熊 琴,付素靜,魯萬貴
(1.銅仁學(xué)院 農(nóng)林工程與規(guī)劃學(xué)院,貴州 銅仁 554300;2.銅仁市萬山區(qū)魚塘侗族苗族鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué),貴州 銅仁 554300;3.銅仁市園林局,貴州 銅仁 554300)
蔥蘭[Zephyranthes candida(Lindl.)Herb.],又叫蔥蓮、玉蓮、白花菖蒲蓮,為石蒜科蔥蘭屬多年生常綠草本植物,植株高20~35 cm,7—11月開花,花期較長(zhǎng)?;ㄇo從葉叢中抽出,高出葉端,頂生一白色花,花徑2~3 cm,花瓣6,果期9—10月[1],原產(chǎn)自南美洲。
蔥蘭株叢低矮、終年常綠、花朵繁多、花期長(zhǎng),是花境、花壇的鑲邊材料,也可用于林下、邊緣或半陰處,作園林地被植物[1]。目前,對(duì)蔥蘭的研究主要集中在病蟲害的防治、抗性[2-4]等方面。蔥蘭主要靠播種和分株繁殖,其種子易掉落,不易采收[1,5],加之分株繁殖的繁殖系數(shù)低,難以規(guī)模化育苗,從而,難以滿足日益增長(zhǎng)的園林綠化需求。組織培養(yǎng)可以快速獲得大量種苗,彌補(bǔ)常規(guī)種子繁殖和分株繁殖繁殖系數(shù)低的缺陷。此外,用種子作為外植體還可獲得無病毒的植株。蔥蘭的組織培養(yǎng),可追溯到1992年,陳揚(yáng)春[6]用鱗片作為外植體建立了蔥蘭的無菌體系,第一次獲得了蔥蘭無菌植株。其后,鄧祖麗穎等[7]分別用葉片、鱗葉和頂芽等作為外植體,建立了高效的再生體系。本研究采用蔥蘭種子作為外植體建立無菌體系,探討其愈傷組織、叢生芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基,旨在保留蔥蘭有性繁殖特征的同時(shí),也可以快速獲得大量健康種苗,從而為蔥蘭大規(guī)模生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo),并為蔥蘭的園林應(yīng)用提供保障。
實(shí)驗(yàn)所用蔥蘭種子采于銅仁學(xué)院,經(jīng)過人工授粉后所得。
1.2.1 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與制作 本試驗(yàn)基本培養(yǎng)基為MS,研究不同濃度的2,4-D、6-BA 和NAA 組合對(duì)蔥蘭愈傷組織及叢生芽的影響,組合設(shè)計(jì)見表1。每種培養(yǎng)基設(shè)置30 個(gè)重復(fù)處理,由于污染造成的重復(fù)數(shù)量不足的培養(yǎng)基補(bǔ)足至30 個(gè)。
表1 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)
1.2.2 外植體的消毒與接種 用流水沖洗蔥蘭種子2 h。在超凈工作臺(tái)上,首先用75%酒精對(duì)種子消毒30 s,然后用無菌水沖洗3~4 次,用無菌濾紙吸干水分,再用含氯1%~2%的次氯酸鈉溶液消毒20 min,最后放入無菌水中漂洗3~4 次,把消毒好的蔥蘭種子放在無菌紙上,吸干水分后接種到培養(yǎng)基。每種培養(yǎng)基接種30 瓶,每瓶?jī)?nèi)接種種子4~5 顆。繼代或叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)每支試管內(nèi)接種1 塊愈傷組織,大小為0.5 cm×0.5 cm。
1.2.3 培養(yǎng)條件與觀察 培養(yǎng)條件為溫度(25±2)℃,光照時(shí)間12 h/d,光照強(qiáng)度3 000 lx。接種后30 d 觀察培養(yǎng)基中蔥蘭的生長(zhǎng)情況并記錄。
各培養(yǎng)基中均添加蔗糖30.0 g/L,瓊脂粉6.5 g/L,pH 值5.8 左右,培養(yǎng)基配制好后在121 ℃下滅菌20 min。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010 整理,SPSS 21.0 進(jìn)行方差分析,Duncan 法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。愈傷組織誘導(dǎo)率、不定芽誘導(dǎo)率、叢生芽增殖系數(shù)的計(jì)算公式如下:
