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        林木組培工廠化育苗中增殖培養(yǎng)優(yōu)化技術(shù)探討

        2018-04-03 05:40:04滕秀蘭史紹林黑龍江省樺川縣林業(yè)局黑龍江佳木斯54300黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院黑龍江齊齊哈爾6005
        防護林科技 2018年5期
        關(guān)鍵詞:細胞分裂培苗工廠化

        滕秀蘭,史紹林(.黑龍江省樺川縣林業(yè)局,黑龍江 佳木斯 54300;.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院,黑龍江 齊齊哈爾 6005)

        自從組織培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用到林木繁殖領(lǐng)域以來,已有部分樹種通過組培工廠化技術(shù)實現(xiàn)了大規(guī)模繁殖。但是大部分樹種仍然停留在實驗室階段,沒能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,其中最主要的原因在于增殖階段繁殖系數(shù)低,不能實現(xiàn)幾何式成倍的增長。林木組培工廠化生產(chǎn)是個系統(tǒng)工程,若要實現(xiàn)真正的工廠化生產(chǎn),增殖階段的優(yōu)化技術(shù)是重中之重。結(jié)合多個木本植物工廠化生產(chǎn)的經(jīng)驗,探討增殖培養(yǎng)中的優(yōu)化技術(shù)。

        1 基本培養(yǎng)基優(yōu)化

        基本培養(yǎng)基提供植物組織生長的礦物質(zhì)、碳水化合物。林木組培增殖培養(yǎng)中,基本培養(yǎng)基優(yōu)化是最經(jīng)常優(yōu)化的內(nèi)容。MS培養(yǎng)基是在被子植物門林木組織培養(yǎng)中最為常用的培養(yǎng)基。其具有較高的無機鹽濃度,常常在大多數(shù)樹種中應(yīng)用。但是因為樹種不同MS培養(yǎng)基有很多地方需要調(diào)整,筆者在快速繁殖美國紅楓“秋焰”(Acer×freemanii)、“薩摩賽特”(Acerrubrum‘Somerset’)中增加硝酸銨、硫酸鹽含量改良MS培養(yǎng)基,發(fā)現(xiàn)改良MS對不定芽的增殖作用最明顯,增殖倍數(shù)顯著高于培養(yǎng)基MS、WPM和1/2MS等。然而在樺樹類增殖培養(yǎng)中,無機鹽含量較低的WPS或者1/3MS等培養(yǎng)基更有利于不定芽的增殖,如果增加無機鹽的含量很容易導(dǎo)致紫葉白樺(Betulapopulifolia‘Whitespire’× B.‘Crimson Frost’)、垂枝樺(BetulapendulaRoth)等樹種的玻璃化。我們在山新楊(Populusdavidiana×bolleana)組培工廠中利用1/2MS作為基本培養(yǎng)基,用微莖段扦插的方法提高增殖倍數(shù)3~4倍。培養(yǎng)基中Ca2 +濃度對于其試管苗的增殖生長也起到重要作用,其濃度增加可有效抑制玻璃化及莖尖壞死,因此也常常需要通過增添來優(yōu)化。另外增殖培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基優(yōu)化時pH值的影響也應(yīng)該是優(yōu)化的范圍,而且往往容易忽略,大多數(shù)樹種培養(yǎng)基中pH值的范圍在5.8~6.2之間均可,但很多樹種需要優(yōu)化,例如曹增強等[1]通過試驗發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)奶岣吲囵B(yǎng)基pH值(6.0~6.5)會促進藍莓分支組培苗的分支,這樣可以大幅提高增殖倍數(shù)。培養(yǎng)基pH為7.0時,則會促進藍莓組培苗對Fe、Ca和B的吸收,因此需要在增殖培養(yǎng)時不斷調(diào)整,筆者發(fā)現(xiàn)在美國紅楓增殖培養(yǎng)時pH值在5.6時不定芽增殖最佳,增殖倍數(shù)平均可達3.19倍。

