彌勒苣苔組培苗生根及移栽基質(zhì)的篩選*

張琳娜,何俊,張翔,孟靜

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué),園林園藝學(xué)院,云南 昆明650201;2.中國科學(xué)院昆明植物研究所,云南 昆明650201)

彌勒苣苔 (Paraisometrum mileense)屬于苦苣苔科 (Gesneriaceae)彌勒苣苔屬 (Paraisometrum),一種開黃色小花的多年生草本植物,該屬為中國特有單型屬,僅彌勒苣苔1種,可作為室內(nèi)觀賞花卉,具有較高的觀賞價值和開發(fā)潛力[1]。彌勒苣苔曾一度被認為在野外已經(jīng)滅絕,于1906年首次采集后很長一段時間都未被發(fā)現(xiàn),直到2006年在云南石林再次發(fā)現(xiàn)其野生植株[2-3]。作為一個消失一百年之久而又被重新發(fā)現(xiàn)的物種,彌勒苣苔在野外個體數(shù)量稀少且分布狹窄,目前只在云南東北部的石林縣、廣西西部及貴州的石灰?guī)r地區(qū)有野生居群,屬于極小種群,根據(jù)IUCN的標準,已被定為瀕危種[4-5]。

苦苣苔科植物種子較小,存在淺的生理休眠,采用有性繁殖方式生長周期長,且受季節(jié)等因素限制,人工組培繁殖被認為是苦苣苔科植物最為便捷有效的繁殖手段[6]。目前,國內(nèi)外對彌勒苣苔組培繁殖技術(shù)的研究很少[4],特別是關(guān)于彌勒苣苔的組培苗生根,以及生根后移栽基質(zhì)的篩選仍未見報道。因此,本試驗以彌勒苣苔的組培苗為材料,設(shè)置不同的培養(yǎng)基進行生根誘導(dǎo),以篩選出彌勒苣苔組培苗最適生根培養(yǎng)基;同時設(shè)置9種不同的基質(zhì)配比,以期篩選出適于彌勒苣苔組培苗移栽的最佳基質(zhì),并探討不同栽培基質(zhì)對彌勒苣苔組培苗移栽成活率和生長狀況的影響,以期為這一瀕危物種的保存以及資源開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用高度在2-3cm左右,生長健壯、大小一致的彌勒苣苔無菌無根芽作為誘導(dǎo)生根材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 生根培養(yǎng)基的篩選

(1)最適基本培養(yǎng)基篩選 試驗分別以MS、1/2 MS、1/4 MS和1/10 MS(上述培養(yǎng)基均使用MS培養(yǎng)基全量的鐵鹽和有機成分)為基本培養(yǎng)基,加入30g/L蔗糖和0.6%瓊脂,pH值為5.8,共設(shè)置4個處理,編號依次為A1、A2、A3、A4(表1)。將彌勒苣苔無菌無根芽分別接種在以上4種培養(yǎng)基中,每個處理接種20瓶,每瓶3-4芽。10d后分別統(tǒng)計生根率、生根數(shù)量及幼苗生長情況。

表1 不同基本培養(yǎng)基對彌勒苣苔生根的影響Tab.1 Different basic media to the P.mileense rooting

(2)最適生根培養(yǎng)基篩選 選取上述試驗篩選的最適基本培養(yǎng)基,分別添加不同質(zhì)量濃度的IBA和NAA,其中IBA的質(zhì)量濃度為0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L,NAA的質(zhì)量濃度為0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L,并設(shè)不添加生長劑為對照,共7個處理,其編號依次為 B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7(表2)。每個處理接種20瓶,每瓶3-4個外植體,15d后分別統(tǒng)計各處理的生根率、生根數(shù)量及幼苗生長情況。

1.2.2 組培苗移栽基質(zhì)的篩選

將生根的組培苗在自然光下半開瓶蓋煉苗7d,將生根長度為5-10mm、根數(shù)3-6根、葉片數(shù)2-5片、生長狀況良好、株型等生長狀況基本一致的彌勒苣苔組培生根苗取出,洗凈根部的培養(yǎng)基,用0.1% 多菌靈溶液浸泡。采用單因素隨機試驗,選擇草炭、蛭石、珍珠巖和椰糠4種基質(zhì),根據(jù)基質(zhì)配比不同共設(shè)置9個處理 (表3)。每個處理設(shè)3次重復(fù),每次重復(fù)8株,共216株。測定并對比各處理的理化性質(zhì),移栽60d后統(tǒng)計成活率和植株的形態(tài)指標 (株高、根長、根數(shù)和葉片數(shù))。

1.2.3 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定

土壤EC(Electrical conductivity)值用pH計電導(dǎo)儀測量?；|(zhì)土壤孔隙度、持水量和水氣比,參照馬英等[7]的測量計算方法。取各處理基質(zhì)風(fēng)干,將試驗的花盆用膠帶把漏水孔封好。然后加水至花盆通常加滿基質(zhì)的高度并標記,將水倒入量筒,記錄體積為A。將花盆內(nèi)殘留水分擦干,將風(fēng)干的基質(zhì)倒入花盆,輕拍,讓基質(zhì)均勻填滿至已經(jīng)標記的刻度線。然后加水使其均勻充滿基質(zhì),記下所用水量為B。把盛有水飽和基質(zhì)的花盆放到燒杯上,揭去花盆底部的膠帶,讓水自然溢出至流不出水為止,記下流出的水量為C。各計算公式如下為總孔隙度(%)=B/A×100%;氣體孔隙度 (%)=C/A×100%;持水量 (%)=(總孔隙度-氣體孔隙度)×100%;水氣比=持水量/氣體孔隙度。

