劉國娟，劉殿紅，王 闖，劉 敏，徐 寧

(聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東聊城 252000)

柱型蘋果在生根培養(yǎng)中的組培特性研究

劉國娟，劉殿紅，王 闖，劉 敏，徐 寧

(聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東聊城 252000)

[目的] 為研究蘋果地上部的生長發(fā)育提供參考。[方法] 以‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型株系莖尖為試材，對2種株系蘋果莖尖進(jìn)行莖尖培養(yǎng)、擴(kuò)繁培養(yǎng)、生根培養(yǎng)，莖尖萌發(fā)培養(yǎng)基為MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，擴(kuò)繁培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，生根培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA，并在適宜條件下移到水培完全營養(yǎng)液中對2種樹型蘋果的根部性狀進(jìn)行了比較。[結(jié)果] 柱型蘋果成活率較高，染菌率較低，增殖系數(shù)高，根的生根率、生長速度、主根長度和側(cè)根數(shù)量均優(yōu)于非柱型蘋果。[結(jié)論] 柱型性狀是蘋果育種上可利用的優(yōu)良性狀之一。

柱型蘋果；生根培養(yǎng)；培養(yǎng)基

蘋果因其生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，供應(yīng)周期長，已成為當(dāng)今世界上栽植最廣泛的落葉果樹[1]。目前，矮化栽培是現(xiàn)代果樹栽培的主要模式。部分發(fā)達(dá)國家矮化蘋果面積已占蘋果栽培總面積的90%以上，而我國矮化蘋果栽培面積尚不足1%，且缺乏優(yōu)良的矮化種質(zhì)資源[2]。柱型蘋果(Columnar apple)是英國東茂林國際園藝研究所Tobutt[3]以威賽克(Wijcik)[4]為材料，其特點(diǎn)為單干直立生長，嫁接在矮化砧木上的植株很少有中長營養(yǎng)枝，節(jié)間短，很少或無側(cè)生延長新梢，既不同于傳統(tǒng)的短枝型也不同于矮化型，表現(xiàn)為柱型的生長特性[5]。柱型蘋果的栽培已成為果樹栽培發(fā)展的新趨勢，我國對柱型蘋果的引種試驗(yàn)正在開展中[6]。

與普通型蘋果相比，柱型蘋果常采用高密度栽植方式，苗木需求量大，傳統(tǒng)的嫁接繁殖方式難以滿足市場的需求，因此建立蘋果苗的組培快繁體系很有必要[7-9]。筆者以‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型株系蘋果莖尖為試驗(yàn)材料，分別進(jìn)行莖尖培養(yǎng)、擴(kuò)繁培養(yǎng)、生根培養(yǎng)并移到水培完全營養(yǎng)液中，對2種樹型蘋果苗的根部性狀進(jìn)行比較分析，比較根部的形態(tài)差異，通過地下部的生理差異分析有助于研究地上部的生長發(fā)育。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型蘋果株系長約30 cm的枝條。MS培養(yǎng)基所用成分均為國家分析純試劑。

1.2 方法

1.2.1培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件。分別配制MS培養(yǎng)基、莖尖培養(yǎng)基、擴(kuò)繁培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基，莖尖萌發(fā)培養(yǎng)基為MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，擴(kuò)繁培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，生根培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA，滅菌溫度121 ℃，滅菌時間1 h。培養(yǎng)條件為：培養(yǎng)溫度為(25±2)℃,光照強(qiáng)度約2 000 lx,日光照時間12 h。

1.2.2莖尖培養(yǎng)。取蘋果枝條，用刀片剝?nèi)?cè)芽和頂芽，將采到的莖尖切成0.5～1.0 cm長，去除大葉，休眠芽先剝除鱗片。將剝好的莖尖放在盛有蒸餾水的小燒杯中，用無菌水沖洗3遍，在75%乙醇中浸漬30 s，用無菌水沖洗3次，再用0.1%次氯酸鈉溶液表面消毒5 min，用無菌水沖洗3次。將清洗好的莖尖置于無菌培養(yǎng)皿的濾紙上，吸取多余水分后進(jìn)行接種。在超凈工作臺中進(jìn)行無菌操作，將滅菌后的莖尖接種到MS培養(yǎng)基上，每瓶接種3個芽。為防止蘋果芽接種到培養(yǎng)基上后發(fā)生褐化，5 d后將芽轉(zhuǎn)接到莖尖培養(yǎng)基中。

