亮葉樺微扦插快繁技術(shù)研究

孫 琳，李曉燕，張俊紅，林二培，童再康

（浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安 311300）

亮葉樺微扦插快繁技術(shù)研究

孫 琳，李曉燕，張俊紅，林二培，童再康*

（浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安 311300）

以亮葉樺（Betula luminifera）4個優(yōu)良無性系為材料，通過1/2 MS、MS、B5、MS?B5四種基本培養(yǎng)基和分段扦插的方法篩選亮葉樺微扦插的最佳培養(yǎng)基以及外植體的最適莖段部位。結(jié)果表明：亮葉樺株高、根數(shù)、根長性狀在不同培養(yǎng)基間存在極顯著或顯著差異，多重比較表明株高和根數(shù)表現(xiàn)最佳培養(yǎng)基為MS?B5，根長性狀表現(xiàn)最佳培養(yǎng)基為B5。以不同部位的莖段為外植體，4個無性系在MS?B5培養(yǎng)基中微扦插，其株高和根數(shù)性狀存在極顯著差異，葉寬生長存在顯著差異，而根長和葉長無顯著差異，以株高生長為選擇指標(biāo)，最佳外植體為中下部莖段，以根數(shù)為選擇指標(biāo)，中上部莖段作為外植體優(yōu)于下部莖段。綜合分析表明，以中部莖段為外植體，選用MS?B5培養(yǎng)基，可適用于亮葉樺不同無性系的微扦插快繁。

亮葉樺；微扦插；無性系

微型扦插技術(shù)（microcutting）又稱為單芽莖段培養(yǎng)或者單節(jié)莖段培養(yǎng)，是指離體培養(yǎng)帶一個芽的莖段（單個莖節(jié)或微型插條），使頂芽或腋芽發(fā)育成苗。它與傳統(tǒng)的扦插極為類似，但是微型扦插一般不需要添加外源激素來打破頂端優(yōu)勢，有時也可加入少量生長素，不僅促使腋芽萌發(fā)，同時也會產(chǎn)生較好的生根效果[1]。微型扦插技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是通過體外無菌培養(yǎng)，在一個很小的范圍以及有限的培養(yǎng)時間內(nèi)，用盡可能少的外植體材料繁殖出盡可能多的植株[2~4]。近年來微型扦插技術(shù)在茶樹、北美海棠、木薯等木本植物育種中廣泛應(yīng)用[5~7]，而關(guān)于亮葉樺的微型扦插繁育技術(shù)目前尚未報道。

亮葉樺（Betula luminifera）是我國一種優(yōu)良速生闊葉樹種，其材質(zhì)優(yōu)良，是制作高級家具的優(yōu)良材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和使用價值[8]。亮葉樺無性繁殖技術(shù)，尤其扦插繁殖技術(shù)，需要在特定的季節(jié)和環(huán)境條件下方可進(jìn)行[9~12]。通過組織培養(yǎng)技術(shù)，控制培養(yǎng)條件，可降低外界環(huán)境對植株生長的影響，縮短培養(yǎng)周期，有效加快林木種苗產(chǎn)業(yè)化和林木良種化的過程[13]。亮葉樺組培快繁的研究已有相關(guān)報道，作為亮葉樺快繁體系的基本要求，必須具備高效性和穩(wěn)定性[14~15]。微型扦插繁殖技術(shù)既可以獲得一定數(shù)目的、大小基本一致的亮葉樺種苗，又可以將其優(yōu)良性狀得以保持和延續(xù)，在一定程度上可解決品種化的問題。因此，微型扦插繁殖技術(shù)對亮葉樺種苗的生產(chǎn)具有十分重要的意義。

本研究選取亮葉樺組培苗莖段為外植體，系統(tǒng)地研究亮葉樺4種無性系不同部位的莖段在4種不同基本培養(yǎng)基中的生長狀況，以此確立不同無性系的最適培養(yǎng)基以及最佳莖段，以建立高效的亮葉樺微型扦插體系，為亮葉樺的良種選育和優(yōu)良無性系繁育提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)材料均為亮葉樺子代測定林中優(yōu)良單株，嫁接定植于浙江農(nóng)林大學(xué)平山苗圃，所用外植體均為優(yōu)良單株嫁接苗的幼芽培育的無菌苗，保存于組培室。

