周 巧, 羅甜甜, 李澤云, 趙合明, 秦 源, 程 焱

(1.福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院； 2.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院； 3. 福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)院,福建 福州 350002)

堿蓬(Suaedaglauca)是莧科一年生草本植物，多生長于海濱、荒地和含鹽堿量高的地帶，能耐受高達(dá)600 mol·L-1NaCl的鹽度[1]，是典型的鹽地植物，近年已逐漸成為抗鹽研究的模式植物。我國是鹽堿地災(zāi)害大國[2-4]，對鹽堿地的開發(fā)利用是我國農(nóng)業(yè)科研工作者面臨的重大難題。在鹽堿地上種植堿蓬可以顯著降低土壤的鹽分。因此，堿蓬具有重要的生物學(xué)價(jià)值，相關(guān)研究也逐漸受到重視。此外，堿蓬嫩苗味道鮮美、營養(yǎng)豐富，富含脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維、礦物質(zhì)、微量元素和多種維生素，許多營養(yǎng)指標(biāo)高于螺旋藻[5-6]，具有開發(fā)為新型蔬菜的可能。堿蓬種子含油量達(dá)24.39%。其中，不飽和脂肪酸含量為88.65%，尤其是亞油酸含量較高(56.94%)，具有較高的食用價(jià)值[7]。

野生堿蓬主要依靠種子繁殖，變異度比較大，不利于規(guī)?；N植。因此，開發(fā)堿蓬高效無性繁殖技術(shù)，快速繁殖優(yōu)良品系，具有重要的應(yīng)用意義。陳敏[8]建立了堿蓬愈傷組織誘導(dǎo)及繼代生長體系；趙術(shù)珍等[9]以堿蓬莖尖為材料成功誘導(dǎo)出莖。然而，成熟高效的堿蓬體外再生體系尚未建立。堿蓬植株有多級(jí)分枝，采用枝條扦插可較大提高繁殖效率，而扦插能否成功的關(guān)鍵在于生根。為了優(yōu)化堿蓬扦插條件，本研究采用堿蓬離體枝條為材料，分別測試了MS濃度、培養(yǎng)基凝固劑、栽培基質(zhì)和生長素類型(種類、含量)對堿蓬生根的影響，以期為其快速繁殖提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院基因組中心保存的堿蓬為試驗(yàn)材料。挑選顆粒飽滿的種子進(jìn)行催芽，然后種植在砂土(砂與泥炭土的體積比為1∶1)中，在光周期為16 h光照/8 h黑暗的溫室中生長。2個(gè)月后，成長為健康的植株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 外植體的消毒 剪取大約5 cm長的堿蓬側(cè)枝并收集到燒杯中，先用流水沖洗2 h，置超凈工作臺(tái)用體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇消毒1 min，用無菌水沖洗3次，再用體積分?jǐn)?shù)為40%的“84”消毒液滅菌10 min，無菌水沖洗3～4次，最后用濾紙擦干表面水分用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.2 不同濃度MS培養(yǎng)基的配置 MS培養(yǎng)基廣泛應(yīng)用于組織培養(yǎng)，含有較高的硝酸鹽、鉀和銨。鉀和銨能夠促進(jìn)光合作用，提高碳水化合物的含量，并促進(jìn)其運(yùn)輸，對固氮也有促進(jìn)作用[10]。MS培養(yǎng)基能提供植物組織生長所需的全部礦質(zhì)營養(yǎng)，促進(jìn)愈傷組織的生長[11]。以4.4 g·L-1MS粉末(購自PhytoTech公司)為全素培養(yǎng)基，分別配置了0.25×、0.50×、0.75×和1×的MS培養(yǎng)基，以未添加MS為對照(CK)。各濃度MS培養(yǎng)基分別加入30 g·L-1蔗糖提供碳源、0.1 mmol·L-1抗壞血酸防止褐化和8 g·L-1瓊脂凝固劑，pH值調(diào)至5.8。培養(yǎng)基于121 ℃滅菌20 min后分裝到培養(yǎng)瓶中，每個(gè)濃度設(shè)置6瓶，每瓶放置5個(gè)滅菌堿蓬側(cè)枝。材料置于溫室培養(yǎng)14 d后記錄生根數(shù)和根長。

