沙棘組培苗瓶外生根技術(shù)研究

徐 航，趙 英，韓曉燕，牛建新

（1.石河子大學(xué)a.農(nóng)學(xué)院園藝系；b.特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832003；2.阿勒泰地區(qū)林業(yè)局a.阿勒泰林業(yè)科學(xué)研究所；b.阿勒泰小漿果研究中心，新疆 阿勒泰 836500）

沙棘Hippophae rhamnoides L為胡頹子科灌木或喬木，又名酸醋柳、黑刺、酸刺、其察日嘎納（蒙名）、達(dá)普（藏名）、吉汗（維吾爾名）等[1]，主要分布于我國華北、西北、西南、東北地區(qū)，其中以新疆、山西、內(nèi)蒙、甘肅、寧夏、陜西、四川等省區(qū)的分布為最多[2-3]。沙棘具有很高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。沙棘的根、莖、葉、花、果實(shí)和種子皆含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)牧漁業(yè)等領(lǐng)域[2,4-5]。近年來，隨著人們對沙棘的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值認(rèn)知的加強(qiáng)，沙棘的需求量也隨之增加。因此，沙棘苗木的快速繁殖也就成了亟待解決的問題[6]。目前，沙棘繁殖方法主要采用有性和無性繁殖兩類。無性繁殖包括硬枝扦插、半木質(zhì)化扦插、組織培養(yǎng)。組織培養(yǎng)不受時(shí)間限制，在材料極少的情況下組織培養(yǎng)是最佳方法，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)苗木規(guī)?；a(chǎn)，開展基因遺傳轉(zhuǎn)化育種、保存種質(zhì)資源、植物抗寒耐鹽機(jī)理等方面的研究而必選的途徑之一[7]。生根是沙棘繁育的關(guān)鍵條件之一。徐振華、李靜等認(rèn)為，誘導(dǎo)試管苗生根過程的費(fèi)用占總費(fèi)用的35%～75%[8-9]。瓶外生根是近年來研究的一項(xiàng)組培生根的先進(jìn)技術(shù)，分為基質(zhì)培養(yǎng)、水培、氣霧培等方式[10]。但目前，國內(nèi)尚未見到有關(guān)沙棘瓶外生根的研究報(bào)道。為此，我們通過實(shí)驗(yàn)研究，成功地將沙棘試管苗的生根階段和移栽馴化合二為一，縮短了育苗時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，提高了成活率，經(jīng)過多次反復(fù)的實(shí)踐證實(shí)，我們優(yōu)化和建立的這項(xiàng)技術(shù)可以推廣和應(yīng)用。

1 材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

選取遼阜、壯園黃、深秋紅等3個品種當(dāng)年生枝條的莖尖作為外植體進(jìn)行接種，分別選取實(shí)驗(yàn)室內(nèi)1代、2代、3代、4代繼代培養(yǎng)苗作為生根實(shí)驗(yàn)材料；選取增殖培養(yǎng)30 d、長為3～5 cm、生長狀況良好的組培苗作為瓶外生根實(shí)驗(yàn)材料。用清水洗凈根部培養(yǎng)基，將叢生苗剪成單株，去除組培苗中下部葉片，只保留莖頂端的2～3片葉片。瓶外生根沙棘苗的固定基質(zhì)為育苗盤中的珍珠巖。在恒溫恒濕的組織培養(yǎng)室中，用塑料薄膜搭建單側(cè)有活動簾幕的棚架，采用日光燈進(jìn)行光照培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 試管苗瓶外生根的激素處理