1.2 基本培養(yǎng)基

本試驗(yàn)選取4種基本培養(yǎng)，分別為1/2 MS、MS、B5、MS?B5，其中MS?B5培養(yǎng)基為改良培養(yǎng)基，其無機(jī)鹽成分采用MS的配方，有機(jī)成分采用B5的配方。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 最佳培養(yǎng)基的篩選 在無菌操作臺上，剪取亮葉樺不同無性系（優(yōu)3、優(yōu)30、G49-3和G50-1）的莖段（長約1.5 cm，保留一個腋芽、半片葉片為宜），扦插于4種基本培養(yǎng)基中，每瓶接5個外植體，每組10瓶，放入培養(yǎng)室內(nèi)光照培養(yǎng)。培養(yǎng)室溫度控制在25±2℃，光/暗周期16h/8h，光照強(qiáng)度1 000 ~ 15 000 lx，一個月后，對其株高、根數(shù)、根長、葉長、葉寬性狀進(jìn)行測定。

1.3.2 不同部位莖段作為外植體的扦插比較 將不同無性系的莖段分為上、中、下三個部分分別接種到最佳基本培養(yǎng)基，相同培養(yǎng)條件培養(yǎng)30 d后，對其株高、根數(shù)、根長、葉長、葉寬性狀進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 微扦插基本培養(yǎng)基的篩選

表1 不同無性系莖段在不同培養(yǎng)基的生根與植株生長情況Table 1 Growth of different stem segments in different mediums

亮葉樺微型扦插一個月后觀測結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明（表 1），株高生長在不同培養(yǎng)基間存在極顯著差異，而在各無性系間無顯著差異；生根數(shù)在不同培養(yǎng)基和不同無性系中均存在極顯著差異；根長在不同培養(yǎng)基中存在顯著差異，而各無性系間差異不顯著；葉長和葉寬在不同培養(yǎng)基和無性系間均無顯著差異（表 2）。經(jīng)株高、根數(shù)和根長性狀的多重比較表明，株高生長表現(xiàn)最好的最佳培養(yǎng)基為MS?B5，各無性系在MS?B5培養(yǎng)基中的株高均達(dá)4.00 cm以上，其次為B5培養(yǎng)基，為3.00 cm以上，顯著優(yōu)于1/2MS和MS培養(yǎng)基；根數(shù)性狀表現(xiàn)最好的培養(yǎng)基為MS?B5，各無性系均達(dá)4條以上；根長生長的最佳培養(yǎng)基為B5，各無性系根長均可達(dá)9.03 cm（表1）。

2.2 不同部位莖段的扦插比較

以不同部位的莖段為外植體，4個無性系在MS?B5培養(yǎng)基中微扦插，一個月后對其株高、根數(shù)、根長、葉長和葉寬性狀進(jìn)行測量，結(jié)果如表3。方差分析表明，其株高和根數(shù)性狀存在極顯著差異，葉寬生長存在顯著差異，而根長和葉長無顯著差異；株高和葉寬性狀在不同無性系間存在極顯著差異，而根數(shù)、根長和葉長無顯著差異（表4）。為篩選最佳的莖段部位為外植體，多重比較后表明，以株高生長為選擇指標(biāo)，亮葉樺微扦插的最佳外植體為中下部莖段，如優(yōu)3無性系中下部莖段為外植體，1個月后株高可達(dá)4.40 cm，而上部莖段株高僅3.40 cm；以根數(shù)為選擇指標(biāo)，中上部莖段作為外植體優(yōu)于下部莖段，表現(xiàn)為4種無性系以下部莖段為外植體時生根數(shù)僅有 2 ~ 3根，而中上部莖段的生根數(shù)可達(dá)5 ~ 6根。

表2 不同無性系在不同培養(yǎng)基生長的方差分析Table 2 ANOVA on growth of four clones in different medium

