稀土對川中島白桃組織培養(yǎng)的影響研究

張秋梅

(山西省晉城市澤州縣林業(yè)局,山西晉城048000)

1 引言

稀土是稀有金屬元素的一類,它并非植物的必要元素,既不參與植物結(jié)構(gòu)組成,也不作為營養(yǎng)貯藏成分,但稀土能通過對植物生長發(fā)育一系列反應(yīng)過程的調(diào)節(jié)和影響,表現(xiàn)出類似植物激素的生理功能[1]。稀土元素對植物的生理作用有促進(jìn)生根發(fā)芽,提高出苗率和移栽成活率;加快出葉速度,增加葉面積和葉綠素含量,因而能提高光合效率,增加干物質(zhì)的積累;促進(jìn)根系發(fā)達(dá),增加作物對N、P、K等營養(yǎng)元素的吸收,提高作物的營養(yǎng)水平。國內(nèi)外有關(guān)稀土元素在農(nóng)作物和園藝作物中的應(yīng)用及其對作物生長發(fā)育、生理生化效應(yīng)的研究認(rèn)為,使用一定濃度的稀土元素,可以促進(jìn)作物的新陳代謝活動,促進(jìn)種子萌發(fā)、植株生長,利于作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和葉綠素的合成[2～4]。盡管有關(guān)稀土元素在農(nóng)作物生產(chǎn)方面的研究報道很多,但主要是在農(nóng)作物栽培方面的應(yīng)用[5～6],而將稀土元素應(yīng)用于桃組織培養(yǎng)快繁,以及對組培苗的生長發(fā)育和生理作用的相關(guān)報道還較少。因此,深入研究稀土元素與桃組織培養(yǎng)之間的相互作用和相互影響,為進(jìn)一步了解稀土元素與植物之間的生理作用提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

2 材料和方法

2.1 外植體材料

本實驗選取從日本引進(jìn)的“川中島白”的桃品種的1年生嫩枝的活動芽以及“川中島白”1年生枝條的冬季休眠芽作為實驗材料。采用由莖段外植體培養(yǎng)所獲得的組培苗葉片為誘導(dǎo)葉片愈傷組織的外植體材料。

2.2 實驗方法

2.2.1 莖段培養(yǎng)

“川中島白”組培苗培養(yǎng)在M S培養(yǎng)基上附加6-BA 0.5m g?L-1+NAA 0.1mg?L-1,在培養(yǎng)基中分別添加復(fù)合硝酸稀土(RENO3)和硝酸鑭 La(NO3)3的濃度為0、7、17、27、37 和47mg ?L-1,測定經(jīng)不同濃度復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度處理下的“川中島白”組培苗單株鮮重、苗高和組培苗葉片的葉綠素含量。

2.2.2 葉綠素含量測定方法

稱取剪碎的新鮮樣品0.2g,加入無水乙醇-丙酮混合液(無水乙醇：丙酮=1∶1)25m L,搖勻,靜置24h。把葉綠體色素提取液倒入比色杯內(nèi),用722S可見光光度計在波長645nm和663nm下分別測定光密度,讀出數(shù)值,測量時以無水乙醇：丙酮=1∶1的混合液為空白對照。整個提取過程在低光強下進(jìn)行以防止色素被破壞。

根據(jù)下面的公式計算總?cè)~綠素含量：

總?cè)~綠素含量(m g?g-1)=

其中D 663,D 645分別是波長為663nm,645nm處的光密度值。V是提取液體積(m L),W是樣品鮮重(g),計算出來的色素含量是葉片單位鮮重的含量[7～8]。

2.2.3 培養(yǎng)條件

本實驗未經(jīng)特殊說明,培養(yǎng)基均附加蔗糖30g?L-1,瓊脂7g?L-1,pH 值為5.8,培養(yǎng)基裝瓶后在121℃下濕熱滅菌20m in,培養(yǎng)溫度為25±1℃,光照強度為2 000～3 000lx,光照時間為16h/d。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理

對實驗所獲得的數(shù)據(jù),采用方差分析方法,所用統(tǒng)計分析軟件為SAS 8.2。

2.3 實驗結(jié)果與分析

2.3.1 稀土元素對“川中島白”桃莖段生長的影響

本研究選取出芽數(shù)和出芽率較高的“川中島白”組培苗,繼代培養(yǎng)在培養(yǎng)基MS+BA 0.5mg?L-1+NAA 0.1mg?L-1上,在培養(yǎng)基中分別添加不同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭。培養(yǎng)20d后,觀測經(jīng)不同濃度復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理下的“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高,結(jié)果見表1。