本實(shí)驗(yàn)選擇激素種類、激素濃度、浸泡時(shí)間這3個因素作為變量。激素種類分別選為IBA、IAA、IBA＋NAA，激素濃度分別設(shè)為50、100、200、300 mg·L-1，浸泡時(shí)間分別設(shè)為10、20、30 min。另外，設(shè)置了分別用根寶原液、50%根寶原液和30%根寶原液浸泡3 s的實(shí)驗(yàn)組，以無激素浸泡的為對照（CK）組。 每組40株實(shí)驗(yàn)苗，共設(shè)40組實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次，具體處理詳見表1。將經(jīng)過處理的組培苗插穗插入基質(zhì)中壓緊，每穴插入1株，插入深度為 1～2 cm。

1.2.2 移栽基質(zhì)的處理

將淘洗過的珍珠巖裝入底部透氣的育苗盤中，裝入量為育苗盤高度的3/4即可，每盤放置4組實(shí)驗(yàn)苗，將育苗盤區(qū)域等分為4份，每份盤區(qū)上都插上代表實(shí)驗(yàn)組的標(biāo)簽，以便于后期的觀察及管理，在插入實(shí)驗(yàn)苗之前，再次對盛放有珍珠巖的育苗盤進(jìn)行浸濕處理，使基質(zhì)濕度保持在80%左右，從而達(dá)到瓶外生根苗前3天封閉培養(yǎng)管理所需濕度的要求，最后在珍珠巖表層均勻噴施1 000倍80%多菌靈溶液。將實(shí)驗(yàn)苗按照標(biāo)簽標(biāo)示的實(shí)驗(yàn)組別等距插入育苗盤中對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。待整個育苗盤插滿后，在苗上方20 cm處均勻噴施1次多菌靈，在管理期間，多菌靈噴施1周1次即可。最后，將塑料薄膜覆蓋于育苗盤之上并快速移入用塑料薄膜搭建好的棚架（為了瓶外生根自創(chuàng)的）之中，并且放置溫濕度計(jì)用以監(jiān)控空氣溫濕度。

1.2.3 扦插后的管理

放入實(shí)驗(yàn)苗后，對棚架進(jìn)行密封處理，待空氣相對濕度達(dá)到85%～90%時(shí)開啟活動側(cè)簾5～10 min，然后將活動側(cè)簾密封好，使空氣相對濕度維持在80%～90%之間，使其溫度恒定在25～30 ℃即可，光照時(shí)間設(shè)定為10 h。每隔1～3 d盡可能地不施加外部干預(yù)措施（若相對空氣濕度低于75%可適當(dāng)噴水），由于基質(zhì)濕度大，容易使得空氣濕度過高，故需要密切監(jiān)控，每隔1 h觀測1次，使溫濕度都保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。每隔4～15 d早晚各噴施1次水，使其濕度保持在70%～90%之間，使其溫度保持在25～30 ℃，期間每隔3 h觀測1次，早晚共2次，觀測各組實(shí)驗(yàn)苗的生根生長情況，確定各組實(shí)驗(yàn)苗的生根時(shí)間。每隔8～15 d開始單側(cè)通風(fēng)，通風(fēng)時(shí)間從日通風(fēng)時(shí)間20 min至全天通風(fēng)，以此增加苗木的抗逆性；當(dāng)根芽俱全時(shí)則可開始雙向通風(fēng)，雙向通風(fēng)時(shí)間也是依次遞增的，直到全天通風(fēng)。

1.2.4 移 栽

在扦插21 d后，將瓶外生根實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組和對照組中成活生根的部分進(jìn)行室內(nèi)移栽，移栽時(shí)溫度設(shè)為25 ℃，空氣濕度保持在65%左右，基質(zhì)濕度為70%左右，將生根的實(shí)驗(yàn)苗移栽入裝有2/3的草炭土與珍珠巖的混合培養(yǎng)基質(zhì)的培養(yǎng)缽中，其中草炭土與珍珠巖的比例為1∶7，移栽完成后澆水放置于培養(yǎng)室中1～2 d，后放置于培養(yǎng)室外過渡1～2 d，最后放置于室外向陽處生長，當(dāng)基質(zhì)濕度低于40%時(shí)可適量澆水，后適時(shí)降低濕度，促使沙棘苗根系向下伸展，增強(qiáng)其抗逆性。等到苗冒出一兩片葉片后就可移栽至大棚內(nèi)。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

