肖志堅(jiān),紀(jì) 艷,劉德江,吳恒梅,羅志文
(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江佳木斯 154007)
菊花(Chrysanthemum)原產(chǎn)中國(guó),為菊科(Asteraceae)菊屬(Chrysanthemum)的多年生宿根草本植物,是世界著名的四大切花之一,具有極高的觀賞價(jià)值。菊花品種繁多,花色各異,是公園花展和家庭裝飾的主要花卉。目前菊花的繁殖一般采用扦插、分株等傳統(tǒng)方法,以及組織培養(yǎng)、離體快繁、工廠化生產(chǎn)等高新技術(shù),可在短時(shí)期內(nèi)獲得大量菊花種苗。筆者以菊花為材料,從培養(yǎng)基的制備,菊花外植體的選擇、滅菌和接種等方面探討了菊花的組織培養(yǎng)技術(shù),以期為菊花在園藝植物工廠化生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。1 材料與設(shè)備
選取無病毒、無病害、生長(zhǎng)良好的菊花作為組織培養(yǎng)的材料,并準(zhǔn)備制備MS培養(yǎng)基所需的試劑,如乙醇、1 mol/L 的 HCl、1 mol/L 的 NaOH、升汞、瓊脂、6-芐基腺嘌呤(6-BA)、萘乙酸(NAA)及蔗糖等。
菊花組織培養(yǎng)所需的設(shè)施有:培養(yǎng)基制備、滅菌和材料處理室、無菌接種室、組織培養(yǎng)室、種苗移栽培養(yǎng)室、培養(yǎng)架、花木栽培室(棚、陰棚、苗圃)。
菊花組織培養(yǎng)所需的設(shè)備儀器有:超凈工作臺(tái)或簡(jiǎn)易接種箱、高壓滅菌鍋、解剖刀、鑷子、容量瓶、錐形瓶、培養(yǎng)皿、燒杯、封口膜、白線繩、牛皮紙、圓濾紙、解剖剪、天平。
從多次的對(duì)比試驗(yàn)中篩選出下列培養(yǎng)基。
叢生芽誘導(dǎo)最佳培養(yǎng)基:MS+2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA
叢生芽繼代最佳培養(yǎng)基:MS+1 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA
最佳生根培養(yǎng)基:1/2 MS+0.1 mg/L NAA
培養(yǎng)基配制過程為:
MS培養(yǎng)基母液包括:儲(chǔ)備液I(大量元素母液)、儲(chǔ)備液II(微量元素母液)、儲(chǔ)備液III(有機(jī)成分母液)、儲(chǔ)備液IV(鐵鹽母液)及植物激素母液(NAA母液和6-BA母液)。
儲(chǔ)備液I~I(xiàn)II的配制方法為:按照表1的配方將每種試劑先分別溶解,再彼此混合,最后定溶至所需數(shù)量。儲(chǔ)備液IV的配制方法為:取FeSO4·7H2O5 566 mg和 Na2EDTA·2H2O 7 460 mg分別置于450 mL蒸餾水中,加熱攪拌使之溶解,然后將2種溶液混合,再加蒸餾水至1L。
表1 儲(chǔ)備液I~I(xiàn)II的配方
植物激素母液的配制方法為:①0.1 mg/L NAA母液。稱取10 mgNAA,用少量95%乙醇或少量乙酸溶解后,用蒸餾水定溶至100 mL。②10 mg/L 6-BA母液。稱取100 mg 6-BA,用少量1 mol/mL的鹽酸溶解后,用蒸餾水定溶至100 mL。然后根據(jù)所需功能的不同,在MS培養(yǎng)基中加入不同量的NAA和6-BA母液,具體加入量見表2。
最后,將配制的所有母液放入冰箱保存,特別應(yīng)注意將儲(chǔ)備液IV儲(chǔ)存于棕色瓶中。
表2 各功能培養(yǎng)基中植物激素母液加入量 mL
1 L培養(yǎng)基的配制:分別取50 mL儲(chǔ)備液I,5 mL儲(chǔ)備液II,5 mL儲(chǔ)備液III和5 mL儲(chǔ)備液IV,1 mL NAA母液,2 mL 6-BA母液放入1 000 mL的燒杯中;另取1個(gè)燒杯(或不銹鋼鍋)加入700 mL蒸餾水、30 g蔗糖、7 g瓊脂,加熱使瓊脂溶化,再將溶解的瓊脂糖溶液倒入盛有各種母液的燒杯中,用蒸餾水定溶至1 L,混勻后測(cè)pH;用1 mol/L NaOH或1 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH至5.8,最后將培養(yǎng)基分裝到錐形瓶中。
