農(nóng)成銀 許光德 劉正魯 岑湘濤 沈 偉 ???/p>
(百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院,廣西百色 533000)
澳洲堅(jiān)果(Macadamia integrifolia &Macadamiate Trapbylla)為山龍眼科澳洲堅(jiān)果屬,原產(chǎn)于亞熱帶,1940年被定為夏威夷經(jīng)濟(jì)作物,因此又稱“夏威夷果”[1]。因營養(yǎng)成分豐富,香味獨(dú)特、質(zhì)地細(xì)膩,備受國際市場青睞,有“堅(jiān)果之王”的美譽(yù)。截至2022年,我國澳洲堅(jiān)果種植面積達(dá)30 萬hm2[2]。
生產(chǎn)中澳洲堅(jiān)果的主要繁殖方式分為種子實(shí)生苗繁殖、嫁接、扦插、壓條4 種。種子實(shí)生苗繁殖存在生長周期長、易發(fā)生變異、遺傳穩(wěn)定性差等問題[3]。目前生產(chǎn)中多采用嫁接繁殖方式,但木本果樹枝干質(zhì)地硬、皮薄,且單寧含量高,常規(guī)嫁接成活率一般在50%~80%[4]。扦插和壓條方式下根系的形成需較長時間,同時樹種也需要人工輔助管理,成本較高,生產(chǎn)上未得到廣泛推廣。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是根據(jù)植物細(xì)胞的全能性,利用組織、器官、細(xì)胞等培育獲得完整植株,在保持母株優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)上,還具有生長周期短、繁殖率高、管理方便、有利于工廠化生產(chǎn)和自動化控制等優(yōu)點(diǎn)。蘋果、櫻桃、桑葚等果樹利用組織培養(yǎng)技術(shù),通過器官發(fā)生、叢生芽繁殖、體細(xì)胞胚胎發(fā)生等方式均可獲得優(yōu)良穩(wěn)定的組培苗木[5-7]。
本研究以澳洲堅(jiān)果品種‘桂熱1號’帶芽莖段為外植體,探究適宜莖段外植體腋芽萌動的滅菌時間、腋芽萌發(fā)生長適宜的培養(yǎng)基種類,以期在短時間內(nèi)培育出遺傳性狀穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)無菌芽,為澳洲堅(jiān)果組培快繁提供一定的理論支持。
供試材料為澳洲堅(jiān)果‘桂熱1號’健壯嫩枝,采摘于農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院苗圃。采摘活動于3~5個晴天午后進(jìn)行,將采摘的外植體修剪為長度3 cm左右?guī)?~2個腋芽的莖段備用。
培養(yǎng)溫度為(26±1)℃,光照度為2 000 lx、12 h/d。
1.3.1 外植體滅菌 將外植體沖洗干凈后用洗衣粉水浸泡15 min,沖洗干凈后再用0.1%的高錳酸鉀浸泡10 min,自來水沖洗干凈備用。將外植體放入無菌瓶用75%乙醇浸泡30 s 后倒出,用無菌水漂洗2~3 遍,再將外植體放進(jìn)另一個新的無菌瓶倒入0.2%氯化汞表面消毒6、7、8、9、10、11、12 min,倒出0.2%氯化汞后用無菌水漂洗2~3遍,再用無菌吸水紙吸干水分后接種到以MS為基本培養(yǎng)基添加2.0 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA的培養(yǎng)基上,7 d統(tǒng)計(jì)污染率,15 d統(tǒng)計(jì)腋芽萌動率。污染率和腋芽萌動率計(jì)算公式:污染率(%)=(污染數(shù)/接種數(shù))×100;腋芽萌動率(%)=(接種未污染腋芽萌動數(shù)/接種數(shù))×100。
1.3.2 腋芽萌發(fā)生長培養(yǎng) 將在最佳滅菌時間滅菌后的外植體分別接種在以MS 為基本培養(yǎng)基添加6-BA(1.0、2.0 mg/L)配合NAA(0.1、0.5、1.0 mg/L)或GA3(0.1、0.5、1.0 mg/L)的培養(yǎng)基上進(jìn)行腋芽萌發(fā)生長培養(yǎng)。45 d統(tǒng)計(jì)腋芽萌發(fā)率及長勢。萌芽率計(jì)算公式:萌芽率(%)=(接種未污腋芽萌發(fā)數(shù)/接種數(shù))×100。
據(jù)表1 可知,在75%乙醇浸泡30 s 配合0.2%氯化汞溶液進(jìn)行滅菌的條件下,隨著滅菌時間的增加,污染率從最高的65.00%逐漸降低到最低的8.69%,但腋芽無膨大萌動趨勢;芽萌動率先從30.00%升高到57.70%,隨著滅菌時間的延長降低到4.35%。試驗(yàn)結(jié)果表明,75%乙醇配合0.2%氯化汞對澳洲堅(jiān)果品種‘桂熱1號’莖段滅菌的最佳時間是9 min,此時污染率是26.92%,腋芽萌動率是57.7%,腋芽膨大明顯。