將接種好的莖尖置于培養(yǎng)室中進(jìn)行培養(yǎng)，日光照時間12 h，光照強(qiáng)度約2 000 lx，培養(yǎng)溫度為(25±2)℃。

1.2.3擴(kuò)繁培養(yǎng)。將植物生長需要的營養(yǎng)元素和激素配制成擴(kuò)繁培養(yǎng)基，并將培養(yǎng)基分裝到清洗干凈的玻璃瓶中，放入高壓滅菌鍋中，經(jīng)過2 h高壓滅菌后，取出冷卻。

從莖尖培養(yǎng)基中選取生長健壯的組培苗，用自來水沖洗干凈，剪成1～2 cm的小段，然后在超凈工作臺上進(jìn)行表面消毒，用95%乙醇消毒20 min，外植體消毒后用無菌水沖洗3次。

將消毒后的外植體在經(jīng)過消毒的超凈工作臺上，逐段接種到已裝瓶滅菌的擴(kuò)繁培養(yǎng)基中，然后放入培養(yǎng)室培養(yǎng)，日光照時間12 h，光照強(qiáng)度約2 000 lx，培養(yǎng)溫度為(25±2℃)。

1.2.4生根培養(yǎng)。選取擴(kuò)繁培養(yǎng)基中莖長在2 cm以上生長健壯的組培苗，在含有0.5 mg/L IBA的培養(yǎng)基中培養(yǎng)14 d，待根原基或幼根形成后，轉(zhuǎn)移至無植物生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基上，將轉(zhuǎn)移好的培養(yǎng)基在日光照時間12 h、光照強(qiáng)度約2 000 lx、培養(yǎng)溫度為(25±2)℃的培養(yǎng)室中培養(yǎng)。為促進(jìn)生根，將轉(zhuǎn)移好的培養(yǎng)基在培養(yǎng)室中進(jìn)行7 d的暗培養(yǎng)。

1.2.5水培。配制水培完全營養(yǎng)液，選取組培苗中根比較明顯，無污染，生長健壯的幼苗，在室溫下開蓋煉苗3 d，移入水培完全營養(yǎng)液中，用硬紙板固定，觀察并記錄根的生長狀況。

2 結(jié)果與分析

2.1 組培過程中的染菌情況造成組培苗污染的主要污染物包括細(xì)菌和真菌2大類。它們接觸培養(yǎng)基后，生長速度比莖尖要快得多，最終導(dǎo)致莖尖的死亡。造成污染的原因很多，如材料本身帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底或者在操作過程中操作不規(guī)范等。對接種在MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA培養(yǎng)基上2種不同樹型的莖尖培養(yǎng)分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌和真菌對2種樹型蘋果培養(yǎng)基的污染情況相差不大，柱型蘋果萌發(fā)率為40.0%，非柱型蘋果萌發(fā)率為37.0%。

2.2 組培過程中的褐變情況在植物組織培養(yǎng)過程中，組培苗發(fā)生褐變的現(xiàn)象普遍存在。褐變產(chǎn)物不僅使外植體、細(xì)胞、培養(yǎng)基等變褐，而且對許多酶有抑制作用，從而影響培養(yǎng)材料的生長與分化，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致死亡[10]。

該試驗(yàn)中外植體接種后10 h即出現(xiàn)褐變，24 h后十分嚴(yán)重。據(jù)報道，外植體接種后3～4 d立即轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中，可以有效地防治褐變[11]。

2.3 擴(kuò)繁培養(yǎng)基中組培苗的動態(tài)觀察接種在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA擴(kuò)繁培養(yǎng)基上的莖尖于接種后第3天開始轉(zhuǎn)綠。5 d后，芽體明顯膨大；8 d后莖芽生長較快，第20天開始出現(xiàn)叢生芽，25 d后高度達(dá)3.0～4.0 cm。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，柱型蘋果的增殖系數(shù)優(yōu)于非柱型蘋果，柱型蘋果的增殖系數(shù)為5.2，而非柱型蘋果的增殖系數(shù)為4.9。這說明在該條件下柱型株系蘋果苗增殖較快，柱型性狀是蘋果育種上可利用的優(yōu)良性狀之一。