誘導(dǎo)叢生芽和繼代培養(yǎng),取50 mL的錐形瓶,每瓶注入20 mL培養(yǎng)基;生根培養(yǎng)取100 mL錐形瓶,每瓶注入30 mL培養(yǎng)基;分裝后用封口膜和線繩封口。
待滅菌的物品有:培養(yǎng)基、無菌水和裝有濾紙的培養(yǎng)皿。
具體滅菌步驟是:先將蒸餾水裝入1 000 mL錐形瓶的3/4處,用封口膜和牛皮紙兩層封口;再將裝有濾紙的培養(yǎng)皿5個(gè)一包;然后,連同已分裝好的培養(yǎng)基一起放入高壓滅菌鍋內(nèi),在1.2個(gè)大氣壓下滅菌10~15 min,冷卻后備用。注意滅菌時(shí)間不得超過15 min,以免培養(yǎng)基變性。
菊花可再生植株的器官有很多,如莖尖、莖段、側(cè)芽、葉、花序軸、花瓣等。若以快速繁殖為目的,應(yīng)采用莖尖和側(cè)芽,其次是花序軸;若以育種為目的,則應(yīng)采用花瓣;若以脫毒為目的,則必須用莖尖。
菊花的初代培養(yǎng)最好在9月進(jìn)行。以花序軸為材料時(shí),應(yīng)選取具備該品種典型特征的飽滿壯實(shí)的花蕾,最好是含苞待放的花蕾(內(nèi)部無菌)。采摘后應(yīng)做好表面滅菌,以便于無菌條件下剝離出花序軸,進(jìn)而用于接種。
取開花前2~3 d將要開放的菊花花蕾,放入燒杯中,先用自來水沖洗10 min;然后在已滅菌的超凈臺(tái)上,用75%的乙醇浸泡30 s后,用無菌水沖洗2次,再用0.1%的升汞消毒10 min,用無菌水沖洗4~5次;最后放入已滅菌有濾紙的培養(yǎng)皿中,在無菌的條件下,進(jìn)行剝離和接種。
無菌接種前,應(yīng)對(duì)無菌室進(jìn)行全面消毒,包括超凈臺(tái)的滅菌及手的消毒(75%酒精棉消毒)。無菌接種過程應(yīng)在酒精燈控制下進(jìn)行。
具體接種步驟為:花蕾在培養(yǎng)皿中被濾紙吸干后,剝除花序軸外層花被,得到半球形的花序軸,把花序軸切成4塊,每個(gè)錐形瓶放入2塊,正面向上,封口后送進(jìn)組培室。培養(yǎng)室的溫度應(yīng)保持在24~26℃,相對(duì)濕度應(yīng)保持在60%~70%,每天應(yīng)保證12 h的光照,光照強(qiáng)度約為1 500 Lx,也可使用自然光。3 d后外植體膨大,12 d后分化出芽,30 d后芽分化基本停止,當(dāng)芽苗達(dá)2 cm時(shí)即可轉(zhuǎn)瓶進(jìn)行繼代培養(yǎng)。
繼代培養(yǎng)4~5周為1次,增殖倍率均在5~10倍以上,繼代次數(shù)在10次左右芽苗均較理想。繼代5次后,選取一部分芽苗進(jìn)行生根培養(yǎng)和移植栽培,另一部分芽苗繼續(xù)繼代增殖。
通過調(diào)整6-BA濃度控制芽苗的增殖倍率,前幾次繼代時(shí),6-BA濃度可以高一些;接近選用芽苗生根時(shí),6-BA的濃度可以低一些,使芽苗的增殖倍率下降,生長(zhǎng)健壯,以利于生根和移栽。6-BA的添加范圍為0.1~1.5 mg/L。
轉(zhuǎn)接方法為:在無菌條件下,使用2個(gè)50 mL錐形瓶進(jìn)行轉(zhuǎn)接,用酒精燈控制瓶口,防止雜菌進(jìn)入瓶中造成污染;將具有芽苗的錐形瓶打開,用解剖刀或剪刀切取1株芽苗接種至裝有新培養(yǎng)基的錐形瓶中,每瓶接芽苗1株,封口后移至培養(yǎng)室中繼續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)條件與誘導(dǎo)培養(yǎng)時(shí)相同,光照強(qiáng)度可以提高一些。
在增殖培養(yǎng)基中培養(yǎng)30 d,芽苗達(dá)3 cm時(shí),將單株嫩芽切下,插入生根培養(yǎng)基中培養(yǎng)。生根培養(yǎng)使用100 mL的錐形瓶,以利于培養(yǎng)大苗壯苗。生根培養(yǎng)基中不加6-BA,因?yàn)?-BA利于生芽,NAA利于生根。一般培養(yǎng)2周,即可生根;生根培養(yǎng)4周,根長(zhǎng)>1 cm時(shí),出瓶移栽。
