王 南

(寶雞市陳倉(cāng)區(qū)林業(yè)工作站,陜西 寶雞 721399)

0 引言

毛白楊(PopulustomentosaCarr.),喬木,高30 cm,樹冠寬卵形。是黃河流域防護(hù)林建設(shè)、速生豐產(chǎn)林建設(shè)、平原綠化、膠合板工業(yè)、造紙工業(yè)、木材工業(yè)等森工領(lǐng)域的好品種?；ㄆ?月,果實(shí)成熟期為4月上旬～5月中旬[1]。

毛白楊有性生殖能力普遍較低[2],因?yàn)槊讞顬榇菩郛愔?雌株數(shù)量較雄株少,而且雌雄株花期不遇,雌性毛白楊花芽小而稀,比雄性毛白楊開花遲15～20 d[3]。不容易結(jié)實(shí),生產(chǎn)上一般不進(jìn)行有性繁殖,大多使用無(wú)性繁殖。經(jīng)常采用根繁、嫁接和扦插等繁殖方法進(jìn)行育苗。比如崔振榮所著的毛白楊的無(wú)性繁殖措施中的伐根嫁接、枝接來(lái)扦插育苗[4]。這種育苗方式由于受材料、季節(jié)等因素的限制,繁殖速度慢并且容易遭受病毒的危害,而組織培養(yǎng)技術(shù)不受氣候和季節(jié)的限制,便于穩(wěn)定地進(jìn)行周年生產(chǎn),苗木繁殖速度快,效率高,繁殖材料來(lái)源廣泛,可有效脫出植物所帶的病毒等優(yōu)點(diǎn)。植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣,目前主要用在離體無(wú)性系快速繁殖與無(wú)毒化、植物育種、遺傳物質(zhì)的保存、植物次生代謝物的生產(chǎn)和植物基因轉(zhuǎn)化等方面[5]。

在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)不同的植物或不同植物的不同部位選擇不同的培養(yǎng)基[6]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的研究及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用是近代植物學(xué)及農(nóng)業(yè)科學(xué)的重大進(jìn)展之一[7]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在促進(jìn)扦插生根、提高嫁接成活率、提高組織培養(yǎng)效果等方面發(fā)揮著重要的作用[8]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑NAA(萘乙酸)、IAA(吲哚乙酸),IBA(吲哚丁酸)作為重要的內(nèi)源激素,參與了植物生長(zhǎng)和發(fā)育的諸多過(guò)程,如根和莖的生長(zhǎng)、器官的衰老、維管束組織的形成和分化發(fā)育以及植物的向地和向光反應(yīng)等[9]。要根據(jù)不同的植物對(duì)象及其部位和不同的目的選擇合適的藥劑。

毛白楊組織培養(yǎng)體系的資料較多,利用芽變毛白楊葉片作為外植體進(jìn)行不定芽誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基是MS+1.0 mg/L6-BA+0.1 mg/LIBA+0.1 mg/LGA[10]。利用三倍體毛白楊的休眠芽作為外植體,三倍體毛白楊快繁的適宜增值培養(yǎng)基為1/2MS+0.4 mg/LNAA+0.5 mg/LNAA,適宜壯苗、生根的培養(yǎng)基為1/2MS+0.5 mg/LNAA[11]。利用三倍體毛白楊莖段作為外植體,三倍體毛白楊在MS+0.5 mg/LBA+0.25 mg/LIBA+0.2 mg/LNAA上每周3能增值5.6～7.8倍,在1/2MS+1.0 mg/LIAA的培養(yǎng)基上生根率為72.8%～76%[12]。

毛白楊組織培養(yǎng)的資料雖然比較多,但是人們工作的注意力仍更多地集中在對(duì)不同濃度的單一生長(zhǎng)素類或不同濃度及比例的生長(zhǎng)素類和細(xì)胞分裂素類對(duì)根的誘導(dǎo)效率的影響。以毛白楊休眠枝作為實(shí)驗(yàn)材料,在H培養(yǎng)基上附加不同濃度IBA、IAA對(duì)莖段生芽的影響進(jìn)行研究,以及在1/2MS培養(yǎng)基上,探討了6-BA、NAA不同濃度組合對(duì)叢生芽增殖的影響,IAA、IBA和NAA不同濃度組合對(duì)生根的影響,篩選出有利于毛白楊叢生芽增殖培養(yǎng)和生根培養(yǎng)的生長(zhǎng)組合,旨在為毛白楊快繁體系優(yōu)化提供資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以毛白楊一年生休眠枝條為試驗(yàn)材料。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 外植體的獲取。對(duì)一年生休眠枝條進(jìn)行水培,待水培芽長(zhǎng)到3～5 cm后,剪取一段3 cm左右的帶芽莖段,每段保留2個(gè)側(cè)芽,用洗衣粉漂洗后,10%的84消毒液消毒8～12 min,蒸餾水清洗,用濾紙吸干水分,然后在超凈工作臺(tái)上置75%酒精浸泡1～2 s,用無(wú)菌水清洗3次,迅速倒入1 g/L的升汞液中,浸泡8 min,用無(wú)菌水清洗4次,最后用無(wú)菌水浸泡備用。接種時(shí)將莖段放在消毒好的濾紙上,接種到不同激素配比的H培養(yǎng)基中誘導(dǎo)分化。

