食用仙人掌組織培養(yǎng)與快速繁殖研究進(jìn)展

劉雪蓮，肖 智，梁 宇，秦佳梅

(通化師范學(xué)院 生物系，吉林 通化 134002)

食用仙人掌是仙人掌科，仙人掌屬多年生厚肉多漿植物，原產(chǎn)美洲，盛產(chǎn)墨西哥，它不僅產(chǎn)量高，還兼具食用、藥用價(jià)值，在南美洲、歐洲等地一些國家種植利用已相當(dāng)普遍，深受當(dāng)?shù)貜V大消費(fèi)者的歡迎[1].引進(jìn)和開發(fā)食用仙人掌，在優(yōu)化果蔬品種結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)壞境等方面都有促進(jìn)作用，具有較高的開發(fā)前景[2].食用仙人掌常用分株法繁殖，自然繁殖率低，切下自然分生的芽在土壤中生根易造成切口腐爛，植株不宜成活；而采用組織培養(yǎng)的方法即可獲得較高的繁殖系數(shù)，又可克服生根困難[3].目前在植株再生體系的建立，繼代增殖培養(yǎng)，生根和壯苗培養(yǎng)，移栽和溫室育苗等技術(shù)方面有較多的研究報(bào)道[4]，并取得了一定的成效.為了更好的推進(jìn)食用仙人掌的生產(chǎn)發(fā)展，本文就食用仙人掌組織培養(yǎng)過程中外植體的選擇、培養(yǎng)基的選擇和外源激素的作用、生根與壯苗培養(yǎng)等方面的研究進(jìn)行綜述，為食用仙人掌的組織培養(yǎng)與快速繁殖提供參考資料.

1 外植體的選擇

1.1 外植體的消毒方法

可用于食用仙人掌組織培養(yǎng)的外植體材料很多，嫩莖段、頂芽、葉片等材料均可，但不同的外植體其滅菌方法及效果不盡相同.

食用仙人掌形態(tài)特殊，莖膨大呈掌狀，內(nèi)含大量貯水組織[5]，為多汁肉莖植物，表面滅菌處理不當(dāng)易引起污染或外植體死亡[6].以幼嫩新莖為外植體時(shí)可用75%酒精浸潤30s，用0.1%升汞溶液間歇消毒4min[7]，也可用2%的次氯酸鈉溶液滅菌25min[8]，效果比較好.而日齡較長的莖片，滅菌時(shí)間要相應(yīng)的延長，采用0.1%的升汞溶液較10%的次氯酸鈉溶液效果好[9].趙長增等[10]，曲春香[11]等將掌片在75%酒精中浸泡1min，用0.1%升汞溶液消毒10min，效果不錯(cuò).

幼嫩莖片消毒容易，而成熟的葉片較難消毒，因?yàn)槌墒斓那o片針刺的下端存在空隙，消毒難以徹底.因此，不同日齡的掌片，要采用不同的滅菌劑和滅菌時(shí)間才能達(dá)到較好的滅菌效果.

1.2 不同外植體的誘導(dǎo)效果

不同日齡的外植體對(duì)食用仙人掌誘導(dǎo)分化有影響，食用仙人掌的幼芽生長日齡越短，萌芽率越高，生長期為3d的幼掌萌芽率最高可達(dá)80.0%，與7d、10d的幼掌相比差異極顯著(P<0.01).不同的取材部位對(duì)外植體萌芽率影響顯著，幼掌的頂端萌芽率最高達(dá)91.7%，下部萌芽率較低[1]，陳麗靜等[5]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3～10d齡芽的上部切塊的不定芽誘導(dǎo)率最高，約為中部的4倍，為下部的1.5倍.平均不定芽數(shù)也是上部最多，中部最少，下部居中.林寶剛[12]分別取食用仙人掌的第1、2、3級(jí)掌片的上中下三部分各20個(gè)芽接種到相同的培養(yǎng)基上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第1級(jí)的上部只需30～35d就分化出芽，分化率達(dá)82%，中部需50～55d，分化率僅16%，而2、3級(jí)基本不分化.趙長增等[10]研究發(fā)現(xiàn)，仙人掌越是老齡的掌片酸味越重，將其切割成小塊外植體時(shí)，滲出的酸性細(xì)胞液會(huì)引起外植體自身褪綠軟腐.有時(shí)還會(huì)引起瓊脂培養(yǎng)基PH過低而不能保持凝固狀態(tài)，導(dǎo)致組培失效，可見越鮮嫩的組織越容易誘導(dǎo)分化.鄭維權(quán)等[9]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，嫩莖的緣組織萌發(fā)率較莖中部、基部等組織高，且相同部位組織中靠近莖尖組織的萌發(fā)率較高，萌發(fā)生長時(shí)間相對(duì)較短，因此，食用仙人掌組織培養(yǎng)種苗繁殖應(yīng)以嫩莖組織為外植體.張正波等[13]對(duì)食用仙人掌莖盤組織的離體培養(yǎng)特性研究結(jié)果表明，莖盤組織形態(tài)學(xué)上端、中端的刺座芽(休眠芽)誘導(dǎo)發(fā)育率高，不同層次的刺座芽誘導(dǎo)發(fā)育率差異不顯著.因此可取幼掌的頂部和上部作為外植體進(jìn)行芽的誘導(dǎo)分化.

