山苦菜試管苗微型根莖繁殖的研究

劉曉霞，劉帥，楊萌萌，楊文新，姜長陽

(遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116081)

山苦菜(Ixeris chinensis)為菊科苦荬菜屬多年生草本植物［1-2］，因具有重要的食用和藥用價(jià)值，一直受到人們的高度青睞。盡管山苦菜是一種分布較為廣泛、數(shù)量較多的植物，但由于人們長期大量的采挖食用，在很多地區(qū)已成為瀕危植物。為了保護(hù)山苦菜的野生資源，滿足人們的需求，張卓等［3］對(duì)其進(jìn)行了組織培養(yǎng)及高效再生體系建立的研究，已建立起山苦菜的無性系［4］，并且所繁殖的試管苗容易移栽、移植成活。在研究中，張卓等發(fā)現(xiàn)在山苦菜的試管苗培養(yǎng)中，經(jīng)過50 d 的培養(yǎng)，試管苗在瓶內(nèi)就可以形成根莖，但是，根莖及根莖上不定芽長勢較弱，并且沒有進(jìn)行山苦菜根莖繁殖和扦插的研究。在野生的條件下，山苦菜主要是以根和根莖進(jìn)行繁殖的［5］。為此，本文對(duì)山苦菜試管苗的微型根莖繁殖進(jìn)行了研究，以期獲得用根莖繁殖的大量生長旺盛的試管苗，滿足人們?cè)耘嗪捅Ｗo(hù)這種野生植物資源的需要。

1 材料與方法

1.1 材料

5月上旬，在旅順菜大嶺山坡采集生長旺盛的山苦菜，根據(jù)張卓［3］的方法，在MS +BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L+ KT 0.5 mg/L培養(yǎng)基上培養(yǎng)出再生芽，之后在1/4MS +IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培養(yǎng)基上培養(yǎng)70 d 左右，從試管苗根部可誘導(dǎo)出5～9 cm 的微型根莖。把這種微型根莖的試管苗作為本研究的試驗(yàn)材料。

1.2 培養(yǎng)條件

培養(yǎng)條件:培養(yǎng)溫度21℃、光照強(qiáng)度為2 000 Lx，其余與張卓等的研究相同［3］。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不同培養(yǎng)基支持物對(duì)微型根莖培養(yǎng)的影響

把在1/4MS+IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培養(yǎng)基上擴(kuò)增培養(yǎng)的微型根莖切成具有2 個(gè)生長點(diǎn)的莖段后，接種到以瓊脂(胨力強(qiáng)度為240 g/cm2，以下簡稱瓊脂)、顆粒狀爐灰渣(經(jīng)過反復(fù)洗滌，顆粒為0.1～0.2 cm的爐灰渣，以下簡稱爐灰渣)和河沙(經(jīng)過反復(fù)洗滌的河沙，以下簡稱河沙)3 種材料為固體培養(yǎng)基支持物的1/4MS+IAA0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1的培養(yǎng)基上，進(jìn)行培養(yǎng)基的不同支持物對(duì)瓶內(nèi)微型根莖生根繼代擴(kuò)增培養(yǎng)的影響試驗(yàn)。每次重復(fù)試驗(yàn)繼代培養(yǎng)4 代，重復(fù)3 次，每種培養(yǎng)基接種培養(yǎng)200 個(gè)微型根莖段。

1.3.2 不同基質(zhì)、不同生長點(diǎn)數(shù)的微型根莖段對(duì)扦插試管苗和增殖倍數(shù)的影響

把在以爐灰渣為支持物、在1/4MS+IAA 0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培養(yǎng)基上培養(yǎng)的試管苗的微型根莖分別切成，無生長點(diǎn)、具有1 個(gè)生長點(diǎn)、具有2 個(gè)生長點(diǎn)和具有3 個(gè)生長點(diǎn)的4 種不同微型根莖段后，直接扦插到上層為肥沃園土、干凈河沙和顆粒狀爐灰渣3 種不同基質(zhì)中，進(jìn)行不同基質(zhì)、不同生長點(diǎn)數(shù)的微型根莖段對(duì)扦插成活率和增殖倍數(shù)的影響試驗(yàn)。試驗(yàn)前10 d 保持溫度15℃以上、無直射光照、濕度85%左右的環(huán)境條件。試驗(yàn)重復(fù)2 次，每種基質(zhì)扦插150 個(gè)微型根莖段。

1.3.3 微型根莖扦插苗的移植

把在以爐灰渣為苗床扦插基質(zhì)扦插成活的微型根莖段試管苗，于5月上旬移植到旅順菜大嶺的山坡上。移植后使其在野生環(huán)境生長，進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)。移植2 次，共移植420 株。

