容世清,羅建華,李天卓,曾少玲,薛晶晶,全吉文
湛江市林業(yè)科學(xué)研究所,廣東湛江 524037
黑木相思(Acacia melanoxylon R.Br)是含羞草科金合歡屬的常綠喬木,原產(chǎn)澳大利亞,中國(guó)閩、粵、桂、瓊四省區(qū)有種植栽培,具有強(qiáng)陽(yáng)性、耐干旱、耐瘠薄等特性,且能耐-6℃的低溫。黑木相思有根瘤固N(yùn) 功能,凋落物豐富,改土性能好,是四旁綠化和荒山造林的良好樹(shù)種[1]。因其木材耐腐、木紋美麗,且聲學(xué)性能優(yōu)異,目前有加大栽培種植的趨勢(shì)。有關(guān)黑木相思的組培試驗(yàn)研究,黃烈健、王鴻等以無(wú)菌苗之葉片、葉柄、莖段為材料,在脫分化產(chǎn)生愈傷組織的基礎(chǔ)上,再分化產(chǎn)生不定芽[2];裘珍飛、曾炳山等人研究了不同激素組合的黑木相思的增殖效應(yīng),以不定根發(fā)生效應(yīng)的比較,認(rèn)為6BA 的濃度在0.5mgL-1,增殖效應(yīng)最佳[3],而孫雪陽(yáng)、呂華麗等的研究認(rèn)為IBA 為理想的生根誘導(dǎo)劑,最佳作用濃度為0.5mgL-1[4],該文為黑木相思組培工作的總結(jié)。
2020 年在湛江市林業(yè)科學(xué)研究所引種栽培的黑木相思群體中選取正常生長(zhǎng)的表形良好的健壯植株,取其半木質(zhì)化萌芽條。
在晴好天氣條件下,選取生長(zhǎng)旺盛的植株,用小剪刀剪取其帶灰白色的小枝條,帶回實(shí)驗(yàn)室,先用經(jīng)消毒后的無(wú)菌清水漂洗其表面附著的灰尖,然后在超凈臺(tái)上用75%的酒精快速處理3s,再用0.1%的升汞處理5min~10min,最后分別用4 瓶無(wú)菌水漂洗,去掉其表面的殘留升汞藥液,接著用23#刀片分段切開(kāi),每段留2 個(gè)腋芽,每瓶培養(yǎng)基單獨(dú)接種一段,兩周后檢查統(tǒng)計(jì)外植體的污染情況和生理反應(yīng)狀況。把污染帶菌的清理,留下成功脫菌的部分繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng),培養(yǎng)繼代次數(shù)增加,潛伏的腋芽逐漸萌發(fā),初始時(shí)為單個(gè)芽,逐漸形成多個(gè)芽集成的叢生結(jié)構(gòu),并伴有相思類特有的羽狀復(fù)葉的發(fā)生。待有一定數(shù)量時(shí),把繼代增殖培養(yǎng)階段的不定芽單個(gè)分切,接入不定根誘導(dǎo)培養(yǎng)基,促進(jìn)其根系的發(fā)生與形成,構(gòu)建一個(gè)根基葉全部齊全的完整小植株,最后煉苗移栽。
以MS 為基本培養(yǎng)基,根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整其大量元素的配比,稱為改良MS 培養(yǎng)基,培養(yǎng)基中添加相應(yīng)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),蔗糖30gL-1、卡拉膠5.5gL-1固化,pH5.8,經(jīng)蒸汽121℃滅菌20min 后備用。
所有無(wú)菌材料在培養(yǎng)室內(nèi)培養(yǎng),以自然陽(yáng)光的光源,可根據(jù)光照強(qiáng)度變化而調(diào)節(jié)其直射光與散射光,光照強(qiáng)度在2000Lux~4000Lux,氣溫26℃。
有效率=正常不帶菌的外植體/接種數(shù)×100%
褐化率=褐化的外植體/接種數(shù)×100%
生根率=生根數(shù)/接種數(shù)×100%
移栽成活率=成活株數(shù)/移栽總數(shù)×100%
外植體的成功植入是培養(yǎng)工作的起點(diǎn)。試驗(yàn)中,使用升汞藥液消毒為主要技術(shù)措施,該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了5min、10min、15min 3 個(gè)處理時(shí)間。
從表1 可以看出,升汞處理時(shí)間低于5min,有效率偏低,10min 時(shí)有效率接近一半,但同時(shí)伴帶藥害,而15min 時(shí)莖段受害嚴(yán)重。適宜的處理時(shí)間應(yīng)是5min~10min 范圍內(nèi)。另外,木質(zhì)化程度不同的小枝莖段對(duì)升汞藥液的反應(yīng)差異明顯,幼嫩沒(méi)有充分木質(zhì)化的莖段不耐藥,緩沖耐受能力差,極容易失活,而偏老的小莖段枝,雖然耐受能力強(qiáng)但再生能力差,難以誘發(fā)新的腋芽長(zhǎng)出,半木質(zhì)化的小莖段是理想的外體植材料。
表1 不同升汞(0.1%)處理時(shí)間的有效性比較Tab.1 Compare the Processing Time to the Efficiency of Different Mercury Bichloride
莖段外植體在初代培養(yǎng)基上經(jīng)20d~30d 的培養(yǎng),其潛伏腋芽逐漸萌發(fā)形成單芽(見(jiàn)圖1-a),誘導(dǎo)萌芽比例見(jiàn)表2。
表2 莖段初代培養(yǎng)的誘導(dǎo)率Tab.2 The Inductivity of Primary Culture of Stem