3 結(jié)論與討論

微型扦插是利用植物的再生機(jī)能，將離體的植物營養(yǎng)器官（根、莖、葉等）插入一定的培養(yǎng)基中，在適宜的培養(yǎng)條件下，通過自身遺傳以及生理機(jī)能調(diào)節(jié)使離體的營養(yǎng)器官再生成一個完整新植株。這種繁殖方法與嫁接等無性繁殖方法相比，具有繁殖系數(shù)高、操作簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)；與播種等有性繁殖方法相比，具有遺傳穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。雖然微型扦插作為一種成熟的無性繁殖技術(shù)在多個不同林木中應(yīng)用，但仍有多種不同因素影響微型扦插的效果。

表3 不同莖段部位外植體在MS?B5中的生根與植株生長情況Table 3 Growth of different segments from four clones in MS?B5

培養(yǎng)基的成分對微型扦插植株的生長有重要的影響，在培養(yǎng)過程中連續(xù)添加外源激素容易促使植株變異[16]，因此本研究所用培養(yǎng)基均未添加任何激素。本研究所用4種培養(yǎng)基的配方完全不同，植株的生長差異較大，因此推測培養(yǎng)基成分對亮葉樺株高、根系生長萌發(fā)起到關(guān)鍵作用。MS?B5與MS的差別主要在于有機(jī)成分以及肌醇用量的不同，MS中含有甘氨酸，并且肌醇的用量偏多，而MS?B5培養(yǎng)基不含甘氨酸，且肌醇用量降低一半，反而長勢較好，因此在亮葉樺微型扦插的生長過程中甘氨酸不是必須的。雖然甘氨酸可轉(zhuǎn)化合成其他有機(jī)物質(zhì)，但成年植物可通過其他途徑自身合成甘氨酸，亮葉樺通過帶芽莖段微型扦插時，可通過葉片合成甘氨酸，因此不需要外源甘氨酸提供。肌醇的主要生理作用在于參與碳水化合物代謝，磷脂代謝及離子乎衡作用，對組織快速生長有促進(jìn)作用，對胚狀體和芽的形成有良好影響。由于它可以從磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變而成，因此有時可以降低濃度使用。維生素在植物材料的生長中起著重要作用，它們以輔酶的形式參與生物催化劑——酶系的活動，參與細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂肪、糖代謝等重要生命活動。維生素B1與愈傷組織的產(chǎn)生和生活力有密切關(guān)系，維生素B6對根的生長有促進(jìn)作用。煙酸對植物的代謝過程和胚的發(fā)育都有一定作用。有的外植體，愈傷組織能夠合成維生素，可以不必添加，但生長早期往往因缺乏合成而需加入。

此外扦插莖段的生理狀態(tài)以及樹種本身的遺傳特性對植株的生長也有影響。在林木的無性繁殖過程中存在成熟效應(yīng)和位置效應(yīng)，年齡越大的莖段扦插生根率越低，長勢也越差。本研究中亮葉樺4個無性系在相同培養(yǎng)條件下，上部莖段的生長表現(xiàn)普遍差于中下部莖段，而在林木生長過程中，頂端的生理年齡最老，因此頂端的枝條無性繁殖能力最差。

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Experiment on Micro-cutting for Rapid Propagation of Betula luminifera

SUN Lin，LI Xiao-yan，ZHANG Jun-hong，LIN Er-pei，TONG Zai-kang*
（Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Four different clones of Betula luminifera were selected for experiment of microcutting propagation in four types of medium with different stem segments. The results showed that the height, rooting numbers and root length of cuttings had significant differences among different mediums. Multiple comparisons showed that the optimal medium was MS?B5 for height growth and rooting numbers, and B5 for root length. Different stem segment of four clones in MS?B5 had significant differences of height growth, rooting numbers, and leaf width, except root length and leaf length. The experiments indicated that the explants from lower stem segments had better height growth, while the upper stem segments had more rooting numbers.

Betula luminifera; micro-cutting; clones

S723.1

B

1001-3776（2014）04-0079-04

2014-01-10；

2014-05-25

浙江省竹木育種重大專項(xiàng)“光皮樺優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種選育及推廣示范”（2012C12908-8）

孫琳（1988－），女，上海人，碩士生，從事林業(yè)生物技術(shù)研究；*通訊作者。