].农业开发与装备,2019(10):114-115.

[6]曾武,黎建伟,林锦容,等.益智组培幼态苗分株繁殖技术[J].热带林业,2019,47(1):10-11.

基金项目:广东省林业科技创新项目(No.2016KJCX008、2019KJCX006)。

[广东茂名市林业科学研究所卜蜜源,林思诚(通讯作者),王祥,冼世庆,刘付月清]

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