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君迁子茎段启动培养研究

2020-12-09魏文豪杨雅婷白亚娟魏一杰杨文龙周瑞金

现代园艺 2020年23期
关键词:次氯酸钠外植体活性炭

魏文豪,杨雅婷,白亚娟,魏一杰,杨文龙,周瑞金

(河南科技学院园艺园林学院,河南新乡 453003)

君迁子(Diospyros lotus L.)又称黑枣、软枣、牛奶枣、野柿子、丁香枣,果实药食兼用,具有很高的营养价值[1]。君迁子树势强健,树干挺直,树冠圆整,适应性强,根系发达,寿命长[2],可作为柿树砧木[3]和园林绿化树种。目前君迁子主要以种子繁殖为主,但种子发芽率低(约为37.4%)[4],育苗季节受限,且遗传稳定性差,不能满足苗木市场需求。为了满足生产对君迁子无性系苗木的需要,研究君迁子无性系快繁技术就显得非常必要。目前关于君迁子组织培养方面报道不多[5-8],主要是以休眠芽[7,8]为外植体,但存在表面灭菌困难、初代接种诱导慢、褐化严重、增殖率低等问题,直接影响其在生产中的应用。本研究以君迁子不同时期的芽为外植体,探讨消毒方式和时间、抗褐化剂的添加等对启动培养的影响,旨在为君迁子组培体系的优化和完善提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

外植体取自河南省新乡市森林公园10年生君迁子实生树。

1.2 试验方法

1.2.1 外植体的采集与预处理。在晴天中午剪取当年萌发的健壮枝条,先用自来水冲洗外植体的表面,洗涤剂溶液浸泡20min,并用试管刷刷洗材料表面,自来水冲洗,将枝条剪成单芽茎段后,在超净工作台上对外植体进行灭菌处理。

1.2.2 外植体的灭菌。在超净工作台上,先用75%酒精对外植体进行表面灭菌30s,无菌水冲洗1~2次,再将外植体置于0.1%升汞分别灭菌4min、6min、8min,或1%次氯酸钠分别灭菌10min、12min、15min(灭菌过程中不断振荡),用无菌水冲洗5~6次(每次2min),最后用无菌滤纸吸干外植体表面水分,接种时将茎段(带芽)两端直接接触升汞的部位切掉,剪成1~2cm长,按生长方向插入相应培养基培养。

1.2.3 外植体取材时间和部位。分别在2019年11月、2020年4月各采集休眠芽和萌动芽为外植体,按外植体灭菌所得的最佳消毒方法处理,将外植体接种在相应的培养基上。

1.2.4 培养基处理。以改良的(1/2N)MS+ZT 0.5mg/L+IAA 0.01mg/L为基本培养基,蔗糖30g/L,琼脂7g/L,pH值为6.5。在基本培养基上选取2种不同浓度的抗褐剂:活性炭(0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)(0.5g/L、1.0g/L、2.0g/L);每个处理接种30个,重复3次,每3d观察试验结果,当培养基出现褐化情况时转瓶,培养3个月后统计植株的苗高及增殖系数,并观察其生长势,确定最适生长培养方案,进行防褐化效果的研究。

1.2.5 培养条件。光照时间16h/d,培养温度(25±2)℃,光照强度2000Lx,室内相对湿度控制在75%左右。

1.2.6 统计方法。污染率(%)=(污染个数/接种个数)×100;存活率(%)=(存活个数/接种个数)×100;死亡率(%)=(死亡个数/接种个数)×100;萌芽率(%)=(萌芽的外植体数量/接种的外植体数量)×100;增殖系数=转接得到的外植体数量/原接种的外植体数量;丛生苗率(%)=(产生侧芽的外植体数量/接种的外植体数量)×100。

1.2.7 数据分析。试验结果数据采用Microsoft Excel 2003软件进行作图;用DPS统计软件进行方差分析和Duncan多重比较分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同灭菌剂和灭菌时间对外植体污染率和死亡率的影响

