金石和伯爵百合鱗莖誘導(dǎo)及膨大研究

常 琳，杜 方，王麗婷，李興桃，張鮮艷，樊俊苗

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 太谷 030801）

百合是百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）所有種、亞種、變種和品種的統(tǒng)稱[1]，我國作為世界百合的起源中心，原產(chǎn)的百合種類有47個(gè)種及18個(gè)變種，分布于全國各省[2]。經(jīng)過70 a的育種歷程，在英國皇家園藝學(xué)會(huì)注冊(cè)登錄的品種達(dá)10 000種[3]，這些品種隸屬于亞洲百合雜種系（A）、東方百合雜種系（O）、麝香百合雜種系（L）、喇叭百合雜種系（T）、麝亞百合雜種系（LA）和東喇百合雜種系（OT）等[4]。不同品種的繁殖能力不同，組織培養(yǎng)已成為快速擴(kuò)大百合種球繁殖數(shù)量、避免種性退化的主要繁殖方式之一[5]。

目前，利用百合外植體誘導(dǎo)愈傷和小鱗莖的報(bào)道較多[6-10]，但使所誘導(dǎo)小鱗莖快速膨大的研究并不多，且針對(duì)不同品種的研究結(jié)果并不一致[11-14]。研究發(fā)現(xiàn)，激素配比、蔗糖含量、光周期等均可能影響鱗莖膨大程度。培養(yǎng)基中只含0.3 mg/L NAA利于Casa Blanca和Hinomoto鱗莖的形成和膨大，而Mona卻在不加植物生長調(diào)節(jié)劑培養(yǎng)基中膨大效果最好[11]。周玲云等[12]研究認(rèn)為，培養(yǎng)基中含60 g/L的蔗糖對(duì)瀘定百合鱗莖膨大效果最好，而張艷波[13]研究認(rèn)為，培養(yǎng)基中含90 g/L的蔗糖對(duì)毛百合鱗莖膨大效果最好。對(duì)瀘定百合（Lilium sargentiae）的研究表明，全黑暗與8 h/d的光照對(duì)試管鱗莖的膨大均有效果，且差異不顯著[12]；但對(duì)卷丹的研究表明，8 h/d的光照對(duì)試管鱗莖的膨大效果顯著優(yōu)于全黑暗條件[14]?？梢?，不同種類的百合對(duì)蔗糖、光照和激素的敏感程度不同，因此，有必要為新品種鱗莖誘導(dǎo)及膨大篩選最適的培養(yǎng)方案。金石（Golden Stone）是麝亞百合雜種系的品種，其突出特點(diǎn)是抗性強(qiáng)；伯爵（Album）是一類東方百合，花朵微微下垂，花瓣反卷，花姿十分優(yōu)美，這2種百合是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)所引種百合中表現(xiàn)最為突出的品種，目前尚未見對(duì)其鱗莖誘導(dǎo)及膨大的研究報(bào)道。

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)百合課題組利用花器官通過組織培養(yǎng)的方法誘導(dǎo)出愈傷組織。本試驗(yàn)以金石和伯爵這2種材料的愈傷組織為材料，研究外源激素、蔗糖以及光周期對(duì)其鱗莖誘導(dǎo)和膨大的影響，以期探索一套促進(jìn)百合鱗莖形成和快速膨大的技術(shù)體系，為這2個(gè)品種種球的商業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為百合金石（Golden Stone）和伯爵（Album）的愈傷組織，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院組培室提供。培養(yǎng)室培養(yǎng)溫度為（25±2）℃。

1.2 方法

1.2.1 小鱗莖誘導(dǎo) 在MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的外源激素，將愈傷組織分割成1 cm×1 cm的小塊，接入不同培養(yǎng)基中，每個(gè)處理共接種20塊愈傷組織，每瓶5塊，共4瓶，重復(fù)3次。以MS和60 g/L蔗糖為基本培養(yǎng)基，添加不同濃度激素，共3個(gè)處理：處理1.NAA0.1mg/L＋6-BA3.0mg/L；處理2.NAA 1.0 mg/L＋6-BA 3.0 mg/L；處理3.NAA 1.0 mg/L＋6-BA2.0 mg/L。將上述方法培養(yǎng)的金石組培苗的葉片切成2 cm×2 cm的小段，根切成長度為0.5 cm的小段，接種到處理3的培養(yǎng)基上，觀察小鱗莖的誘導(dǎo)。

1.2.2 鱗莖膨大培養(yǎng) 在MS基本培養(yǎng)基中添加不同質(zhì)量濃度的蔗糖：30，60，90，120 g/L。每處理接種4瓶，每瓶3個(gè)小鱗莖，重復(fù)3次。每45 d轉(zhuǎn)接一次，培養(yǎng)90 d后剪去鱗莖葉片和根，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。每處理的2瓶放入暗培養(yǎng)環(huán)境，以光培養(yǎng)（光照14 h，光強(qiáng)3 000 lx）為對(duì)照。培養(yǎng)前測(cè)量初始鮮質(zhì)量，培養(yǎng)90 d后再次測(cè)量鮮質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2011和IBMSPSS 20對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 激素配比和蔗糖濃度對(duì)鱗莖誘導(dǎo)的影響

7 d后發(fā)現(xiàn)，愈傷組織已誘導(dǎo)出明顯的小鱗莖，其中，金石與伯爵在處理3培養(yǎng)基中鱗莖誘導(dǎo)系數(shù)分別為2.79和3.30，顯著高于處理1和處理2號(hào)培養(yǎng)基中的鱗莖誘導(dǎo)系數(shù)（表1）。

表1 不同激素配比下的鱗莖誘導(dǎo)系數(shù)

