李衛(wèi)東 其麥鄧珠 其麥翁姆 趙心怡 陳鐘吼 劉 帆*
(1白玉藏品農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責任公司,四川白玉 627150;2四川農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院,四川成都 611130)
百合(Lilium brownii var.viridulum Baker)是百合科百合屬植物的統(tǒng)稱,為多年生草本球根植物,原產(chǎn)于中國。百合花色豐富、花形各異、芳香宜人,是名貴的切花和盆花,其大部分鱗莖既可食用又能藥用[1-2]。東方百合有較高的觀賞價值和經(jīng)濟價值,是世界四大切花之一[3]。索邦百合屬于東方百合,植株高80~120 cm,莖稈硬度大,葉較狹長,呈披針形,亮綠,有光澤,花呈粉紅色,邊緣具狹窄白邊,紅色乳突分布于花瓣中部以下,有香味[4]。
目前,我國切花產(chǎn)業(yè)中東方百合所占的比重越來越大,是栽培的主要新品種。生產(chǎn)上百合繁殖主要采用常規(guī)分球、分珠芽、鱗片扦插、鱗片包埋等繁殖方法。但是,生產(chǎn)上百合繁殖量較小,繁殖速度緩慢[5-6],短期內難以滿足市場需求。連續(xù)多代繁殖,百合易發(fā)生病毒病,最終導致種球產(chǎn)量下降,花色變淡,花冠變小,觀賞價值降低[7-10]。組織培養(yǎng)技術的應用極大地提高了東方百合的繁殖系數(shù),且易保持原品種的優(yōu)良觀賞特性[11],對保護此品種資源具有重要意義。
本試驗探究了在最適宜的激素濃度配比下,不同濃度蔗糖對索邦百合組織培養(yǎng)的影響,以期為建立高質量的索邦百合快速離體繁殖體系提供參考。
以植株健壯、無病蟲害的百合作為試驗材料。此材料采自市場,經(jīng)鑒定為索邦百合。
1.2.1 前期處理。具體包括外植體選取與滅菌、培養(yǎng)基配制兩方面內容。
(1)外植體選取與滅菌。以索邦百合鱗莖作為外植體,用流水沖洗鱗莖1~2 h,剝去鱗莖外皮及外部2~3層鱗片,切去少許頂部及基部,用75%乙醇浸泡15 s,用無菌水洗2~3次,再使用0.1%升汞溶液處理8 min,用無菌水洗4~6次后備用。
(2)培養(yǎng)基配制。①愈傷組織生長培養(yǎng)基。以MS為基本培養(yǎng)基,添加6 g/L瓊脂粉,調節(jié)pH值至5.8。根據(jù)添加蔗糖濃度的不同,設6個處理,見表1。②誘導叢生芽培養(yǎng)基。以M5為基本培養(yǎng)基,添加6 g/L瓊脂粉,調節(jié)pH值至5.8,添加誘導愈傷組織分化形成叢生芽的最佳濃度配比的激素(6-BA 1.0 mg/L、NAA 0.5 mg/L)和對應濃度的蔗糖。共設6個處理,具體見表2。③誘導生根培養(yǎng)基。以1/2MS(大量元素減半)為基本培養(yǎng)基,添加6 g/L瓊脂粉,調節(jié)pH值至5.8,添加誘導叢生芽生根的最佳濃度配比的激素(IBA 0.25 mg/L、NAA 0.1 mg/L)和對應濃度的蔗糖。共設6個處理,具體見表3。
表1 愈傷組織生長培養(yǎng)基設計
表2 誘導叢生芽培養(yǎng)基設計
表3 誘導生根培養(yǎng)基設計