2 結(jié)果及分析

2.1 不同培養(yǎng)基支持物對(duì)微型根莖培養(yǎng)的影響

培養(yǎng)到50 d 時(shí)觀察統(tǒng)計(jì)，第一次試驗(yàn)繼代培養(yǎng)4 代的平均結(jié)果見表1。在液體培養(yǎng)基上試管苗不能生長，不能形成根莖。在以河沙和瓊脂為培養(yǎng)基支持物的培養(yǎng)基上，試管苗的長勢較弱，微型根莖平均長度較短。而以爐灰渣為培養(yǎng)基支持物的培養(yǎng)基上，試管苗長勢旺盛、微型根莖長、繁殖系數(shù)大。觀察表明，在以爐灰渣為支持物的培養(yǎng)基上，培養(yǎng)到20 d 時(shí)可見試管苗根部開始生長根莖。隨后，根莖迅速生長，培養(yǎng)到50 d時(shí)，平均每株試管苗可以生長出長8.6 cm 、具有11.4 個(gè)生長點(diǎn)的根莖，且根莖的生長點(diǎn)已經(jīng)開始發(fā)芽、外觀上生長旺盛。統(tǒng)計(jì)分析顯示，在這種培養(yǎng)基上，以具有2 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段為材料，每個(gè)培養(yǎng)周期(50 d)的繁殖系數(shù)為5.1。據(jù)以這種繁殖速度計(jì)算，以1 株試管苗的微型根莖段為材料進(jìn)行繁殖，1年至少能繁殖出10 萬株試管苗。這種繁殖速度可以滿足人們對(duì)山苦菜種苗的種質(zhì)保存和栽培的大量需求。結(jié)果證明，采用顆粒狀爐灰渣為培養(yǎng)基支持物的1/4MS+IAA0.2 mg·L-1+蔗糖20 g·L-1培養(yǎng)基是山苦菜試管苗微型根莖瓶內(nèi)繁殖的理想培養(yǎng)基。

表1 不同培養(yǎng)基支持物對(duì)微型根莖培養(yǎng)的影響Table 1 Impacts of different medium supports on cultivation of miniature roots

2.2 不同基質(zhì)、不同生長點(diǎn)數(shù)的微型根莖對(duì)扦插試管苗和增殖倍數(shù)的影響

扦插后12 d，可見大部分根莖段上部發(fā)出新芽。表2 顯示了扦插后30 d 的統(tǒng)計(jì)觀察結(jié)果:從不同扦插基質(zhì)看，以爐灰渣為基質(zhì)的成活率最高，且在這種基質(zhì)以上具有2 個(gè)和3 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段為扦插材料成活的試管苗長勢旺盛;從增殖倍數(shù)看，以具有3 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段為材料的增殖倍數(shù)最小，具有2 個(gè)生長點(diǎn)微型根莖段次之，而具有1 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段最大。綜合成活率、試管苗長勢和增殖倍數(shù)3 個(gè)方面看，以具有2 個(gè)生長點(diǎn)的根莖段為材料的效果最好。以具有2 個(gè)生長點(diǎn)的試管苗微型根莖段為材料進(jìn)行扦插，平均增殖速度為3.8，這種增殖倍數(shù)比試管苗移栽提高2.8 倍。結(jié)果證明，采用具有2 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段為材料、在爐灰渣為基質(zhì)的溫室苗床上對(duì)山苦菜的試管苗微型根莖進(jìn)行扦插繁殖，是適宜的繁殖方法。

表2 不同基質(zhì)、不同生長點(diǎn)數(shù)的微型根莖對(duì)扦插試管苗和增殖速度的影響Table 2 Impacts of different matrix and different quantity growth points of miniature roots on cottage test-tube plantlet and reproduction speed

2.3 微型根莖扦插苗的移植

移植后50 d 統(tǒng)計(jì)顯示，共成活414 株，成活率為98.6%。觀察表明，移植的微型根莖試管苗不僅生長旺盛、當(dāng)年開花結(jié)果，而且保持了山苦菜的植物學(xué)性狀。

3 討論

本研究所獲得的山苦菜微型根莖試管苗保持了山苦菜的植物學(xué)性狀，說明采用微型根莖的方法繁殖的山苦菜試管苗，可以作為種質(zhì)保存的材料，并且這種繁殖方法在進(jìn)行瓶內(nèi)繁殖時(shí)，1 株試管苗的微型根莖1年能繁殖10 萬多株試管苗，而采用具有2 個(gè)生長點(diǎn)的微型根莖段進(jìn)行苗床扦插，繁殖的速度又比試管苗移栽提高了2.8 倍。這證明通過本研究的試管內(nèi)微型根莖繁殖和苗床微型根莖扦插2 條繁殖途徑，1 株山苦菜試管苗微型根莖1年能繁殖出近30 萬株試管苗。這種繁殖速度能滿足栽培對(duì)種苗的大量需要。

在微型根莖試管苗瓶內(nèi)繁殖試驗(yàn)中，以顆粒狀爐灰渣為培養(yǎng)基的支持物取得了較理想的效果。這與顆粒狀爐灰渣本身的特點(diǎn)有關(guān)。首先，爐灰渣能吸附培養(yǎng)中產(chǎn)生的有害代謝產(chǎn)物，保證了根部進(jìn)行正常的生命活動(dòng);其次，爐灰渣為黑色，吸熱性好，能使試管苗根莖處于較高的溫度中，促進(jìn)了根系的萌發(fā)和生長。此外，爐灰渣顆粒具有很多微小空隙，有利于空氣的流動(dòng)與儲(chǔ)存，能滿足根部的生命活動(dòng)對(duì)氧氣的需求，也有利于促進(jìn)根系的生長發(fā)育。

［1］中國科學(xué)院北京植物所.中國高等植物圖鑒(第四冊(cè))［M］.北京:科學(xué)出版社，1975:702.

［2］中國科學(xué)院植物志編輯委員會(huì).中國植物志(第76 卷:第一分冊(cè))［M］.北京:科學(xué)出版社，1987:27.

［3］張卓.山苦菜組織培養(yǎng)及高效再生體系建立的研究［D］.大連:遼寧師范大學(xué)，2011.

［4］張卓，王艷，王曉旭，等.山苦菜嫩莖直接分化無性系建立的研究［J］.河北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，32(2):180 -186.

［5］李書心.遼寧植物志(下冊(cè))［M］.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991:620 -621.