移栽前,將芽苗生根的錐形瓶移至種苗移栽培養(yǎng)室內(nèi)煉苗6 d,前3 d將瓶口打開一半,后3 d將瓶口完全打開,以使芽苗逐步適應(yīng)培養(yǎng)室環(huán)境。另外,應(yīng)準(zhǔn)備培養(yǎng)箱和基質(zhì),培養(yǎng)箱長(zhǎng)55 cm,寬37 cm,栽植的株行距為4 cm×6 cm;基質(zhì)的成分為田園土、沙、腐葉及腐熟的豬糞,比例為5︰2︰2︰1,并經(jīng)暴曬消毒;培養(yǎng)室溫度控制在24~26℃,相對(duì)濕度控制在80%左右,適當(dāng)遮陽。
移栽時(shí),用鑷子將小苗輕輕取出,在清水中將依附于小苗根部的培養(yǎng)基洗凈,輕輕栽于培養(yǎng)箱的基質(zhì)中;使用小型營(yíng)養(yǎng)缽,每缽1株,栽后放置于架上培養(yǎng);栽后開始階段覆膜保濕;移栽7 d后,芽苗即可成活;當(dāng)苗長(zhǎng)到一定大小時(shí),根據(jù)生產(chǎn)目的移至棚、室或花圃進(jìn)行栽培管理。
[1]吳殿星,胡繁榮.植物組織培養(yǎng)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2004.
[2]李秀霞,李艷波,岳中輝.植物組織培養(yǎng)[M].哈爾濱:哈爾濱出版社,2002.
[3]建德鋒,趙文若,趙海鋒,等.菊花組織培養(yǎng)技術(shù)研究[J].北方園藝,2007(9):200-201.
[4]郭世榮.花卉無土栽培技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.
[5]陶興魁,張愛民,薛建平,等.亳菊葉片組織培養(yǎng)技術(shù)優(yōu)化的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(32):19671-19672,19691.
[6]宋越冬,馬明建.開放空間下無糖菊花組培苗栽培介質(zhì)的選擇[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(6):1398-1400.
[7]田梅.菊花花蕾的組織培養(yǎng)技術(shù)[J].寧夏農(nóng)林科技,2011,52(7):28.
[8]葉小曲,沈效東,張新寧,等.植物激素對(duì)菊花試管苗快速繁殖的影響[J].寧夏農(nóng)林科技,1999,40(3):32-33.
[9]王麗華,王永清,陳文德,等.菊花組織培養(yǎng)技術(shù)體系研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(8):1416-1417.
[10]牟寧寧.組織培養(yǎng)新技術(shù)在菊花組織培養(yǎng)中的應(yīng)用研究 [D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2007.
[11]劉鵬,劉金,趙艷紅,等.菊花的組織培養(yǎng)、脫毒與快繁技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005(4):410-413.
[12]胡軍榮.菊花的組織培養(yǎng)和快速繁殖[J].花木盆景(花卉園藝),2009(9):10.
[13]邱璐,范樹國(guó),文正山,等.正交試驗(yàn)優(yōu)化菊花組織培養(yǎng)條件[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(1):52-54.
[14]童朝陽.菊花組織培養(yǎng)和快速繁殖[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001(1):28-29.
[15]周惠芬.菊花組織培養(yǎng)和快速繁殖[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2003(6):75.