因此，食用仙人掌組織培養(yǎng)種苗繁殖應(yīng)以嫩莖組織為外植體，且越鮮嫩的組織越容易誘導(dǎo)分化.所以可取幼掌的頂部和上部作為外植體進(jìn)行芽的誘導(dǎo)分化.

1.3 不同外植體誘導(dǎo)再生的途徑不同

桂耀林等[14]指出采用不同的外植體誘導(dǎo)再生的途徑不同，用莖尖或芽可直接誘導(dǎo)不定芽的不斷增殖.陳佳瀛等[15]指出刺座部位和幼胚是誘導(dǎo)愈傷組織的最好材料，取材方便，分化植株的能力也較強(qiáng).李鶴榮等[8]指出食用仙人掌不同于其他能產(chǎn)生不定芽的植物種類，必須利用側(cè)芽來快速繁殖.

2 培養(yǎng)基的選擇和外源激素的作用

組織培養(yǎng)是通過施加外源營養(yǎng)成分和激素等條件來調(diào)控外植體細(xì)胞的生長狀態(tài)，從而誘導(dǎo)芽萌發(fā)，產(chǎn)生較多有效的叢生苗.其目的是否實(shí)現(xiàn)，取決于培養(yǎng)基成分和添加激素的種類和濃度.對(duì)于食用仙人掌來說，大多數(shù)學(xué)者采用MS或2/3MS作為基本培養(yǎng)基添加不同種類和濃度的激素[16].生長調(diào)節(jié)物質(zhì)是培養(yǎng)基中不可缺少的關(guān)鍵物質(zhì)，其用量雖極少，但對(duì)外植體愈傷組織的誘導(dǎo)和器官分化起著重要的調(diào)節(jié)作用，其中以生長素類和細(xì)胞分裂素最為常用.丘亮偉[17]發(fā)現(xiàn)食用仙人掌的誘導(dǎo)和繼代培養(yǎng)，6-BA的調(diào)節(jié)很重要，在繼代培養(yǎng)中，隨著代數(shù)的增加，要逐漸減少6-BA的濃度.趙長增等[10]對(duì)食用仙人掌'米邦塔'的試管快繁研究結(jié)果表明：培養(yǎng)基中添加2.4-D有利于愈傷組織的誘導(dǎo)和分化.

采用細(xì)胞分裂素(6-BA)和激動(dòng)素(KT)與生長素(NAA)配合使用，愈傷組織的誘導(dǎo)和叢生芽的分化效果較好，王合心等[7]研究發(fā)現(xiàn)較高濃度的6-BA可以使嫩肉多點(diǎn)萌發(fā)，當(dāng)BA達(dá)到2.0mg/L時(shí)平均每小塊嫩肉可萌發(fā)3.2個(gè)小苗.但小苗在母株上生長較慢.待小苗切割轉(zhuǎn)移到同樣6-BA濃度的培養(yǎng)基上，其生長速度顯著加快，平均一個(gè)周期可長高4.52cm，這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步提高食用仙人掌的繁殖速度提供了新的思路.

植物激素為生理活性很高的物質(zhì)，特別是2.4-D激動(dòng)素，其生理活性更高，當(dāng)提高培養(yǎng)基植物激素濃度時(shí)，誘發(fā)變異頻率明顯提高.所以有時(shí)將2.4-D的濃度提高到8～10mg/L，以取得誘發(fā)變異的較好效果.趙長增等[10]發(fā)現(xiàn)植物激素對(duì)食用仙人掌外植體的作用沒有后效應(yīng)，在初代培養(yǎng)基中外加植物激素、外植體的頂端優(yōu)勢(shì)能得到解除，使其上的潛伏芽萌發(fā)，但不能繼續(xù)解除新生小子莖的頂端優(yōu)勢(shì).只有切割下新生的小子莖，重新接種于繼代培養(yǎng)基上，才能促使新生小子莖上的潛伏芽再萌發(fā).需注意的是，單獨(dú)添加6-BA對(duì)潛伏芽的萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用.但小子莖生長慢，必須與一定濃度的生長素相配合，才能使其生長加快，從而使增殖率達(dá)到最大.另外，繼代增殖過程中及時(shí)分割小子莖，將其轉(zhuǎn)到新鮮的繼代培養(yǎng)基上，可明顯提高增殖速率.

3 生根和馴化移栽

食用仙人掌生根較易，單獨(dú)使用NAA和IBA，其誘導(dǎo)發(fā)根率均在80%以上.畢兆東等[16]研究發(fā)現(xiàn)無論是NAA還是IBA對(duì)根數(shù)的增多都有顯著的作用.并且隨著濃度的升高，產(chǎn)生的根數(shù)明顯增加.徐民生等[18]和戴幼斌等[19]指出用嫩片扦插并結(jié)合使用植物生長調(diào)節(jié)劑是可行的.