從表2 看出,有效的外植體萌發(fā)率相當(dāng)高,平均為94.4%,幾乎全部誘導(dǎo)萌發(fā)。說(shuō)明黑木相思的莖段的初代誘導(dǎo)在培養(yǎng)基適合的條件下,難度已大大下降。隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng),繼代次數(shù)的增加,其葉狀柄的頂端逐漸有羽狀復(fù)葉的形成,并逐漸增多,原來(lái)明顯的葉狀柄完全消失。為了尋找最適合的6BA 增殖效應(yīng),設(shè)立了0.2mgL-1、0.4mgL-1、0.6mgL-13 個(gè)濃度范圍的對(duì)比試驗(yàn),見(jiàn)表3。
表3 不同6BA 濃度對(duì)叢生芽增殖的影響差異Tab.3 The Difference of Effects of Cluster Bud Proliferation with Different 6BA Concentration
從表3 看出,在6BA 在0.2mgL-1~0.6mgL-1的范圍內(nèi),隨著濃度的增加,增殖效應(yīng)也逐漸增加,適宜的濃度應(yīng)在0.4mgL-1左右。過(guò)低或過(guò)高的濃度均不利于叢芽的增殖和形態(tài)的恢復(fù)。這一結(jié)果與他人的0.1mgL-1~0.7mgL-1的6BA 濃度,較為相符。
從表4 看出,在6BA 0.3mgL-1的水平時(shí),隨著NAA 濃度的增加,生長(zhǎng)速度開(kāi)始減緩,說(shuō)明NAA 在增殖階段上有延緩生長(zhǎng)的作用,有利于細(xì)胞液濃度的增加,細(xì)胞壁的增厚,硬度增強(qiáng),進(jìn)一步木質(zhì)化,從生長(zhǎng)速度看,濃度以不超過(guò)0.1 mgL-1為宜。這與裘珍飛等的研究結(jié)果相似,過(guò)高濃度的生長(zhǎng)素對(duì)增殖效應(yīng)有抑制作用。
表4 6BA 與NAA 組合配比對(duì)叢生芽增殖的影響差異Tab.4 The Difference of Effects of Cluster Bud Proliferation with the Combination Ratio of 6BA and NAA
黑木相思在不斷地繼代培養(yǎng)過(guò)程中,在自然環(huán)境下極少見(jiàn)的羽狀復(fù)葉逐漸恢復(fù)并且數(shù)量增加,到葉狀柄完全消失,代之而起的是羽狀復(fù)葉完全恢復(fù),這一特征,可作為組織恢復(fù)幼態(tài)化的典型形態(tài)特征(見(jiàn)圖1-b)。
圖1 (1-a:外植體誘導(dǎo)萌發(fā);1-b:叢生芽繼代培養(yǎng);1-c:不定根誘導(dǎo)植株;1-d:移栽后植株)Fig.1 (1-a:Explants Induced Germination;1-b:Subculture of Clustered Buds;1-c:Plant Induction by Adventitious Roots;1-d:Plant after Transplanting)
將在繼代增殖培養(yǎng)過(guò)程中的粗壯有效的單芽切下,轉(zhuǎn)接入生根培養(yǎng)基,促使不定根的發(fā)生,從而形成完整的小植株。該研究試驗(yàn)了不同濃度范圍的IBA 對(duì)不定根發(fā)生的影響(見(jiàn)圖1-c)。
從表5 看出,在試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi),IBA 能有效地誘導(dǎo)不定根的發(fā)生,濃度范圍應(yīng)在0.6mgL-1~1.2 mgL-1之間,根系發(fā)達(dá),每株有2 條~5 條根,色白,活力足。
表5 不同IBA 濃度對(duì)生根率的影響Tab.5 The Impact of Rooting Percentage of Different IBA Concentration
將剛出根的瓶苗從培養(yǎng)室移出煉苗棚里,曬煉15d~20d,瓶苗植株逐漸老熟,充分木質(zhì)化后再用清水小心洗出直接移栽入純黃心土或谷殼+泥炭的輕基質(zhì)段中,成活率90%以上,而且穩(wěn)定(見(jiàn)圖1-d)。
(1)該試驗(yàn)結(jié)果表明黑木相思的繼代增殖培養(yǎng),其適宜培養(yǎng)基為MS+6BA0.3+NAA0.05 ~0.1+ 糖30gL-1+卡拉膠5.5gL-1;適宜的生根培養(yǎng)基為0.5MS+IBA0.6~1.2mgL-1+糖15gL-1+卡拉膠7gL-1。經(jīng)多批次實(shí)踐,穩(wěn)定性良好。這個(gè)結(jié)果與裘珍飛、曾炳山等人的研究結(jié)論基本相符。小幅度偏差可能是與試驗(yàn)材料(品種、無(wú)性系)不同有關(guān)。
(2)黑木相思在不斷重復(fù)的繼代培養(yǎng)過(guò)程中,羽狀復(fù)葉的完全恢復(fù),可視為材料已得到充分的幻態(tài)化的標(biāo)志。這一特征與其種子萌發(fā)初期的形態(tài)特征完全一致,區(qū)別只在于種子萌發(fā)的是胚根,而組培誘導(dǎo)產(chǎn)生的是不定根,莖、葉完全一致。
(3)該試驗(yàn)由腋芽起源到叢生芽的分化,避免經(jīng)過(guò)脫分化產(chǎn)生中間環(huán)節(jié)的愈傷組織,其再生植株的遺傳穩(wěn)定性是可靠的、安全的。
(4)黑木相思在冬季月平均最低溫的1~2 月份的極端天氣條件下,往往不定根發(fā)生效果比較差,煉苗效果差,植株弱。在具體生產(chǎn)中注意避開(kāi)這個(gè)時(shí)段,靈活安排調(diào)整計(jì)劃。