1.2.3 2種凝固劑培養(yǎng)基的配置 選擇常用的瓊脂和植物凝膠比較凝固劑對堿蓬生根的影響。在5種濃度MS(0、0.25×、0.50×、0.75×和1×)+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗壞血酸的培養(yǎng)基上(pH=5.8)，分別加入8 g·L-1瓊脂或者植物凝膠(均購自北京蘭博利德公司),于121 ℃滅菌20 min后分裝到培養(yǎng)瓶，每個(gè)處理設(shè)置6瓶，每瓶放置5個(gè)滅菌堿蓬側(cè)枝。材料置于溫室培養(yǎng)14 d后記錄生根數(shù)和根長。

1.2.4 不同基質(zhì)條件下離體枝條的生根比較 為了分析種植基質(zhì)對堿蓬生根的影響，分別在土壤、石英砂和水條件下扦插堿蓬枝條。土壤和石英砂試驗(yàn)組，將土壤或石英砂裝入培養(yǎng)瓶至其1/4高度并用水浸沒備用；水試驗(yàn)組則將水倒入培養(yǎng)瓶至其1/4高度備用。將已滅菌的離體枝條分別插入土壤、石英砂和水培養(yǎng)基質(zhì)中，每種基質(zhì)設(shè)置6個(gè)培養(yǎng)瓶，每瓶放置5個(gè)側(cè)枝。培養(yǎng)瓶放置于溫室中培養(yǎng)14 d后觀察生根情況，記錄生根數(shù)和根長。

1.2.5 不同生長素培養(yǎng)基的生根比較 激素在植物器官再生過程中起重要的調(diào)節(jié)作用，合適濃度的生長素能促進(jìn)根的發(fā)生和生長[10]。為了優(yōu)化堿蓬扦插的生長素條件，在MS+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗壞血酸+8 g·L-1瓊脂的固體培養(yǎng)基(pH=5.8)上分別添加0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 mg·L-1吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)。培養(yǎng)基在121 ℃下消毒20 min后分裝到培養(yǎng)瓶，每個(gè)生長素質(zhì)量濃度設(shè)置6瓶，每瓶放置5個(gè)堿蓬側(cè)枝。材料放置于溫室培養(yǎng)14 d后記錄生根數(shù)和根長。

1.3 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；采用SPSS進(jìn)行LSD顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 MS濃度對堿蓬生根的影響

堿蓬側(cè)枝在不同濃度的MS培養(yǎng)基中培養(yǎng)14 d的生根情況見表1。從表1可見，5種濃度的MS培養(yǎng)基均可誘導(dǎo)堿蓬側(cè)枝生根，但生根數(shù)與根長存在差異。在未添加MS培養(yǎng)基(CK)上，每枝條平均生根數(shù)為2.25條，平均根長為0.10 cm；隨著MS濃度的提高，每枝條生根數(shù)和根長都有所增加,1×MS培養(yǎng)基上的生根數(shù)和根長都達(dá)到最大值(31.58條和1.37 cm)。表明1× MS培養(yǎng)基較稀釋的0.25×、0.50×、0.75×MS培養(yǎng)基更有利于生根。說明營養(yǎng)成分對堿蓬側(cè)枝生根尤為重要，富含充足營養(yǎng)的1×MS培養(yǎng)基最有利于堿蓬生根和根的生長。

表1 堿蓬枝條在不同MS濃度培養(yǎng)基上的生根情況1)Table 1 Rooting of S.glauca branches under different MS concentrations

2.2 培養(yǎng)基凝固劑對堿蓬生根的影響

表2 堿蓬枝條在瓊脂和植物凝膠凝固劑培養(yǎng)基上的生根情況1)Table 2 Rooting of S.glauca branches on culture media solidified by agar or phytagel