由表2可知,不同濃度激素及其組合對(duì)蔥蘭種子愈傷組織誘導(dǎo)效果存在很大不同。在處理1 培養(yǎng)基中外植體褐化死亡,未生長(zhǎng)出白色愈傷組織。增加2,4-D濃度后在處理2 培養(yǎng)基中只有1 瓶長(zhǎng)出顆粒狀的白色愈傷組織,但30 d 后褐化死亡,其愈傷組織誘導(dǎo)率僅為3.3%,說明2,4-D 對(duì)愈傷組織的誘導(dǎo)有一定的作用,但是單獨(dú)的2,4-D 低濃度處理對(duì)蔥蘭種子愈傷組織誘導(dǎo)作用不明顯,需與其他激素配合使用。
在復(fù)合了6-BA 的處理3 培養(yǎng)基(MS+2,4-D 0.1 mg/L+6-BA 0.1 mg/L) 中長(zhǎng)出了白色愈傷組織,愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)70.0%,且部分愈傷組織上分化出了莖葉,但在繼代培養(yǎng)基中愈傷組織逐漸褐化死亡。同時(shí)增加兩種激素的濃度后,在處理4培養(yǎng)基(MS+2,4-D 0.2 mg/L+6-BA 0.4 mg/L)上誘導(dǎo)出了白色愈傷組織,愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)86.7%,且長(zhǎng)出了綠色的葉子,連續(xù)繼代培養(yǎng)后,雖仍有白色愈傷組織,但一段時(shí)間后逐漸變黃、死亡。在繼續(xù)增加2,4-D 濃度、降低6-BA 濃度的處理5 培養(yǎng)基(MS+2,4-D 0.4 mg/L+6-BA 0.2 mg/L)上長(zhǎng)出白色疏松的愈傷組織(圖1),愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)90.0%,其中部分分化出芽,長(zhǎng)勢(shì)好,繼代培養(yǎng)3 代后,愈傷組織仍具有增殖能力。處理6 培養(yǎng)基中繼續(xù)增加2,4-D 濃度至1.0 mg/L、6-BA 濃度保持不變(MS+2,4-D 1.0 mg/L+6-BA 0.2 mg/L),愈傷組織的誘導(dǎo)率提高至93.3%,愈傷組織白色,部分分化出芽,長(zhǎng)勢(shì)好,但是繼代培養(yǎng)后,白色愈傷組織增殖緩慢。處理7 培養(yǎng)基中保持6-BA 濃度不變,降低2,4-D 濃度至0.1 mg/L 時(shí)(MS+2,4-D 0.1 mg/L+6-BA 0.2 mg/L),能誘導(dǎo)出白色愈傷組織,誘導(dǎo)率為83.3%,但是愈傷組織易褐化,最終死亡。
各培養(yǎng)基對(duì)愈傷組織的誘導(dǎo)率差異顯著,其中處理6 培養(yǎng)基誘導(dǎo)率最高,但愈傷組織繼代培養(yǎng)后增殖緩慢,綜合考慮誘導(dǎo)率及增殖效果,處理5 培養(yǎng)基(MS+2,4-D 0.4 mg/L+6-BA 0.2 mg/L)效果最好。
表2 不同濃度激素及其組合對(duì)蔥蘭種子愈傷組織的誘導(dǎo)結(jié)果
圖1 蔥蘭愈傷組織
不同濃度激素組合對(duì)蔥蘭叢生芽的誘導(dǎo)結(jié)果見表3。在處理8 培養(yǎng)基(MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L)中的部分愈傷組織長(zhǎng)出不定芽,不定芽為淡黃色,誘導(dǎo)率為33.3%,未分化的愈傷組織逐漸褐化;增加6-BA 濃度后,在處理9 培養(yǎng)基(MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L)中的愈傷組織多數(shù)能分化出芽,不定芽為淡黃色或白色,誘導(dǎo)率為66.7%,且生長(zhǎng)狀況較好,后期叢生芽長(zhǎng)成正常的綠色幼苗(圖2)。從叢生芽的增殖系數(shù)來看,處理9 培養(yǎng)基中平均每塊愈傷組織上誘導(dǎo)出芽的數(shù)量也比處理8 培養(yǎng)基增加94.4%。