1.2.2 誘導(dǎo)分化培養(yǎng)。選用H為基本培養(yǎng)基,附加不同濃度的IBA和IAA,IBA和IAA的濃度設(shè)置都為4個(gè)梯度,分別為0.5、1.0、1.5、2.0 mg/L。共組成16種不同激素濃度配比的培養(yǎng)基。將3 cm左右的帶芽莖段接種到含有不同激素配比的H培養(yǎng)基中(表1),蔗糖濃度2%,瓊脂濃度為0.4%。每瓶接種3～4塊外植體,每一個(gè)梯度接10瓶。

表1 不同激素配比的H培養(yǎng)基

培養(yǎng)條件:培養(yǎng)室溫度(20±5)℃,光照14 h,光強(qiáng)1500～2000 lx,pH5.8。

1.2.3 芽的增殖培養(yǎng)基。選用1/2 MS為基本培養(yǎng)基,附加不同濃度的6-BA、NAA,將在誘導(dǎo)培養(yǎng)基上長(zhǎng)出的叢生芽切割成較小的叢芽塊或待外植體腋芽萌動(dòng)抽枝后再進(jìn)行分割切段,接種在增殖培養(yǎng)基上進(jìn)行增殖。每瓶接種3～4塊外植體,每一個(gè)梯度接10瓶。接種在以下培養(yǎng)基上,1/2MS+1.0 mg/L6-BA+0.5 mg/LNAA、1/2MS+1.0 mg/L6-BA+0.1 mg/LNAA、1/2MS+0.5 mg/L6-BA+0.1 mg/LNAA。

培養(yǎng)條件:培養(yǎng)室溫度(20±5)℃,光照14 h,光強(qiáng)1500～2000 lx,pH5.8。

1.2.4 誘導(dǎo)生根培養(yǎng)。選用1/2MS為基本培養(yǎng)基,附加不同濃度的IAA、IBA和NAA,IAA和IBA的濃度設(shè)置3個(gè)梯度,分別為:0、0.2、0.5 mg/L;NAA濃度設(shè)置3個(gè)梯度,分別為:0、0.1、0.2 mg/L。每瓶接種3～4塊外植體,每一個(gè)梯度接10瓶。設(shè)置采用單芽莖段法,即將分化階段帶芽嫩枝切成小段(每個(gè)莖段帶一個(gè)腋芽)直接接種在生根培養(yǎng)基(表2)上誘導(dǎo)生根。

表2 不同激素配比1/2MS培養(yǎng)基

培養(yǎng)條件:培養(yǎng)室溫度(20±5)℃,光照14 h,光強(qiáng)1500～2000 lx,pH5.8。

2 結(jié)果與分析

2.1 芽誘導(dǎo)分化的培養(yǎng)

為了探討不同濃度比例的生長(zhǎng)素對(duì)芽誘導(dǎo)分化的影響,以H作為基本培養(yǎng)基,IAA、IBA均分別采用0.5、1.0、1.5和2.0 mg/L的濃度梯度;對(duì)接種在芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基上的單芽莖段或頂芽經(jīng)15 d培養(yǎng)后其分化情況如表3所示。

表3 毛白楊外植體生長(zhǎng)分化情況試驗(yàn)方案和成果分析表

由表3得出,在含有1.5 mg/LIBA、1.5 mg/LIAA的培養(yǎng)基中,外植體經(jīng)過(guò)兩周后,開始發(fā)芽、展葉,且生長(zhǎng)好,誘導(dǎo)分化率為84.2%;在含有0.5 mg/LIBA、1.5 mg/LIAA和0.5 mg/LIBA、0.5 mg/LIAA的培養(yǎng)基中,外植體經(jīng)過(guò)兩周后,開始發(fā)芽、展葉,但生長(zhǎng)一般,誘導(dǎo)分化率低且僅為40%。在IAA的四個(gè)濃度梯度中,分化出最多芽個(gè)數(shù)的IAA濃度為1.5 mg/L;在IBA的四個(gè)濃度梯度中,分化出最多芽個(gè)數(shù)的IBA濃度也為1.5 mg/L。在實(shí)驗(yàn)中,以H為基礎(chǔ)培養(yǎng)基附加4個(gè)濃度梯度的培養(yǎng)基中最佳的組合為H+1.5 mg/LIAA+1.5 mg/LIBA。

2.2 芽的增殖培養(yǎng)

以1/2MS作為基本培養(yǎng)基,分別添加兩種不同濃度的6-BA與三種濃度不同的NAA組合,將從外植體獲得的芽切成莖段分別接入以下所示培養(yǎng)基中,觀察芽的生長(zhǎng)情況,結(jié)果如表4所示。