表1 RENO3和La(NO 3)3濃度對“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高的影響

由表1可知,在培養(yǎng)基中添加復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高都比不添加復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的對照中高;相同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理時,“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高在復(fù)合硝酸稀土處理下均高于硝酸鑭處理;在復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭濃度為27m g?L-1時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高都比其他濃度處理時高,分別為2.33g、4.69cm和2.54g、6.59cm;方差分析結(jié)果表明,稀土元素對“川中島白”培養(yǎng)組培苗單株鮮重的影響差異顯著(F=11.91,p＜0.000 1);對單株苗高的影響差異顯著(F=12.14,p＜0.000 1)。

由以上結(jié)果可以得出,復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度在7～27mg?L-1之間時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高隨著其濃度的升高而逐漸升高;復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度在27～47mg?L-1之間時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高隨著其濃度的升高而逐漸降低。這表明在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭,一定濃度范圍內(nèi)(7～27m g?L-1)有利于“川中島白”組培苗的單株鮮重的增加和組培苗的生長,明顯的促進(jìn)了“川中島白”組培苗莖段的生長;但當(dāng)添加的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度＞27mg?L-1時,一定程度上抑制了植株的生長和發(fā)育,且植株生長不健壯,葉片發(fā)黃卷曲。

2.3.2 稀土元素對“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量的影響

將“川中島白”組培苗在MS培養(yǎng)基上,附加6-BA 0.5m g?L-1+NAA 0.1mg?L-1,在培養(yǎng)基中分別添加復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度為0、5、15、25、35、45m g?L-1。處理 25d后,測定不同濃度復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理下的“川中島白”組培苗葉片的葉綠素含量。結(jié)果見表2。

表2 RENO3和 La(NO3)3濃度對“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量的影響

實驗結(jié)果得知(表2),復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理,都是當(dāng)濃度為27m g?L-1時“川中島白”葉片葉綠素含量最高,分別為3.872和4.643mg?g-1;相同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理下,復(fù)合硝酸稀土處理的“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量均高于硝酸鑭處理;不同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭處理時“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量均高于對照即不添加任何稀土元素。方差分析結(jié)果表明,稀土元素對“川中島白”繼代培養(yǎng)組培苗葉綠素含量的影響達(dá)顯著差異水平(F=15.67,p＜0.000 1)。

由以上結(jié)果得出,濃度范圍為7～47mg?L-1時,“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量隨著復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭濃度的升高葉綠素含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;這表明在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭,一定濃度范圍內(nèi)(7～27mg?L-1)明顯的促進(jìn)了“川中島白”組培苗葉片濃綠伸展,從而在一定程度上減少了“川中島白”組培苗分化生長細(xì)弱、頂芽褐變和葉片黃化的現(xiàn)象,這與任紅旭等[9]在枸杞組織培養(yǎng)研究中的結(jié)果相同。而且相同濃度條件下相比硝酸鑭處理,復(fù)合硝酸稀土處理更能提高“川中島白”組培苗葉片的葉綠素含量[10]。

3 結(jié)語

施用適當(dāng)濃度的稀土元素能夠促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用;稀土元素對植物的生長起一定的調(diào)節(jié)和刺激作用,是促進(jìn)植物生長的有益元素;在適當(dāng)濃度的稀土作用下,植物體內(nèi)的生長素、赤酶素、細(xì)胞分裂素等激素的含量有不同程度的增加。本試驗中在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復(fù)合硝酸稀土和硝酸鑭,濃度為7～27mg?L-1時促進(jìn)了“川中島白”組培苗生長,提高了葉綠素含量,在一定程度上減少了苗細(xì)弱、頂芽褐死和葉片黃化的現(xiàn)象。但濃度過高將會抑制植株的生長,降低葉綠素含量。稀土元素能通過對植物生長發(fā)育一系列反應(yīng)過程的調(diào)節(jié)和影響,表現(xiàn)出類似植物激素的生理功能[11],因此培養(yǎng)中稀土元素的種類和濃度對離體培養(yǎng)的作用應(yīng)引起重視。目前稀土元素的應(yīng)用主要是在農(nóng)作物栽培方面,而在木本果樹組織培養(yǎng)中的研究較少,今后的工作可以在已取得成果的基礎(chǔ)上不斷完善,這樣更有利于了解稀土元素與植物之間的生理作用。

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