文冠果優(yōu)異種質(zhì)選擇及莖段離體培養(yǎng)技術(shù)

蘭士波 崔云英 李秀蘭

(1.黑龍江省林業(yè)科學研究所經(jīng)濟林研究室,哈爾濱 150081；2.黑龍江省林業(yè)科學院江山嬌實驗林場，黑龍江 寧安 157424)

文冠果(XanthocerassorborifoliaBunge)，又稱:木瓜、崖木瓜、山木瓜、文登閣、文官果、文燈果、文冠樹、燈木道(蒙名)。在植物系統(tǒng)分類學上，文冠果隸屬無患子科(Sapindaceae)、文冠果屬(XanthocerasBge.)，原產(chǎn)中國西北部(N33°～33°、E100°～125°)，具較強適應性和抗逆能力，為中國特有溫帶木本油料植物，素有“北方油茶”之美譽。自20世紀60年代，中國學者圍繞文冠果良種選育和豐產(chǎn)栽培技術(shù)展開一系列的研究，取得一定基礎(chǔ)性成果[1]；文冠果屬雌雄同株，坐果率之低，果樹中罕見，在多方面探索落花落果機理的基礎(chǔ)上，提出樹體營養(yǎng)限制論、有性繁殖退化論[2]；通過存量資源廣泛選擇，選育出優(yōu)良無性系或最佳雜交組合，縮短育種周期[3，4]。

在石油資源日益枯竭的今天，文冠果作為重要生物質(zhì)能源樹種，發(fā)展?jié)摿O大，具有廣泛的市場前景。筆者通過優(yōu)良群體引種馴化及多點聯(lián)合區(qū)域化試驗，選育出適宜中國北溫帶地區(qū)廣泛栽培的優(yōu)異種質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展無性微體繁育技術(shù)的研究，提出微體繁育技術(shù)與模式，為標準化栽培提供科技含量高的優(yōu)良品種和科技支撐。

1 試驗地區(qū)自然概況

試驗地點選設(shè)在黑龍江省林業(yè)科學院江山嬌實驗林場，位于中國東部山區(qū)，屬長白山系張廣才嶺余脈，東南與吉林接壤，西以鏡泊湖為界，東、南、北三面與東京城林業(yè)局毗鄰，地理位置:E128°58′、N43°50′。森林類型為長白山系北部溫帶針闊混交林區(qū)，植物種類繁多，包括:針闊混交林、闊葉混交林、柞樹林和人工針葉純林。

該區(qū)域地勢東高西低，北高南低，海拔356～890m，平均海拔400m。土壤資源豐富，地帶性土壤屬棕色森林土，主要成土母質(zhì)為玄武巖，土壤類型包括:地帶性土壤(暗棕壤)和非地帶性土壤(草甸土、沼澤土)，受地形地勢影響，分布規(guī)律:暗棕壤占81%，分布于不同坡向、坡位、排水良好的河谷階地；草甸土主要分布在河流兩岸低平或排水不暢的低洼積水地帶，排水不良形成常年積水或季節(jié)性積水的河旁低平地帶。氣候?qū)賮喓畮Т箨懶詺夂?，冬季寒冷干旱而漫長，夏季濕潤炎熱而短促，春秋兩季風多，降水量較少。全年雨季分明，寒暑懸殊，四季溫差較大，平均溫度3.5℃，極端低溫出現(xiàn)在1月份，最高氣溫在7月份，≥10℃年有效積溫2 200℃，降水量450～550mm，且集中在6—8月份，占全年降水量50%。無霜期116～125d，早霜9月下旬，晚霜在翌年5月中旬。

2 試驗材料及方法

2.1 試驗設(shè)計

依據(jù)文冠果天然分布及人工栽培現(xiàn)狀，在陜西楊凌、內(nèi)蒙古赤峰及黑龍江天然或人工栽培的群體內(nèi)，收集生長健壯、結(jié)實較好、無病蟲害優(yōu)良單株的成熟種實，經(jīng)催芽處理、播種育苗獲得子代，按橫向隨機設(shè)計、縱向帶狀排列的方式營建子代測定林。每個小區(qū)配置40株，單行8株排布，株行距2m×2m，小區(qū)內(nèi)設(shè)置5次重復，重復間設(shè)置隔離帶。

