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        石蒜屬植物無性繁殖技術(shù)的應(yīng)用研究

        2021-05-30 13:26:54趙秀娟張華通林秀靈麥任娣張煜林
        廣東農(nóng)業(yè)科學 2021年4期
        關(guān)鍵詞:石蒜菌苗鱗莖

        趙秀娟,張華通,林秀靈,麥任娣,張煜林

        (廣東生態(tài)工程職業(yè)學院,廣東 廣州 510520)

        【研究意義】石蒜(Lycoris radiataHerb)又稱老鴉蒜、龍爪花、山烏毒、蒜頭草等,為石蒜科石蒜屬多年生鱗莖草本植物,因鱗莖外形似蒜頭而被稱為石蒜。主要分布于東亞的暖溫帶至亞熱帶,我國主要分布于長江以南地區(qū)[1],其中江蘇、浙江、安徽等種類最多[1]。全世界范圍內(nèi)石蒜屬植物大約有20 余種,我國約有17 種。石蒜屬植物集觀賞、藥用[2-3]、工業(yè)價值[2]于一體,其觀賞價值主要來源于花朵,具有“中國郁金香”美稱,其花形奇特、花色豐富,有紅色、粉色、黃色、白色、紫色等多種顏色,其葉片也十分美觀,是一種很好的鮮切花和觀賞植物,可用作盆花、地被植物[4-6]。石蒜也是一種藥用植物[2-7],其鱗莖中富含多種生物堿化合物,由于生物堿毒性較大,可用于生產(chǎn)植物源殺菌劑,用來防治農(nóng)作物病蟲害[8]。我國民間一直把石蒜屬植物作為中藥,一般將其鱗莖搗碎外用,可消腫除毒。此外,可以治療食物中毒、重癥肌無力、淋巴結(jié)核、風濕性關(guān)節(jié)炎[9]等。石蒜屬植物的鱗莖中富含淀粉和糖膠,如忽地笑(Lycoris autea)鱗莖中含淀粉60%左右、糖膠9%左右[2],其作為一種新型淀粉植物資源,符合國家提出的燃料乙醇生產(chǎn)原料要求,可作為非糧食原料或輔助生產(chǎn)原料用于生產(chǎn)酒精[10]。目前,石蒜屬植物已成為世界著名球根花卉,國內(nèi)外已有大量栽培與商品切花生產(chǎn),在觀賞花卉及切花方面頗具開發(fā)前景,可出口到荷蘭和日本等地,為國家出口創(chuàng)匯[11]。

        【前人研究進展】我國人工栽培石蒜歷史短,作為大力發(fā)展的球根花卉,須改自然野生為規(guī)?;蟹N植,實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)石蒜切花等供應(yīng)國內(nèi)外市場。石蒜屬植物是極具市場潛力的花卉和藥用植物資源,其種子常規(guī)播種繁殖成活率低,主要以無性繁殖為主[12-13]。目前有分球、鱗塊基底切割和組織培養(yǎng)等無性繁殖方法[12-31],且?guī)追N繁殖方法的比較研究尚未有報道。通常以分球法為主,而其自然分球繁殖系數(shù)低[16-17],多數(shù)品種每年僅能分生1~2 個子球,如忽地笑的自然分球繁殖率僅1.8 倍,極難在短期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)石蒜切花、盆花或作為地被植物造景。