2.4 生根培養(yǎng)基中組培苗的動態(tài)觀察接種在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA生根培養(yǎng)基上的組培苗于接種22 d后開始生根，25 d后生長速度逐漸加快，28 d后開始出現(xiàn)側(cè)根。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，柱型蘋果生根率高于非柱型蘋果。該試驗(yàn)結(jié)果表明，柱型蘋果生根率為24.6%，其主根長，直徑小，開始長出側(cè)根，非柱型蘋果主根短，直徑較柱型蘋果粗，側(cè)根不明顯。由此可見，柱型性狀是組培繁殖體系中的優(yōu)良性狀之一。

2.5 水培中組培苗根的動態(tài)觀察自移入水培完全營養(yǎng)液起，觀察記錄根的生長動態(tài)。從表1可以看出，柱型蘋果的主根比非柱型蘋果長，根系生長速度較非柱型蘋果快，非柱型蘋果主根直徑比柱型蘋果粗，在側(cè)根數(shù)量上開始時二者差異不明顯，隨著培養(yǎng)時間的延長，柱型蘋果側(cè)根數(shù)量明顯增多，但側(cè)根生長細(xì)小，二者差異不明顯。

表1 水培0～28 d后根的生長情況

3 討論與結(jié)論

根系既是吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，也是多種有機(jī)酸、氨基酸和激素的合成場所，其生長發(fā)育與地上部的生長、產(chǎn)量、品質(zhì)的形成有密切關(guān)系。柱型蘋果因其很少發(fā)生側(cè)枝，葉片緊密，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于最大限度截地獲光能，是進(jìn)行高密度栽植的理想樹型。筆者從宏觀方面研究非柱型蘋果和柱型蘋果根在培養(yǎng)基中的生長情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)柱型蘋果率先形成愈傷組織，并在愈傷組織上長出不定根，通過對培養(yǎng)基中根的表型的觀察發(fā)現(xiàn)柱型蘋果在生根率、根的生長速度、根長、側(cè)根數(shù)量等方面均有優(yōu)勢，是進(jìn)行高密度栽植和蘋果育種的寶貴品種資源。

此外，在組織培養(yǎng)過程中組培苗褐化現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。該試驗(yàn)中褐變對接種材料的影響很大，接種后2種樹型蘋果苗均產(chǎn)生嚴(yán)重的褐變現(xiàn)象。這可能是由溫度過高、光照過強(qiáng)、滅菌不當(dāng)造成的。為此，將外植體接種4 d后轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中，褐變可以被有效地控制。外植體的褐變是由于芽體中含有較多的酚類物質(zhì)和丹寧所致，一般初代培養(yǎng)中褐變嚴(yán)重，但是在繼代培養(yǎng)中褐變會明顯減輕。

柱型性狀是一個極為復(fù)雜的綜合性狀[12]，影響蘋果根系生長的因素很多，如生長調(diào)節(jié)劑、pH[13-14]、溫度[15-16]、光照等。該試驗(yàn)中的根系生長研究從一定程度上對于指導(dǎo)株型蘋果的推廣應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義和參考價值。

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Study on the Tissue Culture Characteristics of Columnar Apple Tress in the Rooting Culture

LIU Guo-juan, LIU Dian-hong, WANG Chuang et al

(Liaocheng Vocational and Technical College, Liaocheng, Shandong 252000)

[Objective] The research aimed to provide references for the growth of over-ground parts of apple. [Method] Taking the shoot tips of the columnar and standard apple of ‘Fuji’בTelamon’offsprings as test materials, the shoot tips of columnar and standard apple were used to make the shoot tip culture, propagation culture and the rooting culture. The germination medium of shoot tip was MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，the propagation medium was MS +1.0 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA and the rooting medium was MS +1.0 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA. And they were transferred in the complete hydroponic nutrient solution under the appropriate conditions and the traits of roots of columnar and standard apple trees were compared. [Result] The survival rate, bacterial contamination rate, multiplication coefficient, rooting rate, growth rate, root length and number of lateral roots of columnar apple trees were higher than that of standard apple. [Conclusion] The columnar traits of apple could be used as a fine character in apple breeding.

Columnar apple; Rooting culture; Culture medium

山東省星火計劃項目(2013XH14015)。

劉國娟(1987-)，女，山東聊城人，助教，碩士，從事園藝植物栽培等方面的研究。

2015-08-07

S604+.3

A

0517-6611(2015)28-018-02