林寶剛等[12]指出將生根培養(yǎng)基中達(dá)到移栽標(biāo)準(zhǔn)的試管苗移栽到過渡介質(zhì)-石英砂中，其成活率達(dá)95%，移栽到花盆的成活率也達(dá)96%以上，因此可以推廣應(yīng)用.陳麗靜等[5]將生根培養(yǎng)30d達(dá)到移栽標(biāo)準(zhǔn)的試管苗在培養(yǎng)室打開管口培養(yǎng)3～5d，相對(duì)濕度100%，適應(yīng)外界環(huán)境后移到過渡基質(zhì)，即田園土∶珍珠巖∶河沙=1∶1∶1.移栽后少噴水，保持相對(duì)濕度60%～70%，小苗成活率達(dá)95%左右.徐炯志等[20]指出只要組培生根苗健壯，根系完整，假植時(shí)注意保濕遮蔭，成活率均可達(dá)90%以上.但從營養(yǎng)和方便考慮，宜選塘泥或參少量河沙為基質(zhì)較好，假植成活20d后，小植株根系初步形成，經(jīng)逐步變成扁平深長.結(jié)合淋水，可用0.1%～0.2%尿素或復(fù)合肥追肥.

4 結(jié)束語

食用仙人掌不僅味美可口，而且具有較高的醫(yī)療保健作用，深受人們的喜愛，作為蔬菜食用在我國還處于起步階段.目前市場(chǎng)上栽培用種奇缺，價(jià)格昂貴，常規(guī)繁殖其繁殖系數(shù)低、所需周期長，大量引種成本較高使其發(fā)展受到制約.采用組培快繁，繁殖速度快，生產(chǎn)周期短，可在短期內(nèi)為生產(chǎn)者提供大量優(yōu)質(zhì)健康種苗.因此開展食用仙人掌的組織培養(yǎng)研究很有必要，可在短期內(nèi)為生產(chǎn)繁殖大量種苗，對(duì)加速食用仙人掌的引進(jìn)、開發(fā)有積極意義.

參考文獻(xiàn)：

[1]劉雪蓮，張廣臣，顧德峰，等.“米邦塔”食用仙人掌的誘導(dǎo)及再生技術(shù)研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(3):268-271，275.

[2]朱鳳云.食用仙人掌“米邦塔”的栽培技術(shù)[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002(11):45-46.

[3]蔡宣梅，魏翠華，陳偉.全琥的離體快速繁殖[J].植物生理學(xué)通迅，2000，36(3):233.

[4]曾宋君.象牙球的組織培養(yǎng)[J].植物生理學(xué)通迅，1996，32(6):430.

[5]陳麗靜，潘英，馬慧，等.仙人掌的離體培養(yǎng)及其快速繁殖[J].園藝學(xué)報(bào)，2001，28(4):327-330.

[6]朱運(yùn)峰，王宏太，等.菜用仙人掌的組織培養(yǎng)[J].中國蔬菜，2001(3);24.

[7]王合心，李建，王永忠.菜用仙人掌杜邦的組培快繁技術(shù)[J].中國種業(yè)，2002(3):19.

[8]李鶴榮，秦靜遠(yuǎn)，范學(xué)科，等.食用仙人掌組織培養(yǎng)及快速繁殖技術(shù)研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，12(2):24-26.

[9]鄭維全，譚樂和.墨西哥實(shí)用仙人掌組織培養(yǎng)種苗繁殖技術(shù)[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2002(2):23.

[10]趙長增，陸玉路，陳佰鴻.食用仙人掌“米邦塔”的試管快繁[J].園藝學(xué)報(bào)，2003，30(5):609-611.

[11]曲春香，楊麗娟，李文芙，等.等山影掌離體莖段的組織培養(yǎng)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，1999，19(3):40-41.

[12]林寶剛，張明龍，張龍.食用仙人掌的離體培養(yǎng)及其快繁技術(shù)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36(1):63-66.

[13]張正波，高書寶，等.食用仙人掌離體培養(yǎng)的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004(1):23.

[14]桂耀林，徐民生，全牛掌離體莖段的組織培養(yǎng)[J].科學(xué)通報(bào)，1980，25(11):515-518.

[15]陳佳瀛，杜秀達(dá)，陳軍.仙人常和仙人脂的組培嫁接成苗[J].植物生理學(xué)通迅，1999，35(4):298.

[16]畢兆東，孫淑萍.基質(zhì)與植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)食用仙人掌扦插繁殖的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34(3):360-362.

[17]丘亮偉.食用仙人掌的組織培養(yǎng)及快繁試驗(yàn)[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，35(1):22.

[18]徐民生，劉建，等.經(jīng)濟(jì)植物的組織培養(yǎng)與快速繁殖[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1985：89-93.

[19]戴幼斌，楊海兵，等.食用仙人掌的引種栽培技術(shù)[J].長江蔬菜，2000(1):12-14.

[20]徐炯志，龍明華，于文進(jìn)，等.食用仙人掌的離體快繁技術(shù)[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué)，2001(9):15.