扦插21 d后出苗，統(tǒng)計(jì)各組實(shí)驗(yàn)苗的生根數(shù)量以及生根情況，計(jì)算生根率。使用SPSS軟件進(jìn)行方差分析。

生根率(%)＝(組培苗生根株數(shù)/組培苗總株數(shù)) ×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘組培苗瓶外生根處理后開始生根的時(shí)間及苗木生長情況

組培苗栽入育苗盤后，通過觀察可發(fā)現(xiàn)，苗根部扦插7 d后有白點(diǎn)冒出，各處理的出根時(shí)間依次為：以100 mg·L-1的IBA浸泡10 min，其出根時(shí)間為8～10 d；以200 mg·L-1的IBA浸泡10 min，其出根時(shí)間為10 d左右；以50 mg·L-1的IBA浸泡10 min、以100 mg·L-1的IBA浸泡20 min和以200 mg·L-1的IBA浸泡20 min，其出根時(shí)間均為12 d左右；其他處理的出根時(shí)間均為13～18 d。

從植物生長形態(tài)（如圖1所示）來看，以IBA浸泡過的根系為兩條主根，其主根上分布有根毛，根系均為白色，其中分別以50和100 mg·L-1的IBA處理的植株其地上部分顏色均為綠色，植株高度均有所增高。分別以200和300 mg·L-1的IBA處理的植株其地上部分顏色均開始變黃，濃度越高，植株變黃程度也就越高。經(jīng)過根寶浸泡的根系為多條須根，根系上半部為白色，根系末梢發(fā)黑，地上部分發(fā)黃，植株高度未變，植株變黃程度隨其濃度升高而增加。分別以50和100 mg·L-1的IAA浸泡處理的植株其地上部分也都是綠色的，但地下部分出根極少，即使出根也多為短黑。分別以200和300 mg·L-1的IAA浸泡處理的植株其地上部分均輕微變黃。而以IBA＋NAA處理的生根效果也遠(yuǎn)低于以IBA與根寶處理的，其誘導(dǎo)出的根系短，而且根系呈現(xiàn)黑褐色。

2.2 各種處理對沙棘組培苗瓶外生根率的影響

各處理沙棘組培苗的瓶外生根率見表1。從表1中可以看出，以100 mg·L-1的IBA浸泡10 min的生根率最高，高達(dá)95%，明顯優(yōu)于其他處理的。比較幾種處理的生根時(shí)間及生根質(zhì)量可以看出，以100 mg·L-1的IBA浸泡10 min的生根效果最好，其生根率高，生根時(shí)間早。

表1 激素種類、激素濃度及浸泡時(shí)間對瓶外生根的影響Table 1 The effect of auxins, concentrations and immersing time on rooting rate

續(xù)表1Continuation of table 1

不同激素種類、激素濃度及浸泡時(shí)間處理下沙棘組培苗瓶外生根的方差分析結(jié)果見表2。表2表明，激素種類、激素濃度、浸泡時(shí)間與生根率都有密切的關(guān)系，激素種類、激素濃度和浸泡時(shí)間對生根率的影響均達(dá)到了極顯著水平，其影響程度依次為：激素種類＞激素濃度＞浸泡時(shí)間。比較不同激素濃度與浸泡時(shí)間各處理的生根率可知，IAA與IBA＋NAA的生根率都明顯低于IBA與根寶處理的生根率，浸泡時(shí)間影響下生根率的高低也呈現(xiàn)規(guī)律分布特點(diǎn)，隨著浸泡時(shí)間的延長，生根率顯著下降。