表3 不同濃度激素組合對(duì)蔥蘭叢生芽的誘導(dǎo)結(jié)果
圖2 蔥蘭幼苗
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,MS+2,4-D 0.1 mg/L 和MS+2,4-D 0.2 mg/L 兩個(gè)處理對(duì)蔥蘭愈傷組織的誘導(dǎo)有一定的促進(jìn)作用,但效果不明顯,當(dāng)復(fù)合了6-BA 后,蔥蘭愈傷組織的誘導(dǎo)效果明顯提高,愈傷組織誘導(dǎo)率提升至70.0%以上。隨著2,4-D 濃度的增加,愈傷組織誘導(dǎo)率逐漸提高,MS+2,4-D 0.4 mg/L+6-BA 0.2 mg/L處理蔥蘭愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)90.0%,愈傷組織白色疏松,部分分化出芽,長(zhǎng)勢(shì)好,繼代培養(yǎng)3 代后,愈傷組織仍具有增殖能力。MS+2,4-D 1.0 mg/L+6-BA 0.2 mg/L 處理蔥蘭愈傷組織誘導(dǎo)率最高,達(dá)93.3%,但其誘導(dǎo)出的愈傷組織繼代培養(yǎng)后失去分裂能力,增生很困難。綜合認(rèn)為,在不考慮激素相互作用的前提下確定2,4-D 的最佳濃度為0.4 mg/L,這與鄧祖麗穎等[7]的研究結(jié)果中2,4-D 適宜濃度1~2 mg/L 相比要低,更顯經(jīng)濟(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:2,4-D 與6-BA 復(fù)合能夠有效地誘導(dǎo)蔥蘭愈傷組織,且部分能夠分化出芽,與鄧祖麗穎等[7]研究認(rèn)為該激素組合不能由愈傷組織上分化出芽的結(jié)論不同,其原因可能與不同的激素濃度組合效果差異有關(guān)。
另外,在處理5 培養(yǎng)基MS+2,4-D 0.4 mg/L+6-BA 0.2 mg/L 中愈傷組織長(zhǎng)勢(shì)最好,長(zhǎng)出了白色的芽,且繼代培養(yǎng)中仍能保持愈傷組織增殖,這與龔雪琴等[8]在同科植物朱頂紅的愈傷組織誘導(dǎo)上的研究結(jié)果很相似,該愈傷組織是否為胚性愈傷組織并未做進(jìn)一步驗(yàn)證,但是,魯嬌嬌等[9]研究證明朱頂紅胚性愈傷組織的誘導(dǎo)需要TDZ 的參與。以上結(jié)果表明,誘導(dǎo)石蒜科植物愈傷組織可以使用激素2,4-D和6-BA 組合,并可通過調(diào)節(jié)二者的比例找到最適合的激素配方。
本研究選用了6-BA 與NAA 的激素組合對(duì)蔥蘭愈傷組織進(jìn)行叢生芽的誘導(dǎo),增加6-BA 濃度能夠提高叢生芽的誘導(dǎo)率,MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L 處理叢生芽誘導(dǎo)率為66.7%,叢生芽的增殖系數(shù)為3.5,這與鄧祖麗穎等[7]對(duì)同種激素組合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近,與劉鐸等[10]對(duì)朱頂紅的研究結(jié)果相近。
本研究認(rèn)為,蔥蘭種子愈傷組織的最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+2,4-D 0.4 mg/L+6-BA 0.2 mg/L,叢生芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L。通過組織培養(yǎng)的方法,可以滿足大規(guī)模園林綠化的需求,也豐富了生物技術(shù)在園林綠化植物上的應(yīng)用。
用蔥蘭的種子作為外植體誘導(dǎo)愈傷組織和叢生芽取得了一定的進(jìn)展,對(duì)蔥蘭大規(guī)模的生產(chǎn)具有一定的參考作用,但外植體的來源還不豐富,對(duì)叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基、胚性愈傷組織的誘導(dǎo)還需進(jìn)一步優(yōu)化,對(duì)不定根的誘導(dǎo)及幼苗的移栽都有待進(jìn)一步研究。