2.3 培養(yǎng)基質(zhì)對堿蓬生根的影響

不同種植條件下堿蓬的生根情況見圖1。3種基質(zhì)的生根數(shù)存在差異，土壤條件下生根數(shù)量最多(圖1A)，石英砂基質(zhì)次之(圖1B)，水環(huán)境最少(圖1C)。對生根數(shù)和根長進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表3)發(fā)現(xiàn)，土壤條件下堿蓬枝條的生根數(shù)為25.33條，顯著高于石英砂基質(zhì)和水環(huán)境；土壤和石英砂基質(zhì)上的根長分別為3.04、2.57 cm，顯著高于水環(huán)境下的根長(1.48 cm)。以上表明，在種植條件下，土壤是最好的生根基質(zhì)。這可能是因?yàn)橥寥罓I養(yǎng)豐富、透氣性好、富含土壤微生物和有機(jī)成分，對堿蓬根的誘導(dǎo)具有促進(jìn)作用[12-13]。

表3 堿蓬枝條在不同培養(yǎng)基質(zhì)上的生根情況1)Table 3 Rooting of S.glauca branches on different planting substrates

2.4 生長素對堿蓬生根的影響

不同質(zhì)量濃度的3種生長素條件下堿蓬枝條生根數(shù)見表4。(1)IAA。添加不同濃度IAA的培養(yǎng)基，生根數(shù)與對照無顯著差異。(2)IBA。添加0.5 mg·L-1IBA的生根數(shù)(5.70條)比對照(3.10條)有所增加，但差異不顯著；1.0、1.5和2.0 mg·L-1IBA培養(yǎng)基上的生根數(shù)較對照顯著增多，質(zhì)量濃度為1.0 mg·L-1時(shí)達(dá)最大值(8.34條)。(3)NAA。添加不同濃度的NAA均可顯著促進(jìn)生根，且隨著NAA濃度的升高，生根數(shù)逐漸增多，在2.0 mg·L-1時(shí)達(dá)到本試驗(yàn)組的最大值(68.75條)。綜上所述，2.0 mg·L-1NAA是促進(jìn)堿蓬生根的最優(yōu)生長素。

表4 不同生長素條件下堿蓬枝條的生根數(shù)1)Table 4 Number of roots regenerated from S.glauca branches under different auxin conditions 條

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，1×MS培養(yǎng)基上堿蓬的生根數(shù)量較其他濃度(0、0.25×、0.50×和0.75×)多，表明MS對堿蓬生根具有促進(jìn)作用。瓊脂和植物凝膠是組培實(shí)驗(yàn)中常用的2種培養(yǎng)基凝固劑。瓊脂是一類從石花菜及其他紅藻類植物中提取出來的藻膠，具有特殊的凝固性質(zhì)[14-15]；植物凝膠凝固需要依賴陽離子，而低濃度MS培養(yǎng)基的陽離子含量低，導(dǎo)致未添加MS和0.25×MS的植物凝膠培養(yǎng)基無法凝固。本研究表明，在同一MS濃度條件下，瓊脂比植物凝膠更有利于堿蓬生根。生長素在促進(jìn)植物生根中起著調(diào)節(jié)作用，不同類型的生長素對生根的促進(jìn)作用不同。總體而言，低濃度生長素促進(jìn)根的生長而高濃度則抑制根的生長[16-17]。本研究也觀察到了類似的現(xiàn)象。諸多研究表明，NAA對植物的生長調(diào)節(jié)與其表面的乙烯抗體有關(guān)，低濃度的NAA對植物根系的生長有促進(jìn)作用，而高濃度的NAA則抑制乙烯受體的結(jié)合，從而抑制植物根系的生長[18-20]；低濃度的NAA能夠促進(jìn)多肉植物根的生長而高濃度NAA則抑制其生長[21-25]。本研究也表明，NAA是促進(jìn)堿蓬生根的最佳生長素，2.0 mg·L-1是所檢測到的最佳質(zhì)量濃度，同時(shí)存在進(jìn)一步通過提高NAA質(zhì)量濃度來促進(jìn)生根的可能性。