        2 不同植物激素種類及配比優(yōu)化

        植物激素是在調(diào)控植物生長發(fā)育過程中具有十分重要且復(fù)雜的生理效應(yīng)[2]。在林木快繁增殖培養(yǎng)中主要應(yīng)用細胞分裂素和生長素調(diào)節(jié)優(yōu)化不定芽的增殖培養(yǎng),細胞分裂素過去常常用6-BA,KT、 ZT等。近年來TDZ和CPPU常常用在增殖培養(yǎng)中,CPPU是一種具有顯著生物活性的細胞分裂素,活性遠高于一般的嘌呤類細胞分裂素[3],它還有獨特的優(yōu)勢在于促進細胞分裂后持續(xù)的促進生長能力。TDZ作為一種有效的形態(tài)發(fā)生調(diào)節(jié)劑,其特點是通過單獨或與其他生長調(diào)節(jié)物質(zhì)共同對植物細胞起作用,并具有相當(dāng)高的活性[4]。植物組培中常用的生長素有IBA、.2,4-D和NAA等,增殖培養(yǎng)的優(yōu)化過程中不但需要添加細胞分裂素和生長素絕對含量,而且要優(yōu)化相對含量,由于植物激素添加含量極微,試驗設(shè)計添加常常是失之毫厘謬以千里。隨著生物統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用,近年來利用二次回歸旋轉(zhuǎn)設(shè)計等能夠較好的篩選植物激素的絕對含量和相對含量[5-6]。同時應(yīng)該考慮連續(xù)多次增殖培養(yǎng)高濃度細胞分裂素的添加會導(dǎo)致組培苗玻璃化的危害。

        3 最佳增殖時間和培養(yǎng)代數(shù)優(yōu)化技術(shù)

        在增殖過程中,不定芽的生長是個曲線生長過程,生長速度從啟動生長—快速生長—緩慢生長的過程,為了實現(xiàn)增殖培養(yǎng)高效的繁殖速度,需要培養(yǎng)過程中細致觀察,在最恰當(dāng)?shù)臅r間進行繼代培養(yǎng)。同時不定芽的來源往往是腋芽或間接的愈傷組織等,繼代培養(yǎng)代數(shù)太短往往繁殖效率低,繼代培養(yǎng)代數(shù)過長往往伴隨玻璃化危害、退化等情況的發(fā)生。

        4 其他優(yōu)化技術(shù)

        其他優(yōu)化技術(shù)主要包括:(1)優(yōu)化接種數(shù)量,控制接種不定芽的密度。 在增殖優(yōu)化過程中很多實踐者發(fā)現(xiàn)不定芽的密度也是需要優(yōu)化的技術(shù),這點往往被理論學(xué)者忽視,筆者發(fā)現(xiàn)為了充分利用培養(yǎng)基、光照和培養(yǎng)空間,在培養(yǎng)容器內(nèi)“品”字形接種不定芽,根據(jù)每次接種樹種的不同和不定芽的大小調(diào)整接種數(shù)量。(2)優(yōu)化培養(yǎng)基的注入量。由于不同的樹種在增殖階段生長速度有差異,增殖時間內(nèi)消耗培養(yǎng)基的含量自然就會有差異,因此為了降低成本需要通過細致入微的觀察調(diào)整優(yōu)化培養(yǎng)基的注入量,有時候也可以考慮重復(fù)使用培養(yǎng)基,筆者在山新楊增殖培養(yǎng)中曾試驗控制培養(yǎng)基的含量,取得了較好的效果。

        參考文獻:

        [1] 曹增強,徐瑩瑩,張寧.不同pH值對藍莓組培苗生長和元素吸收的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,21(2):50-57

        [2] Santner A,Calderon-Villalobos L I A,Estelle M . Plant horm ones are versatile chemical regulators of plant growth[J]. Nat Chem Biol,2009(5): 301-307

        [3] 高金山,邊慶華.細胞分裂素CPPU的研究進展[J].農(nóng)藥,2006,45(3):151-153

        [4] 徐曉峰,黃學(xué)林.TDZ:一種有效的植物生長調(diào)節(jié)劑[J].植物學(xué)通報,2003,20(2):227-237

        [5] 徐位力,羅煥亮,范恩友,等. 二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計對馬占相思組培增殖培養(yǎng)基的優(yōu)化[J]. 廣西植物,2002,22(6):517 -520

        [6] 萬穎麗,王長偉,劉君.二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計在文心蘭組培快繁技術(shù)中的應(yīng)用[J].2009(8):122-127

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