        【本研究切入點】解決優(yōu)良石蒜種源[32]繁殖問題,尤其種球的增殖技術(shù)是該類植物產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用的關(guān)鍵?!緮M解決的關(guān)鍵問題】石蒜屬植物是極具市場潛力的花卉和藥用植物,無性繁殖方法有分球、鱗塊基底切割和組織培養(yǎng)等方法,通常以分球法為主,但其自然分球繁殖系數(shù)低。本研究通過種子實生無菌苗離體培養(yǎng)、鱗片離體培養(yǎng)、鱗塊基底切割繁殖、切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖等無性繁殖技術(shù),解決種源繁殖問題尤其是種球的增殖,彌補石蒜種子播種繁殖成活率低、常規(guī)分球繁殖系數(shù)低的不足,為石蒜種源快繁體系建立和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用而提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        試驗材料為5 年生的忽地笑(Lycoris aurea)、紅花石蒜(Lycoris radiate)、長筒石蒜(Lycoris longituba)、換錦花(Lycoris sprengeri)等品種(品系)鱗莖,及采自該4 個品種的新鮮種子。鱗片離體培養(yǎng)、鱗塊基底切割繁殖、切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖試驗,主要選用觀賞和藥用價值都較高的石蒜品種2~3 種。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 種子實生無菌苗離體培養(yǎng) 取忽地笑(黃花)、紅花石蒜(紅花)、換錦花(粉紅花)、長筒石蒜(白花)4 個品種的新鮮種子,于超凈工作臺用75%酒精浸泡60 s,用0.1% HgCl 溶液滅菌10 min,用無菌水沖洗2 次,再用0.1%HgCl 溶液滅菌5 min,無菌水沖洗4 次。分別接種于無菌苗誘導(dǎo)培養(yǎng)基1/2 MS+蔗糖15 g/L 上。每瓶培養(yǎng)基接種1粒種子,1個月后統(tǒng)計發(fā)芽情況,并待苗長2 cm 以上時作為外植體,發(fā)芽率(%)=發(fā)芽瓶數(shù)/未污染瓶數(shù)×100。培養(yǎng)條件為溫度25(±2)℃、光照時間8 h/d、光照強度2 000~3 000 lx、pH 值5.6~5.8。用無菌苗作外植體進行發(fā)芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基、叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基、增殖壯芽培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基等篩選,培養(yǎng)條件同上。進入生根階段時,把單個鱗莖接種到生根培養(yǎng)基后,第2 天直接將培養(yǎng)瓶苗放在溫室大棚中同步進行生根及煉苗,再把煉苗后的生根苗移栽在溫室大棚中進行栽培管理,移栽基質(zhì)采用泥炭土、蛭石、河沙等不同配比,試管苗移栽量100 株,3 次重復(fù)。

        1.2.2 鱗片離體培養(yǎng) 新鮮石蒜鱗莖用清水沖洗后,去外鱗片、球頂部分的葉片,于超凈工作臺用75%酒精浸泡30 s,再用0.1% HgCl 溶液浸泡15 min,無菌水沖洗5~6 次。將鱗莖上半部切除,再“十”字形分割成4 等份,或“米”字形分割成6 等份,每等份含2~8 片鱗片且有鱗片基部的基盤,接種于不同生長調(diào)節(jié)物質(zhì)配比MS 培養(yǎng)基中,進行初代培養(yǎng)基、增殖培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基等篩選。培養(yǎng)條件同上。

        1.2.3 鱗塊基底切割繁殖 鱗塊基底采用二分法(分為帶基盤鱗片2 塊)、四分法(分為帶基盤鱗片4 塊)進行切割。先稍沖洗石蒜鱗莖,去除腐爛或干枯的外鱗片、球頂部分的葉片并晾干,刀消毒后切割鱗莖,切口稍晾干半天,切口再沾取草木灰,埋入消毒和未消毒基質(zhì)(或沙)中,溫度設(shè)定23~27℃、28~35℃等2 個處理,經(jīng)常檢查及保持基質(zhì)(或沙)濕度在60%~70%左右。

        1.2.4 切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖 鱗莖頂部橫切掉1/3 后,進行二分法(同上)、四分法(同上),切下的鱗莖頂部可作為藥用部分的來源。切口處理同上,埋入消毒后基質(zhì)(或沙)中,在溫度25(±2)℃、基質(zhì)(或沙)濕度60%~70%條件下進行繁殖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 石蒜種子實生無菌苗離體培養(yǎng)

        2.1.1 石蒜種子無菌苗培養(yǎng)結(jié)果 從表1 可以看出,在污染率方面,長筒石蒜顯著低于其余3 種,僅紅花石蒜稍高。但紅花石蒜發(fā)芽率最高,其次是忽地笑。紅花石蒜、忽地笑是適合廣東栽培的優(yōu)良切花、藥用石蒜品種,其種子無菌苗高發(fā)芽率為組織培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

        表1 石蒜種子無菌苗培養(yǎng)結(jié)果Table 1 Culture results of sterile seedlings of Lycoris radiata seeds

        2.1.2 石蒜種子無菌苗離體培養(yǎng)結(jié)果 從表2可以看出,篩選出適合石蒜叢生芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+6-BA 5 mg/L+KT 1 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖30 g/L、增殖壯芽培養(yǎng)基為MS+6-BA 5 mg/L+NAA 0.3 mg/L+蔗糖30 g/L+活性炭1 g/L、生根培養(yǎng)基為MS+NAA 0.5 mg/L+蔗糖15 g/L。忽地笑、紅花石蒜的叢生芽誘導(dǎo)率、增殖倍數(shù)、生根率均高于換錦花、長筒石蒜。此離體快繁技術(shù)為優(yōu)良石蒜產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用解決了種源繁殖問題。