合适的灭菌材料和灭菌时间既能充分灭菌,又不会将外植体杀死。从表1可以看出,使用升汞灭菌时,污染率随灭菌时间的增加而降低,灭菌4min时污染率为34.4%,死亡率为1.1%;当灭菌时间达8min时,污染率下降到7.8%,但同时外植体死亡率增至53.3%。综合分析,灭菌6min较为适宜。而次氯酸钠灭菌10min的效果不佳,其污染率(45.6%)和死亡率(11.1%)都最高,灭菌15min的污染率(24.4%)和死亡率(1.1%)最低,说明1%次氯酸钠灭菌15min最佳。综合比较,升汞灭菌效果优于次氯酸钠,但升汞属于剧毒药品,废液如处理不当,对环境污染严重,建议使用1%次氯酸钠灭菌15min。

表1 不同灭菌剂和灭菌时间对外植体污染率和死亡率影响

2.2 不同外植体对启动培养的影响

以休眠芽和萌动芽为试材,初代启动培养,从表2可以看出,取材时期不同,接种后的外植体萌芽率不同。诱导丛生芽最适宜的取材时期是萌动芽,萌芽率可达71.0%,而休眠芽的萌芽率仅为3.7%,污染率在2个处理之间也存在一定差异,休眠期的芽在芽鳞片包被紧密,灭菌困难,外植体污染相对较严重。休眠芽在培养初期,丛生芽增殖现象并不明显,且容易未萌发后期干枯死亡现象。综合考虑,以萌动芽作为外植体便于操作,利于后期培养。

表2 取材部位对外植体污染率影响

2.3 抗褐化剂对启动培养中外植体生长情况的影响

从表3可知,添加不同浓度的抗褐化剂对外植体生长均有一定调节作用,其中PVP更有利于组培苗的增殖,添加后丛生现象明显;而活性炭对组培苗生长势影响较突出,添加活性炭后组培苗叶片较大,颜色浓绿。活性炭和PVP处理效果显著优于对照,均可有效降低外植体的褐化率,且出现褐化的时间也有所延后。活性炭在0.5g/L时组培苗生长最好,平均苗高4.3cm,但出现丛生现象不多,增殖系数低;1.0g/L时组培苗基本没有褐化现象。培养基中添0.5g/L PVP后,组培苗丛生率最高,平均苗高4.5cm,有利于组培快繁,褐化率26.6%,是最佳的添加浓度。综合比较分析,在启动培养基中添加0.5g/L的PVP最为适宜。

表3 抗褐化剂对外植体生长情况的影响

3 结论与讨论

不同取材时期的外植体其萌芽率和增殖能力存在差异,休眠芽处在休眠阶段,接种后萌发率较低;春季待萌发的饱满腋芽处于芽体萌动期,接种后较容易培养且增殖能力较强。

君迁子在组织培养过程中褐化现象严重,在培养基中加入抗褐化剂可有效降低褐化率。PVP、活性炭是植物组织培养中常用抗褐化剂[9],本试验在培养基中加入PVP可以减轻外植体的褐化,而且长势良好,其中以0.5g/L的添加量效果最好。而活性炭的添加更利于组培苗的伸长生长,抗褐化效果最好,但丛生率相对低。有研究认为,活性炭不仅会吸附培养基中的酚类物质,而且会吸附培养基中的植物生长调节剂及营养物质,从而影响外植体长势[10]。但在本研究中,君迁子在添加活性炭的培养基中长势很好,且在多次继代培养后出现生根现象。

综上所述,君迁子启动培养最佳取材时期在春季芽萌动期,用1%次氯酸钠灭菌15min,培养至添加0.5g/L PVP的(1/2N)MS+ZT 0.5mg/L+IAA 0.01mg/L启动培养基中,成活率最高,启动培养效果最佳。

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