表4 毛白楊叢芽增殖

由表4實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:毛白楊對(duì)6-BA和NAA的濃度范圍適應(yīng)性較廣,在三種培養(yǎng)上均可形成叢生芽,有的莖段上長(zhǎng)著不止一個(gè)芽,但以較低濃度的6-BA和NAA配合使用效果為佳。接種在1.0 mg/L6-BA、0.5 mg/LNAA培養(yǎng)基的莖尖(段)雖誘導(dǎo)率高,達(dá)到100%,但其芽長(zhǎng)勢(shì)緩慢。而接種在1.0 mg/L 6-BA、0.1 mg/L NAA培養(yǎng)基的莖尖(段)雖芽長(zhǎng)勢(shì)快但誘導(dǎo)率很低。在實(shí)驗(yàn)中,1/2MS+0.5 mg/L6-BA+0.05 mg/LNAA為最適合叢芽增值的培養(yǎng)基,培養(yǎng)基的莖尖(段)芽長(zhǎng)勢(shì)快誘導(dǎo)率高。

2.3 芽的誘導(dǎo)生根培養(yǎng)

以1/2MS作為基本培養(yǎng)基,分別附加不同濃度的IAA、IBA、NAA進(jìn)行組合,將增殖培養(yǎng)基上大于3 cm的芽剪下接種在生根培養(yǎng)基上,培養(yǎng)15 d后,基部膨大,并逐步形成發(fā)達(dá)的根系,如表5所示。

表5 毛白楊生根情況和成果分析表

由表5得知,在0、0.5 mg/L IAA濃度下,毛白楊生根最好;在0.2 mg/L IBA濃度下,毛白楊生根最好;在0 mg/LNAA下,毛白楊生根最好。由以上分析得出,理論上得出適合毛白楊生根的培養(yǎng)基有1/2MS+0.2 mg/LIBA,1/2MS+0.5 mg/LIAA+0.1 mg/LIBA。由表5可知,在1/2MS+0.2 mg/LIBA培養(yǎng)基下,生根率達(dá)到90%,達(dá)到最高生根率。

3 討論

3.1 激素配比與芽的誘導(dǎo)

楊樹組織培養(yǎng)研究表明,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中的細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素是誘導(dǎo)外植體脫分化的主要因素,其種類和濃度的配比對(duì)芽的誘導(dǎo)關(guān)系重大[13]。試驗(yàn)進(jìn)行的IAA與IBA 配比研究表明,1.5 mg/LIAA與1.5 mg/LIBA配比對(duì)毛白楊芽誘導(dǎo)率最高,可達(dá)84.2%。與董晨波等[14]莖段培養(yǎng)的培養(yǎng)基為MS +0. 25 mg/LBA+ 0. 05 mg/LNAA+0. 25 mg/LIAA相比,人們工作的注意力更多地集中在對(duì)不同濃度的單一生長(zhǎng)素類以及不同濃度的IAA與BA不同濃度之間的配比對(duì)莖段誘導(dǎo)分化的影響。而文章研究了在IAA和IBA配合使用的生長(zhǎng)素對(duì)分化誘導(dǎo)的影響。

3.2 激素配比與芽的增殖

6-BA是啟動(dòng)細(xì)胞分化的主要激素, 主要作用是促進(jìn)芽的形成,也可以誘導(dǎo)愈傷組織發(fā)生[15]。當(dāng)BA 與NAA的濃度比例低時(shí),有利于愈傷組織的形成和芽的生長(zhǎng),比例高時(shí)有利于芽的分化[11]。在本試驗(yàn)中則是以較低濃度的0.5 mg/L 6-BA和低濃度的0.05 mg/L NAA培養(yǎng)基對(duì)不定芽的分化誘導(dǎo)最佳,這可能與選取的基本培養(yǎng)基不同,從而對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。

3.3 激素配比與芽的誘導(dǎo)生根

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)植物愈傷組織的誘導(dǎo)和分化過(guò)程具有重要作用[16]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)比較理想的毛白楊生根培養(yǎng)基為1/2MS+0.2 mg/LIBA、1/2MS+0.5 mg/LIAA+0.1 mg/LIBA。但是后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未設(shè)計(jì)在1/2MS+0.5 mg/LIAA+0.1 mg/LIBA培養(yǎng)基下毛白楊生根培養(yǎng),需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)該培養(yǎng)基進(jìn)行驗(yàn)證。然而IAA的成本要高于IBA的成本,所以在實(shí)驗(yàn)中1/2MS+0.2 mg/LIBA就是毛白楊生根最優(yōu)的培養(yǎng)基。實(shí)驗(yàn)中以多種生長(zhǎng)素不同濃度配比進(jìn)行研究,濃度比例設(shè)置較多,并沒(méi)有把所有的濃度進(jìn)行正交設(shè)計(jì)。從實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分析得出理論值,將實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較分析得出最優(yōu)的培養(yǎng)基。