        表2 石蒜種子無菌苗離體培養(yǎng)結(jié)果Table 2 In vitro culture results of sterile seedlings of Lycoris radiata seeds

        2.1.3 試管苗移植 從表3 可以看出,試管苗移栽于不同基質(zhì)中,成活率最高的基質(zhì)為河沙,但綜合根和苗生長情況則以泥炭土∶蛭石∶河沙(7∶2∶1)較好。

        表3 石蒜試管苗移栽結(jié)果Table 3 Transplanting results of test-tube seedlings of Lycoris radiata

        2.2 石蒜鱗片離體培養(yǎng)

        2.2.1 不同培養(yǎng)基誘導(dǎo)石蒜小鱗莖 試驗摸索出生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的不同濃度組合(表4),對3種石蒜小鱗莖的誘導(dǎo)有較大差異,紅花石蒜在MS +6-BA 3 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖 30 g/L培養(yǎng)基中誘導(dǎo)率最高,忽地笑和長筒石蒜在MS +6-BA 5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖 50 g/L 培養(yǎng)基中誘導(dǎo)率最高。

        表4 石蒜鱗片離體培養(yǎng)結(jié)果Table 4 Results of buld scale culture in vitro of Lycoris radiata

        鱗片接入誘導(dǎo)培養(yǎng)基3~5 d 后膨脹并向內(nèi)側(cè)卷曲,繼而開始張開,紅花石蒜培養(yǎng)3~4 周后鱗片間陸續(xù)可見有米粒狀突起,逐漸長大成小鱗莖。忽地笑和長筒石蒜出現(xiàn)突起的時間比紅花石蒜推遲10 d 左右。鱗莖以“十”字形或“米”字形分割,誘導(dǎo)情況無顯著差異。

        2.2.2 小鱗莖生根培養(yǎng) 未長根的小鱗莖轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基MS+NAA 1.0 mg/L+30 g/L 蔗糖+瓊脂6 g/L,2~4 周后均可見小鱗莖基部發(fā)出多條白色根,生根率達91.7 %以上。

        2.3 石蒜鱗塊基底切割繁殖

        2.3.1 鱗塊基底切割繁殖適宜時期 從表5 可以看出,忽地笑、紅花石蒜、換錦花最適宜時期是花后葉片生長初期,大約為9-10 月份。

        表5 石蒜鱗塊基底切割不同繁殖時期成活率Table 5 Survival rate of different propagation periods of bulbs base cutting of Lycoris radiata

        2.3.2 鱗塊基底切割的鱗片處理結(jié)果 研究結(jié)果表明,忽地笑、紅花石蒜的切割鱗片在25(±2)℃左右、60%~70%濕度下有利于生長,死亡率降至10%以下。切割鱗片于消毒過的基質(zhì)(沙)中進行繁殖培養(yǎng),其死亡率降至10%~12.5%(表6)。

        表6 石蒜鱗塊基底切割的鱗片處理結(jié)果Table 6 Results of treatments of bud scale after bulbs base cutting of Lycoris radiata

        2.3.3 鱗塊基底切割繁殖結(jié)果 帶基盤鱗片于基部斷口處會分化出分生組織,然后形成小鱗莖。在溫濕適宜條件下,10~15 d開始逐漸形成小鱗莖。小鱗莖形成方式大致可分為3 種生長類型:(1)先形成小鱗莖,小鱗莖膨大到一定程度后,在基部長出基根;(2)小鱗莖與基根幾乎同時生長發(fā)育,在萌發(fā)小鱗莖時,基部也生長出基根;(3)在鱗片基部先長根,暫時不形成小鱗莖,該類型出現(xiàn)機會很少,多發(fā)生在薄而小的鱗片中[6]。研究發(fā)現(xiàn),不同生長情況都可生成數(shù)目不等的子球(小鱗莖),且所生子球都位于鱗片內(nèi)側(cè)傷口處。

        60~70 d 后,大多數(shù)帶基盤鱗片的內(nèi)側(cè)底端生根并形成小鱗莖,且鱗莖上長出葉片,成苗率均高于90%。忽地笑、紅花石蒜采用二分法,其形成子球數(shù)、生根率、成苗率均高于四分法(表7)。

        表7 石蒜鱗塊基底切割繁殖結(jié)果Table 7 Propagation results of bulbs base cutting of Lycoris radiata

        2.4 切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖結(jié)果

        鱗莖頂部橫切掉種球1/3 后的二分法、四分法,帶基盤鱗片在基部斷口處于20~25 d 后開始漸漸形成小鱗莖。75~85 d 后,大多數(shù)帶基盤鱗片的內(nèi)側(cè)底端生根并形成小鱗莖,且鱗莖上長出葉片,成苗率均高于86%(表8)。