表1 0.2%氯化汞不同滅菌時間對莖段污染率及腋芽萌動率的影響
據(jù)表2 可知,在培養(yǎng)基為6-BA(1.0、2.0 mg/L)、NAA(0.1、0.5、1.0 mg/L)情況下,各個培養(yǎng)基的萌芽率都在50%左右,腋芽在培養(yǎng)基為6-BA(2.0 mg/L)配合NAA(0.5 mg/L)時長勢最好。接種10 d左右外植體基部開始形成愈傷組織,愈傷組量隨著時間延長逐漸增多,其中NAA(1.0 mg/L)培養(yǎng)基愈傷組量最多,基本覆蓋住腋芽,開始時呈顆粒狀乳白色,質(zhì)地緊實(shí),60 d 部分愈傷組織呈翠綠色。在6-BA(1.0、2.0 mg/L)、GA3(0.1、0.5、1.0 mg/L)培養(yǎng)基下的整體萌芽率稍低于6-BA 和NAA 組合的培養(yǎng)基,隨著GA3濃度增加,芽長勢逐漸減弱。形成的愈傷組織呈白色,質(zhì)地相對松軟,量少。試驗(yàn)結(jié)果表明,MS+6-BA(2.0 mg/L)+NAA(0.5 mg/L)適合澳洲堅(jiān)果品種‘桂熱1號’無菌芽萌發(fā)生長。
表2 培養(yǎng)基種類對腋芽萌發(fā)生長的影響
外植體的雜菌感染是植物組織培養(yǎng)過程中面臨的主要問題之一[8]。因此,外植體材料的滅菌是植物組織培養(yǎng)的一項(xiàng)重要工作。滅菌時間短會造成滅菌不徹底、污染嚴(yán)重的問題,滅菌時間過長又會導(dǎo)致外植體死亡、萌發(fā)延遲、分化率低等情況出現(xiàn)[9]。氯化汞是植物組織培養(yǎng)過程中外植體滅菌的常用滅菌劑,具有滅菌效果好、用量少的優(yōu)點(diǎn)。75%乙醇與氯化汞組合是植物組織培養(yǎng)常用的一種滅菌方法。韓笑等[8]使用不同濃度的堿化乙醇和0.1%的氯化汞對金銀花莖尖進(jìn)行滅菌處理,結(jié)果表明,用0.1%氯化汞浸泡7 min 滅菌效果最好,污染率降到8.3%。岑湘濤等[10]在杧果帶腋芽莖段滅菌的研究中發(fā)現(xiàn),75%乙醇浸泡30 s配合0.1%氯化汞滅菌8 min效果最佳。于靜等[11]在單因素預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用單一變量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),篩選出先用75%的乙醇消毒20 s,再配合0.1%的氯化汞溶液處理6 min是積雪草外植體最佳滅菌方法及時間。本試驗(yàn)選用的75%乙醇浸泡30 s配合0.2%氯化汞處理9 min在澳洲堅(jiān)果品種‘桂熱1 號’莖段滅菌中取得較好滅菌效果,與前人研究結(jié)果一致。
外植體分化的關(guān)鍵是植物生長調(diào)節(jié)劑的種類及濃度配比。常用的細(xì)胞分裂素包括6-BA、TDZ、KT等,常用的植物生長素有IAA、IBA、2,4-D、NAA[12-13]。生長素能夠促進(jìn)節(jié)間的伸長和根的形成,而細(xì)胞分裂素可以使側(cè)芽從頂端優(yōu)勢中解放出來。細(xì)胞分裂素能抑制生根,在生根培養(yǎng)基中通常除去細(xì)胞分裂素而加入一定濃度的生長素[14]。高濃度的細(xì)胞分裂素配合低濃度的生長素具有促進(jìn)腋芽萌發(fā)和叢生芽分化的作用。GA3可以刺激器官生長,但是會抑制器官發(fā)生,抑制不定根的形成。肖祖飛等[15]研究表明,誘導(dǎo)1,8-桉葉油素型油樟莖段組織培萌芽最適培養(yǎng)基是MS+6-BA(1.0 mg/L)+IBA(0.05 mg/L),萌芽率73.33%。吳高殷等[16]以山杏莖尖和莖段為外植體,在對初代培養(yǎng)基激素配比的研究中發(fā)現(xiàn),莖尖初代培養(yǎng)最佳激素配比為6-BA(0.5 mg/L)+NAA(0.2 mg/L);莖段初代培養(yǎng)最佳培養(yǎng)基激素配比為6-BA(0.5 mg/L)+NAA(0.1 mg/L)。余志杰[17]研究發(fā)現(xiàn),6-BA和NAA都是誘導(dǎo)牟平野生玫瑰莖段不定芽萌發(fā)和生長的主要因素,MS+6-BA(1.5 mg/L)+NAA(0.l mg/L)是誘導(dǎo)牟平野生玫瑰莖段不定芽發(fā)生的最佳培養(yǎng)基。郭麗[18]以單芽莖段為外植體研究鉆石海棠組織培養(yǎng)快繁體系的建立,結(jié)果表明:MS+6-BA(1.0 mg/L)+NAA(0.l mg/L)為叢生芽最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基,誘導(dǎo)率60.7%。本研究篩選出適合澳洲堅(jiān)果品種‘桂熱1號’腋芽萌發(fā)生長培養(yǎng)基配方是MS+6-BA(2.0 mg/L)+NAA(0.5 mg/L),與前人研究結(jié)果相符。