2.2 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析包括：方差分析、LSR檢驗。方差分析、LSR檢驗采用SPSS 13.0的General Linear Model中Univariate 軟件[5]。方差分析線性固定模型：Yijk=μ+Bi+Fj+BFij+εijk，Yijk為第i個區(qū)組第j個家系的第k個觀測值；μ為總體平均值；Bi為區(qū)組；Fj為家系；BFij為家系與區(qū)組間的交互作用；εijk為誤差。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 文冠果子代早期評價及優(yōu)良群體選擇

文冠果種實及其子代形態(tài)指標測定及方差分析結(jié)果(表1、表2)表明:(1)群體間種子品質(zhì)差異較大，其中:陜西楊凌群體種子凈度(99.2%)、千粒重(678.0g)和發(fā)芽率(90.3%)較3個群體均值分別提高0.54%、25.39%和41.0%；內(nèi)蒙古赤峰群體種子凈度(98.4%)、千粒重(457.2g)和發(fā)芽率(89.0%)等3個測定指標均低于3個群體均值；黑龍江人工栽培群體種子凈度較3個群體均值提高0.34%，千粒重和發(fā)芽率卻低于3個群體的均值。由此可見，楊凌群體種子品質(zhì)優(yōu)良，黑龍江人工栽培群體次之。(2)群體間子代地徑生長性狀差異顯著，地徑由大至小序列:黑龍江人工栽培群體(D0∶1.02mm)>陜西楊凌群體(D0∶0.91mm)>內(nèi)蒙古赤峰群體(D0∶0.84mm)，以黑龍江人工栽培群體表現(xiàn)最佳，生物量測定亦然，適宜北溫帶地區(qū)栽培。(3)群體間子代當年高生長差異較小，變化幅度在16.4～18.5cm之間；群體間地徑生長性狀差異較大，其中:黑龍江人工群體子代地徑(0.71mm)性狀表現(xiàn)優(yōu)異，較表現(xiàn)最差的內(nèi)蒙古赤峰群體(0.61mm)提高18.5%。(4)群體間子代生物量指標差異較大，但變化趨勢基本一致，葉重、莖重、根重及全重4項指標由大至小的序列為黑龍江人工群體>陜西楊凌群體>內(nèi)蒙古赤峰群體。

通過群體間子代生物量指標、種實和子代生長性狀綜合分析與評價，確定陜西楊凌天然群體和黑龍江人工栽培群體為優(yōu)異群體，其子代適宜我國北溫帶地區(qū)引種栽培，具有推廣應用價值。

表1群體間子代形態(tài)和生物量指標測定

表2群體間子代形態(tài)指標方差分析結(jié)果

3.2 優(yōu)良品種莖段離體培養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)

植物離體培養(yǎng)不受自然周期性和非周期性氣候條件變化的制約，可有效保持木本的優(yōu)良性狀，快速規(guī)?；a(chǎn)優(yōu)質(zhì)苗木。采用該項技術(shù)，既可節(jié)省供試材料，亦為文冠果規(guī)?；?、標準化栽培提供優(yōu)質(zhì)苗木，生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益顯著。

3.2.1 外植體選擇與處理

以性狀穩(wěn)定、生長健壯、無病蟲危害的帶芽莖段為離體培養(yǎng)外植體。外植體采集后，經(jīng)自來水沖洗0.5h，濾紙吸取多余水分，轉(zhuǎn)至超級工作臺培養(yǎng)皿上，用75%酒精消毒10～30s，再用0.1%HgCl2滅菌3～8min后，將莖段剪切成1.5cm，并保留1個腋芽，接種于培養(yǎng)基中培養(yǎng)。

3.2.2 基本培養(yǎng)基的選擇

將單芽莖段分別接種在MS、W、B5、N6等4種基本培養(yǎng)基上，溫度控制在25±1℃，探討培養(yǎng)基對文冠果芽誘導分化的效應。接種MS上的外植體培養(yǎng)28d即可誘導芽分化，分化率20%～60%；接種B5上的外植體培養(yǎng)36d開始誘導芽分化，分化率15%～40%；而接種在其他2種培養(yǎng)基上，未能誘導芽分化。因此，確定MS為文冠果誘導分化的最適培養(yǎng)基，誘導分化時間較短，芽分化能力較強。