1.2.2 試驗過程。主要包括不同蔗糖濃度對愈傷組織生長、叢生芽生長、壯苗生根的影響以及煉苗移栽等方面內容。
(1)不同蔗糖濃度對愈傷組織生長的影響。將鱗片切成2 cm×1 cm的小塊,接種于放置3 d的無污染培養(yǎng)基中。每個處理5瓶,每瓶接種3塊。轉接完畢后將培養(yǎng)瓶置于(22±2)℃的恒溫培養(yǎng)室中遮光培養(yǎng)。
將誘導出的愈傷組織轉接至愈傷組織生長效果最佳的培養(yǎng)基內,置于光照強度2 000 lx、溫度(22±2)℃的恒溫培養(yǎng)室中培養(yǎng),光照時長12 h/d,增殖時間為30 d。每3 d觀察記錄1次試驗現(xiàn)象,30 d后統(tǒng)計愈傷組織數(shù)目和發(fā)生時間,記錄愈傷組織的生長情況,篩選出最佳蔗糖濃度。相關公式如下:
愈傷組織誘導率(%)=愈傷組織數(shù)/接種數(shù)
(2)不同蔗糖濃度對叢生芽生長的影響。將小鱗莖上長至3~4 cm的叢生芽分成單芽,接入誘導叢生芽的培養(yǎng)基中。每個處理5瓶,每瓶接種3塊。轉接完畢后將培養(yǎng)瓶置于(22±2)℃的恒溫培養(yǎng)室中光照培養(yǎng),光照強度2 000 lx,光照時長12 h/d。
將誘導出的叢生芽轉接至叢生芽生長效果最佳的培養(yǎng)基內,置于光照強度 2 000 lx、溫度(22±2)℃的恒溫培養(yǎng)室中培養(yǎng),光照時長12 h/d,增殖時間為30 d。每3 d觀察記錄1次試驗現(xiàn)象,30 d后統(tǒng)計叢生芽數(shù)目、誘導率、發(fā)生時間,記錄叢生芽生長情況、篩選出最佳蔗糖濃度。相關公式如下:
叢生芽誘導率(%)=萌芽數(shù)/接種數(shù)
(3)不同蔗糖濃度對壯苗生根的影響。將生長狀況良好的叢生芽切成單芽接入誘導生根的培養(yǎng)基中。每個處理5瓶,每瓶接種3塊。轉接完畢后將培養(yǎng)瓶置于(22±2)℃的恒溫培養(yǎng)室中光照培養(yǎng),光照條件同上。每3 d觀察記錄1次試驗現(xiàn)象,30 d后統(tǒng)計叢生芽生根數(shù)目、誘導率和發(fā)生時間,記錄根的生長情況,篩選出最佳蔗糖濃度。相關公式如下:
生根誘導率(%)=生根數(shù)/接種數(shù)
(4)煉苗移栽。將生長健壯的組培苗置于室溫條件下煉苗3 d后,揭開瓶口繼續(xù)煉苗3 d。取出培養(yǎng)瓶苗,用清水和毛刷將植株根系的培養(yǎng)基沖洗干凈,再用多菌靈800倍液消毒基質15 min,然后將培養(yǎng)瓶苗栽植于基質(腐殖質∶蛭石=2∶1)中,并為植株套上帶有微孔的保鮮袋。每天在植株葉面噴霧2次,保持植株表面濕潤,培養(yǎng)7 d。7 d后待植株有新葉長出,取掉保鮮袋,觀察其生長情況,調查其移栽存活率。
所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行統(tǒng)計分析。
