張瑞姿
(山西省林木育種研究中心,山西 太原 030031)
植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是指由人工合成的、能夠調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的化學(xué)物質(zhì)。在觀賞植物的組織培養(yǎng)中,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是培養(yǎng)基的關(guān)鍵物質(zhì),雖用量極小,但在植物組織培養(yǎng)中起著重要和明顯的調(diào)節(jié)作用。在植物組培的過(guò)程中如果搭配的比例合適,組培才能成功。在植物組培中常用的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑有6芐氨基嘌呤(6-BA),萘乙酸(NAA),吲哚乙酸(IAA),吲哚丁酸(IBA),2,4-D,赤霉素(GA3)等。
在觀賞植物的組織培養(yǎng)中,為避免發(fā)生變異,一般希望盡量少產(chǎn)生愈傷組織,盡快形成不定芽,所以生長(zhǎng)素的用量應(yīng)盡量控制。生長(zhǎng)素一般要與適量的細(xì)胞分裂素配合才能達(dá)到誘導(dǎo)愈傷組織的目的,但在通常情況下,含量過(guò)高,則培養(yǎng)物會(huì)表現(xiàn)旺盛的愈傷組織生長(zhǎng),細(xì)胞團(tuán)比較松散,甚至出現(xiàn)水漬狀和玻璃化,很難再分化出幼苗。相反,生長(zhǎng)素濃度過(guò)低,則表現(xiàn)為愈傷組織生長(zhǎng)緩慢,顏色暗淡,隨培養(yǎng)時(shí)間的增加還會(huì)出現(xiàn)褐化和死亡。
研究發(fā)現(xiàn),生長(zhǎng)素適中時(shí),培養(yǎng)溫度25℃,培養(yǎng)時(shí)間40d時(shí),材料明顯增粗或加厚,切口處有愈傷組織生長(zhǎng),進(jìn)而分化不定芽,分化率達(dá)到70%。過(guò)于緊實(shí)和松散的愈傷組織均不利于分化和成苗。實(shí)驗(yàn)證明,在長(zhǎng)壽花葉片再生體系的研究中,細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的搭配為BA1.0mg/l+NAA0.5mg/l時(shí),誘導(dǎo)葉片形成愈傷組織效果最好。
先暗培養(yǎng)15d,再移至光強(qiáng)2000勒克斯下,設(shè)置3組對(duì)照,研究生長(zhǎng)素種類(lèi)和濃度對(duì)誘導(dǎo)愈傷組織影響。第一組:MS基本培養(yǎng)基;第二組:MS+2,4-D(1-4)mg/l;第三組:MS+NAA(0.5-2.0)mg/l。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不添加任何生長(zhǎng)素的MS空白培養(yǎng)基培養(yǎng)的時(shí)間較長(zhǎng),誘導(dǎo)效果也最差,幾乎為零;單使用2,4-D在1-4mg/l時(shí)均可誘導(dǎo)愈傷組織,且濃度加大,誘導(dǎo)率升高;NAA在(0.5-2.0)mg/l時(shí)可誘導(dǎo)愈傷組織,0.5mg/l時(shí)為最好效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出,生長(zhǎng)素是誘導(dǎo)愈傷組織形成的生長(zhǎng)物質(zhì),2,4-D和NAA用量是決定愈傷組織誘導(dǎo)率的關(guān)鍵因素。
設(shè)定6-BA的濃度一定時(shí),改變NAA的用量,對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),相同的培養(yǎng)時(shí)間40d內(nèi),低濃度NAA在0.5mg/l時(shí),生成極少數(shù)愈傷組織,且愈傷組織生長(zhǎng)緩慢,繼而隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而出現(xiàn)死亡;高濃度NAA4mg/l時(shí),愈傷組織生長(zhǎng)旺盛,比較松散,不分化不定芽,隨著時(shí)間的增加而出現(xiàn)玻璃化;只有NAA在(1-2)mg/l時(shí),才可以從葉片形成結(jié)構(gòu)密實(shí)的愈傷組織,進(jìn)而分化不定芽,60d可獲得秋海棠的組培植株,其增殖率高達(dá)60%。
胚狀體亦稱(chēng)體細(xì)胞胚,指在組織培養(yǎng)過(guò)程中,由植物體細(xì)胞所形成的類(lèi)似于合子胚的結(jié)構(gòu)。它具有根、莖結(jié)構(gòu),能夠一次性形成再生植株。在組織培養(yǎng)過(guò)程中,通過(guò)胚狀體獲得的幼苗已經(jīng)在很多花卉種類(lèi)上廣泛應(yīng)用。在胚狀體發(fā)生過(guò)程中,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)它們的形成是十分重要的,赤霉素、細(xì)胞分裂素等物質(zhì)會(huì)抑制胚狀體的發(fā)生,2,4-D等生長(zhǎng)素對(duì)胚狀體的發(fā)生有很重要的作用。在長(zhǎng)壽花胚狀體的誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中,不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的配比試驗(yàn)結(jié)果顯示,胚性愈傷組織誘導(dǎo)產(chǎn)生胚狀體速度最快,誘導(dǎo)率最高的培養(yǎng)基是MS+BA2.0mg/l+2,4-D(1-4)mg/l時(shí),當(dāng)用培養(yǎng)基MS+BA2.0mg/l+NAA(0.1-0.3)mg/l時(shí),僅有少量的胚狀體產(chǎn)生,或者無(wú)胚狀體產(chǎn)生。