3.2.3 增殖分化培養(yǎng)基篩選和優(yōu)化

在無菌條件下，將滅菌莖段分別接種到添加細胞分裂素(6-BA)和生長調(diào)節(jié)劑(NAA) 不同濃度配比的基本培養(yǎng)基(MS)上，優(yōu)化文冠果離體培養(yǎng)的最適培養(yǎng)基，溫度控制在25±1℃。結(jié)果(表3)表明：附加細胞分裂素和生長調(diào)節(jié)劑對莖段的芽分化增殖影響較大，適當濃度的6-BA和NAA均可促進莖段的芽分化增殖，且以2.0mg·L-16-BA、0.2mg·L-1NAA及0.05mg·L-1NAA分化增殖效果較好，分化數(shù)量分別為9個、6個和8個。在此基礎(chǔ)上，基本培養(yǎng)基同時附加不同濃度配比的6-BA和NAA，處理2和處理4的增殖效果較好，增值系數(shù)分別為6.5、5.8。因此，確定MS+6-BA2.0mg·L-1+NAA0.2mg·L-1為莖段離體培養(yǎng)的最適芽分化增殖培養(yǎng)基。

表3細胞分裂素及生長調(diào)節(jié)劑對誘導分化的影響及效果

3.2.4 生根培養(yǎng)基篩選和優(yōu)化

以MS為基本培養(yǎng)基，附加NAA 1.0mg·L-1、IAA 1.0mg·L-1、IBA 1.0mg·L-1生根調(diào)節(jié)劑，設(shè)計3種生根培養(yǎng)基。轉(zhuǎn)接高度適宜的試管苗至生根培養(yǎng)基上生根培養(yǎng)，溫度控制在25±1℃。結(jié)果(表4)表明：基本培養(yǎng)基和濃度配比相同，附加IBA 1.0mg·L-1生根效果最佳，幼根數(shù)量、平均根長分別為6條/株和2.5cm，因此，確定MS+IBA 1.0mg·L-1為最適生根培養(yǎng)基。

表4不同培養(yǎng)基的生根效果分析

4 結(jié)論與討論

(1)陜西楊凌群體種子品質(zhì)最佳，種子凈度、千粒重及發(fā)芽率較3個群體的均值分別提高0.55%、25.39%和4.10%。

(2)群體間子代地徑生長性狀差異顯著，以黑龍江人工栽培群體表現(xiàn)最佳；群體間子代當年高生長差異較小，而地徑性狀差異較大，確定黑龍江人工栽培群體和陜西楊凌群體為優(yōu)良群體，且表現(xiàn)最好的黑龍江人工栽培群體的子代地徑生長量較表現(xiàn)最差的內(nèi)蒙古赤峰群體提高18.5%。

(3)以生長健壯的帶芽莖段為外植體，經(jīng)75%酒精消毒10～30s后，用0.1%HgCl2滅菌3～8min，消毒效果顯著。

(4)莖段離體培養(yǎng)的最適宜分化增殖培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基分別為Ms+6-BA 2.0mg·L-1+NAA 0.2mg·L-1和Ms+IBA 1.0mg·L-1。

[1]高述民,馬凱.文冠果研究進展[J].植物學通報,2002,19(3):296～301.

[2]王晉華,李鳳蘭.文冠果花性別分化及花藥內(nèi)淀粉動態(tài)[J].北京林業(yè)大學學報,1992,14(3):54～60.

[3]安守琴,賈桂霞.文冠果優(yōu)良無性系選擇[J].內(nèi)蒙古林學院學報,1987,(2):52～59.

[4]張桂琴,徐祥齡,趙志學.文冠果嫩莖組織誘導植株移栽初獲成功[J].林業(yè)科技通訊, 1980,(7):4～5.

[5]劉先勇,袁長迎,段寶福,等.SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件與應用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002.