2.2 利用組培苗葉與根誘導(dǎo)小鱗莖

在研究中，金石組培苗很容易生根，且根易于膨大，較粗狀。以處理3為培養(yǎng)基，培養(yǎng)金石組培苗的葉片與根，在培養(yǎng)7 d時(shí)，葉片與根均有膨大現(xiàn)象及明顯芽點(diǎn)，均不經(jīng)愈傷分化，直接產(chǎn)生小鱗莖（圖1）。

2.3 蔗糖濃度對(duì)鱗莖膨大的影響

從表2可以看出，伯爵鱗莖在蔗糖質(zhì)量濃度為30 g/L時(shí)，鱗莖的鮮質(zhì)量顯著高于其他處理，說明30 g/L的蔗糖較更高濃度的蔗糖有利于伯爵鱗莖的膨大。對(duì)金石而言，雖然4種含有不同質(zhì)量濃度蔗糖的培養(yǎng)基中各項(xiàng)指標(biāo)均沒有顯著性差異，但是金石鱗莖在蔗糖質(zhì)量濃度為30 g/L時(shí)，增質(zhì)量倍數(shù)是蔗糖質(zhì)量濃度為60 g/L時(shí)的1.15倍，是蔗糖質(zhì)量濃度為90 g/L時(shí)的1.23倍，是蔗糖質(zhì)量濃度為120 g/L時(shí)的1.39倍，說明含30 g/L蔗糖的培養(yǎng)基較含高濃度蔗糖的培養(yǎng)基更適宜金石的膨大培養(yǎng)， 也表明蔗糖濃度過高會(huì)抑制鱗莖生長。

表2 蔗糖濃度誘導(dǎo)鱗莖膨大的形態(tài)指標(biāo)

2.4 光照條件對(duì)鱗莖膨大的影響

培養(yǎng)7 d后，光環(huán)境下金石小鱗莖開始抽葉；60 d后，光環(huán)境下，金石的鱗莖為綠色，上部略黑；暗環(huán)境下，金石鱗莖與葉片均為白色。光環(huán)境下，伯爵鱗莖為綠色，上部略黑；暗環(huán)境下，伯爵鱗莖淺綠色；無論光下還是暗處，伯爵均沒有葉片抽出。對(duì)伯爵和金石的鱗莖增質(zhì)量倍數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，伯爵鱗莖在光環(huán)境與暗環(huán)境下增質(zhì)量倍數(shù)無顯著差異，而金石鱗莖增質(zhì)量差異顯著，說明光環(huán)境對(duì)鱗莖培養(yǎng)沒有不利影響，且對(duì)金石鱗莖增質(zhì)量有顯著正向影響（表3）。

表3 光照條件誘導(dǎo)鱗莖膨大的形態(tài)指標(biāo)

3 討論與結(jié)論

一般認(rèn)為，蔗糖可以作為植物體內(nèi)所必需的碳源、能源或滲透壓調(diào)節(jié)劑，對(duì)促進(jìn)球根花卉地下器官的膨大起重要的作用[15]。對(duì)東方百合的研究中發(fā)現(xiàn)，50 g/L的蔗糖即能最大程度促進(jìn)鱗莖膨大[16]，但對(duì)亞洲百合野生親本毛百合鱗莖膨大的研究中發(fā)現(xiàn)，90 g/L的蔗糖效果最好[13]。伯爵屬于東方百合，本試驗(yàn)中，伯爵鱗莖的鮮質(zhì)量在30 g/L時(shí)增質(zhì)量倍數(shù)最大，金石屬于麝亞百合，也在蔗糖含量為30 g/L培養(yǎng)基中增質(zhì)量倍數(shù)最大，說明蔗糖起作用的閾值因品種不同而有很大差異，是否某一類群有較為一致的鱗莖膨大最適蔗糖濃度還需進(jìn)一步研究。

HARUKI等[17]研究表明，光照可以促進(jìn)鱗莖對(duì)培養(yǎng)基中糖以及氮和鉀的吸收。MAESTO等[18]研究認(rèn)為，連續(xù)光照可以促進(jìn)Lilium japonicum的鱗莖再生。ANUSHRI[19]研究表明，在光環(huán)境下，亞洲百合Gran Paradiso和Sanciro也能獲得最大鮮質(zhì)量。但周玲云研究光周期對(duì)鱗莖膨大的作用機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，全黑暗與8 h/d的光照對(duì)瀘定百合試管鱗莖的膨大沒有顯著性影響[12]。本試驗(yàn)中，金石百合更適宜在光下進(jìn)行培養(yǎng)，但伯爵百合鱗莖膨大對(duì)光周期不敏感?？梢?，百合鱗莖膨大過程中見光培養(yǎng)，對(duì)部分品種的鱗莖膨大有促進(jìn)作用，原因可能是由于光下鱗莖會(huì)變綠，除利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)元素外，也會(huì)通過自身的光合作用，合成膨大所需的物質(zhì)。

本試驗(yàn)通過研究發(fā)現(xiàn)，金石和伯爵這2個(gè)百合品種的適應(yīng)性有很大差異。在適宜的范圍內(nèi)，相同培養(yǎng)基條件下，金石百合的長勢(shì)要好于伯爵百合。在含NAA1.0 mg/L，6-BA2.0 mg/L和蔗糖60 g/L的處理3養(yǎng)基中，金石百合能夠長出健壯的葉片和粗狀的根，這些根和葉在相同培養(yǎng)基中，能直接誘導(dǎo)出小鱗莖，而伯爵百合鱗莖在處理3培養(yǎng)基中誘導(dǎo)系數(shù)雖然最高，但卻沒有長出葉片和根，可見，基因型決定植株的生長適應(yīng)性。