從細(xì)胞學(xué)上來(lái)說(shuō),腋芽的遺傳物質(zhì)十分穩(wěn)定,故用誘導(dǎo)腋芽的方法獲取組培苗,適合于花卉品種的快速繁殖。不定芽是指莖尖、腋芽以外的其他器官或組織上所形成的芽,細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素的濃度搭配決定了誘導(dǎo)腋芽和不定芽質(zhì)量。以月季為例說(shuō)明。
在月季的組培中,用MS為基本培養(yǎng)基,6-BA加入量為(0.5-2.0)mg/l時(shí),實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn),當(dāng)6-BA為0.5mg/l時(shí),腋芽誘導(dǎo)率為21%;6-BA為1.0mg/l時(shí),誘導(dǎo)率為86%;6-BA為1.5mg/l時(shí),誘導(dǎo)率為95%;6-BA為2.0mg/l時(shí),誘導(dǎo)率下降為86%。結(jié)果表明,6-BA用于月季的最佳腋芽誘導(dǎo)濃度為1.50%。
在選擇生長(zhǎng)素時(shí),IAA不穩(wěn)定易分解,最好不用。GA有促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)作用,對(duì)一些長(zhǎng)勢(shì)弱的品種適量加入可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。一般組培進(jìn)行增殖時(shí),最常用的是NAA和IBA,所以就這兩種生長(zhǎng)素對(duì)月季不定芽增殖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),兩者濃度都在(0.05-0.5)mg/l時(shí),結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)濃度在0.05時(shí),用NAA的增殖系數(shù)為2.1時(shí),IBA增殖系數(shù)為2.5,效果不明顯;當(dāng)濃度在0.2時(shí),用NAA的增殖系數(shù)變化不大,而用IBA達(dá)到增殖系數(shù)4.5;當(dāng)濃度提高到0.3時(shí),加入IBA培養(yǎng)基增殖系數(shù)為6.5,且分化出的不定芽健壯,生長(zhǎng)速度快;而當(dāng)濃度達(dá)到0.5時(shí),加入NAA的增殖不明顯,且出現(xiàn)玻璃化現(xiàn)象;而加入IBA的培養(yǎng)物,分化的不定芽矮小,且生長(zhǎng)緩慢。結(jié)果表明,最佳不定芽分化增殖的生長(zhǎng)素濃度為:IBA0.3mg/l。
在進(jìn)行組培生產(chǎn)中,經(jīng)常會(huì)碰到有的種類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)生根或生根率很低,有時(shí)又是平時(shí)生根良好的品種突然長(zhǎng)根不良或長(zhǎng)根時(shí)間延長(zhǎng),無(wú)論何種原因?qū)е碌纳缓茫@些苗木在出瓶后,在過(guò)渡培養(yǎng)中,都很難再長(zhǎng)出新的根系。多數(shù)情況下,這種苗移栽后,不能適應(yīng)外面的環(huán)境條件,很快死亡,導(dǎo)致組培失敗。長(zhǎng)期以來(lái),我們對(duì)生根不良原因分析,除環(huán)境、品種間的差異外,激素種類(lèi)和濃度也是至關(guān)重要的一個(gè)因素。在生產(chǎn)上,從節(jié)減成本角度上講,NAA是最經(jīng)濟(jì)高效的生根激素,多數(shù)花卉要在0.1-1.0mg/l時(shí)培養(yǎng)15d左右就會(huì)生根。生根率不一定隨生長(zhǎng)素的濃度升高而提高,如菊花在NAA1.0mg/l以上時(shí),生根少,且短粗,移栽過(guò)程中極易碰傷根系,死亡率很高;而在0.2mg/l左右時(shí),根系分布均勻,根的數(shù)量及粗細(xì)適中,移栽成活率高。在月季組培中,當(dāng)NAA含量在(0.05-0.1)mg/l時(shí),生根效果好,移栽成活率高。對(duì)于一些單獨(dú)使用NAA不能生根或生根不好的品種,要考慮與IAA、IBA混用。例如,在秋海棠的生根實(shí)驗(yàn)中,NAA含量在0.5mg/l時(shí),再添加適量IBA,才能達(dá)到生根的效果。實(shí)踐證明,若用IAA誘導(dǎo)生根,濃度只能在1.0以下,否則對(duì)生根的促進(jìn)作用不明顯,反而會(huì)急劇降低移栽成活率。
在植物組織培養(yǎng)中,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑用量小,但生理效應(yīng)大,對(duì)植物組培成功與否起決定性作用,基本培養(yǎng)基保證培養(yǎng)物的生存與最低的生理活動(dòng),但只有配合恰當(dāng)?shù)募に?,才能誘導(dǎo)細(xì)胞分裂的啟動(dòng)、愈傷組織的形成和增殖以及芽與根分化等變化。培養(yǎng)物對(duì)激素的需求取決于它本身的激素水平對(duì)激素的敏感性,也因植物種類(lèi)不同而各異。只有經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次探索研究,才能總結(jié)出不同植物的各種規(guī)律,正確合理地應(yīng)用于組織培養(yǎng)中,為植物組培快繁做出貢獻(xiàn)。
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