從表4可以看出,適宜誘導愈傷組織的蔗糖濃度范圍為60~80 g/L,其愈傷組織的誘導率均達到了100%。愈傷組織的誘導率在一定范圍內隨著蔗糖濃度的升高而增加,而當蔗糖濃度繼續(xù)升高時,愈傷組織的誘導率則開始下降。愈傷組織發(fā)生時間在試驗所設置的蔗糖濃度范圍內隨著蔗糖濃度的升高而減短。其生長速度在一定范圍內隨著蔗糖濃度的升高而加快,顏色在一定范圍內也隨著蔗糖濃度的升高而由淺變深。綜合比較發(fā)現(xiàn),誘導愈傷組織生長的蔗糖濃度為60 g/L時,愈傷組織質地最好,呈濕潤的瘤狀突起,顏色為綠色(圖1)。
表4 愈傷組織誘導情況統(tǒng)計
圖1 60 g/L蔗糖誘導的愈傷組織
從表5可以看出,適宜誘導愈傷組織分化形成叢生芽的蔗糖濃度范圍為20~40 g/L,叢生芽的發(fā)生時間隨著蔗糖濃度的升高而縮短。叢生芽誘導率在一定范圍內隨著蔗糖濃度的升高而增加;當蔗糖濃度為40 g/L時,叢生芽的誘導率達到最大值(100%),此時芽葉顏色呈綠色(健康狀態(tài));當蔗糖濃度超過40 g/L時,叢生芽的誘導率呈下降趨勢,且芽葉顏色隨著蔗糖濃度的升高而變淺、發(fā)黃,甚至枯萎;當蔗糖濃度為60 g/L時,芽、葉的生長速度最快,而當蔗糖濃度繼續(xù)升高時,其生長速度逐漸減緩。綜合比較發(fā)現(xiàn),最佳誘導愈傷組織分化形成叢生芽的蔗糖濃度為 40 g/L(圖2)。
表5 叢生芽誘導情況統(tǒng)計
圖2 40 g/L蔗糖誘導的叢生芽
從表6可以看出,適宜叢生芽誘導分化形成不定根的蔗糖濃度范圍為40~60 g/L。生根數(shù)與生根誘導率在一定的蔗糖濃度范圍內都隨著蔗糖濃度的升高而增加;當蔗糖濃度為60 g/L時,生根數(shù)與生根誘導率達到最大值;當蔗糖濃度繼續(xù)上升時,生根數(shù)與生根誘導率開始下降。不定根的誘導時間在一定的蔗糖濃度范圍內隨著蔗糖濃度的升高而呈現(xiàn)縮短趨勢;當蔗糖濃度為40 g/L時,不定根誘導的時間最短,為18 d。不定根的生長情況也隨著蔗糖濃度的升高而呈現(xiàn)不同現(xiàn)象,當蔗糖濃度為60 g/L時,不定根的生長情況最佳,根短而粗壯,呈白色(圖3)。
表6 生根誘導情況統(tǒng)計
圖3 60 g/L蔗糖誘導的不定根
共移栽組培苗120株,存活118株,存活率為98.3%。
由試驗結果可知,誘導愈傷組織生長的最佳蔗糖濃度為60 g/L,此濃度下愈傷組織生長速度較快,生長情況佳,這與付迎軍等[12]研究結論基本一致。誘導叢生芽生長的最佳蔗糖濃度為40 g/L,此濃度下叢生芽生長速度較快,叢芽數(shù)多。誘導不定根生長的最佳蔗糖濃度為60 g/L,此濃度下根較短而粗壯,呈白色;在0~60 g/L的蔗糖濃度范圍內,誘導不定根生長的效果隨著蔗糖濃度的升高而增強,但當蔗糖濃度再次上升后,誘導效果則開始減弱,表現(xiàn)為生根誘導率降低,根短,有根毛。這與盧其能[13]的研究結果相似。經(jīng)煉苗移栽后,組培苗存活率高達98.3%。
蔗糖是組織培養(yǎng)中最常用的碳源。在植物組織培養(yǎng)中,糖的用量不僅影響培養(yǎng)物的生長速度和生長量,還影響其代謝水平、次生代謝物的合成以及細胞的形態(tài)和發(fā)生。因此,建議在索邦百合離體培養(yǎng)過程中,將誘導生長的蔗糖濃度調節(jié)至最適宜的濃度值,從而建立高質量的索邦百合快速離體繁殖體系,為索邦百合組織培養(yǎng)的工廠化生產(chǎn)和其他后續(xù)科學研究奠定良好的基礎。