2.3 移栽成活情況

本次實(shí)驗(yàn)共生根培養(yǎng)635株組培苗，將其全部移栽至培養(yǎng)缽中，其移栽情況如圖2所示。其中，成活苗590株，成活率達(dá)到了92.91%，并且成活苗在移栽20 d左右長出新葉，可移栽至大棚。這說明，此種移栽方式對于沙棘瓶外生根苗的后續(xù)培養(yǎng)管理的效率較高。

表2 不同激素種類、激素濃度及浸泡時(shí)間處理下瓶外生根率的方差分析結(jié)果Table 2 Variance analysis of ex vitro rooting of Hippophae rhamnoides

圖2 移栽情況Fig. 2 Condition of transplanted

3 結(jié)論與討論

組培苗在繼代增殖到一定數(shù)量后，就要將部分分化苗轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)，在生根培養(yǎng)過程中，重要的激素為生長素，其在瓶內(nèi)瓶外生根都適用，生長素用得最普遍的是NAA、IBA、根寶等。黃科等[11]的研究結(jié)果表明，藍(lán)莓組織培養(yǎng)的生根培養(yǎng)基選用IBA的效果最好；葉小玲等[12]的研究結(jié)果表明，大島櫻優(yōu)良單株組培體系中的生根培養(yǎng)基，以NAA的使用效果為最好。瓶外生根是一種能降低成本、縮短育苗周期、節(jié)省時(shí)間、提高移栽成活率、簡單易行的有效措施，在瓶內(nèi)幼苗材料多的情況下應(yīng)首選此法[13-14]。初代組培苗也可以進(jìn)行瓶外生根，而且效果非常好。本實(shí)驗(yàn)針對沙棘的生長特性，研究了不同激素種類、濃度和浸泡時(shí)間對沙棘生根所產(chǎn)生的影響情況。結(jié)果表明，以100 mg·L-1的IBA浸泡10 min，沙棘生根的效果最為理想，其生根率高達(dá)95%。通過多次應(yīng)用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，沙棘組培苗瓶外生根的生根率可達(dá)到95%，遠(yuǎn)高于其在瓶內(nèi)的生根率，這一點(diǎn)也被我們用大量的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。暴甜等[15]的研究結(jié)果表明，毛徠組織培養(yǎng)瓶內(nèi)生根時(shí)間長達(dá)50 d；辛亞龍等[16]的研究結(jié)果表明，牛樟組織培養(yǎng)瓶內(nèi)生根時(shí)間為30 d，而沙棘瓶外生根可使組培苗的生根周期縮短20 d左右，其移栽成活率也高于瓶內(nèi)生根的組培苗。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，瓶外生根苗的根毛發(fā)達(dá)，這也許是沙棘組培苗瓶外生根苗移栽更易成活的一個原因。因此，該研究對于促進(jìn)沙棘良種推廣應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本實(shí)驗(yàn)主要研究了不同激素種類、不同激素濃度、不同浸泡時(shí)間對沙棘組培苗瓶外生根的影響情況，篩選了最優(yōu)的瓶外生根的激素種類、濃度與浸泡時(shí)間的配方，并且進(jìn)行了移栽實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的不足在于，沒有同時(shí)設(shè)計(jì)瓶內(nèi)生根的對比實(shí)驗(yàn)組，無法比較分析相同品種、相同培養(yǎng)環(huán)境下瓶內(nèi)生根與瓶外生根的具體差異；而且在移栽條件的設(shè)置上，也是根據(jù)文獻(xiàn)資料及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置的，并未對移栽條件設(shè)置更為細(xì)化的篩選項(xiàng)目，故在移栽成活率上還有提高的空間。在今后的研究中，應(yīng)研究沙棘組培苗瓶內(nèi)生根的激素條件，對比瓶內(nèi)瓶外生根的差異性，以確定兩種生根途徑的激素使用情況；同時(shí)，在本次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上還應(yīng)篩選移栽條件，以提高移栽成活率，優(yōu)化沙棘組織培養(yǎng)體系。