        表8 切去鱗莖1/3 后的石蒜鱗塊基底切割繁殖結(jié)果Table 8 Propagation results of scale bulbs base incisions after 1/3 of bulb being removed of Lycoris radiata

        同樣,忽地笑、紅花石蒜采用二分法,其形成子球數(shù)、生根率、成苗率均高于四分法。

        3 討論

        石蒜采用鱗片離體培養(yǎng),在切割鱗莖時有黏液流出,導(dǎo)致外植體易污染,且大部分由細菌引起,因為鱗莖來自土壤中,表面消毒不能完全殺滅根部雜菌,紅花石蒜表現(xiàn)尤為明顯,這與前人報道相同[26]。鱗片離體培養(yǎng)過程中出現(xiàn)褐化死亡現(xiàn)象,與一些球根花卉組織培養(yǎng)有類似之處[27-31]。采用種子實生無菌苗離體培養(yǎng),種子發(fā)芽的污染率較高,但利用無菌苗作為外植體,可避免組培的污染、褐化死亡現(xiàn)象,繁殖效率大幅提升,比前人研究有所改進。

        采用鱗片離體培養(yǎng),在初代、繼代培養(yǎng)過程中,均不形成愈傷組織,直接形成不定芽,然后漸形成小鱗莖。與種子實生無菌苗離體培養(yǎng)相比,時間短、簡便、高效,但存在一定的污染率。

        不同培養(yǎng)基誘導(dǎo)石蒜小鱗莖膨大過程中,碳源是重要因素之一,蔗糖對小鱗莖膨大也有一定影響[26-27]。本研究發(fā)現(xiàn),忽地笑于高濃度蔗糖培養(yǎng)基上,生長旺盛、葉片濃綠、粗壯,鱗莖迅速膨大,這與前人報道較一致。

        小鱗莖生根培養(yǎng)過程中,隨時間延長(30 d以上),有些根系會逐漸老化并變黑褐色。但紅花石蒜小鱗莖在繼代過程中隨時間延長(110 d 以上),仍有根發(fā)生,此現(xiàn)象還需進一步研究。

        試管苗移栽于泥炭土∶蛭石∶河沙(7∶2∶1)較好,因泥炭土能提供一些養(yǎng)分,蛭石+河沙則比河沙好,主要體現(xiàn)在保水性和通氣性方面[16]。

        鱗塊基底切割繁殖,鱗片切口經(jīng)草木灰處理,其形成子球數(shù)(小鱗莖)、生根率、成苗率均高于未處理的對照,可能是草木灰有消毒切口、吸干切口黏液、提高鱗片抗性、減少腐爛等作用。忽地笑、紅花石蒜鱗片在25(±2)℃左右、60%~70%濕度下,有利于生長,大幅降低死亡率,有利于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

        石蒜利用鱗塊基底切割繁殖,二分法的繁殖系數(shù)提高1 倍,子球至開花需3~4 年;四分法形成的子球也較大,繁殖倍數(shù)接近二分法,但子球至開花需4~5 年,比二分法長1~2 年。從產(chǎn)業(yè)化利用效益來說,二分法鱗塊基底切割繁殖是石蒜屬植物無性繁殖行之有效的方法,值得推廣。

        比較鱗塊基底切割繁殖、切去鱗莖1/3 后鱗塊基底切割繁殖,一是其形成子球數(shù)、生根率、成苗率均差異不明顯,前者成苗率高于90%,后者高于86%;二是后者相對前者,在開始形成小鱗莖方面要遲10 d 左右,帶基盤鱗片的內(nèi)側(cè)底端生根和成苗的時間要遲15 d 左右,在產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用上差異不顯著;三是運用切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖,切下的部分可作為藥用部分,為石蒜作為藥用花卉產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與利用提供了來源保障,比前者及種子實生無菌苗離體培養(yǎng)、鱗片離體培養(yǎng)、常規(guī)分球繁殖等更有推廣價值。

        4 結(jié)論

        上述4 種無性快繁技術(shù)研究,彌補了石蒜種子常規(guī)播種繁殖成活率低、常規(guī)分球繁殖系數(shù)低且速度慢的不足,為石蒜種源快繁體系建立和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐。

        二分法鱗塊基底切割繁殖,是石蒜屬植物一種有效、簡易、低成本的無性快速繁殖方法,切去鱗莖1/3 后的鱗塊基底切割繁殖,是石蒜作為藥用花卉產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的創(chuàng)新性應(yīng)用,是最有推廣價值的無性繁殖技術(shù)。

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