表3 不同移栽基質(zhì)理化性質(zhì)的比較Tab.3 Comparison of physicochemical property among different transplanting matrices

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0和Excel 2003對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基本培養(yǎng)基對彌勒苣苔組培苗生根的影響

彌勒苣苔接種在不同的基本培養(yǎng)基中的生根情況見表1。10d后觀察發(fā)現(xiàn)生根率均達到30%以上,其中處理A3生根率最低,為31.6%,平均根數(shù)最少,且植株葉片略黃,根系不發(fā)達,長勢較弱。生根率最高為A2處理,可達77.9%,平均根數(shù)最多,有1.6根,極顯著或顯著高于其他3個處理,且植株生長健壯,根系發(fā)達,分株較多,生長狀況最佳。綜合生根和生長狀況來看,處理A2即

1/2 MS可作為彌勒苣苔組培苗生根的最適基本培養(yǎng)基。

2.2 不同激素處理對彌勒苣苔組培苗生根的影響

以1/2 MS培養(yǎng)基為對照,加入IBA和NAA 2種激素的3個濃度處理,15d其生根和生長狀況見表2。不同處理對其生根率和平均根數(shù)的影響差異極顯著,培養(yǎng)基中添加IBA的生根率和平均根數(shù)總體均高于添加NAA的培養(yǎng)基,并且添加IBA的培養(yǎng)基中植株的生長狀況也普遍較好。添加IBA的培養(yǎng)基隨著IBA濃度的升高生根率和平均根數(shù)均逐漸降低,隨著NAA濃度的升高生根率也逐漸下降,但平均根數(shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。其中處理B1的生根率最高,達89.6%,平均根數(shù)最多,為4.3條,且植株根系發(fā)達,分株較多,生長狀況較好,優(yōu)于其他處理。結(jié)合方差分析以及生根質(zhì)量和生長狀況,添加IBA 0.1mg/L的1/2 MS即處理B1可作為彌勒苣苔組培苗生根的最佳培養(yǎng)基。

2.3 組培苗移栽基質(zhì)的篩選

2.3.1 不同基質(zhì)的理化性質(zhì)比較

各處理間的理化性質(zhì)比較試驗結(jié)果見表3,各處理EC值均在0.16-0.25mS/cm之間?；|(zhì)孔隙度除了處理T2、T9之外,其余7種基質(zhì)的總孔隙度都在60%以上,T8處理高達75%;T4、T6、T7的水氣比在2-4范圍內(nèi),并且持水量也都在40%以上,除T1處理外,其余處理持水量大,透氣性良好,比較適合該組培苗植物的生長。

2.3.2 不同基質(zhì)對彌勒苣苔組培苗移栽成活率及形態(tài)指標的影響

由表4可知,各處理的組培苗移栽成活率均在83%以上,成活率最高可達100%。在平均株高上,T8、T9處理顯著高于T1、T2、T3、T5,其中處理 T9值最大,為 10.31mm,T2最小,為5.83mm;T4、 T7、 T8、 T9與 T1、 T2、 T3、 T5 在平均根長上存在顯著差異,且T4、T7、T8、T9處理明顯優(yōu)于其它處理,其中最大值為29.73mm(T9),最小值為16.74mm(T2)?？梢钥闯鲋旮吲c根長存在正相關(guān)的關(guān)系,這是由于植物地上部與地下部生長的相關(guān)性。在平均根數(shù)上,T4、T7處理與其它處理存在差異,其中T7的平均生根數(shù)最多,為15.50根,T2的平均生根數(shù)最少,為7.46根;T4處理與T1、T2、T3、T5、T7的平均葉片數(shù)差異顯著,T7處理平均葉片數(shù)最少,為6.04片,T4的葉片數(shù)明顯多于其他處理,平均葉片數(shù)為8.38片。因此,綜合比較成活率以及幼苗各項形態(tài)指標,處理T9〔V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=1∶1∶1〕為彌勒苣苔組培苗的最佳移栽基質(zhì)。

表4 不同移栽基質(zhì)對彌勒苣苔苗成活率和形態(tài)指標的影響Tab.4 Effects of different transplanting survival rate and morphological index of P.mileense

3 結(jié)論與討論

3.1 最適生根培養(yǎng)基的篩選

在植物組織培養(yǎng)中,培養(yǎng)基的類型是植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵所在,篩選出適合研究對象的培養(yǎng)基至關(guān)重要[8]。關(guān)于苦苣苔科植物組織培養(yǎng)的研究已有大量報道[9-10],在涉及生根誘導(dǎo)方面,采用1/2 MS+6-BA 0.2mg/L+NAA 0.8mg/L+0.1%活性炭+5.0%香蕉誘導(dǎo)桂黔吊石苣苔 (Lysionotus aeschynanthoides W.T.Wang)繼代芽苗生根率可達100%[11];但也有采用MS作為基本培養(yǎng)基的研究報道,如半蒴苣苔 (Hemiboea henryi Clarke)葉片組培以MS+IBA 1.5mg/L為最適生根培養(yǎng)基[12]。本試驗在對彌勒苣苔組培苗生根培養(yǎng)基的篩選中,研究MS、1/2 MS、1/4 MS、1/10 MS,4個不同的基礎(chǔ)培養(yǎng)基對組培苗生根的影響表明,在1/2 MS培養(yǎng)基中組培苗生根率最高,平均根數(shù)最多,植株根系發(fā)達,生長狀況良好,為彌勒苣苔生根的最適基本培養(yǎng)基。在其他苦苣苔科植物的研究中,如尖萼唇柱苣苔 (Chirita pungentisepala W.T.Wang)花梗和花蕾經(jīng)誘導(dǎo)增殖后以1/2 MS為生根培養(yǎng)基,生根率較高[13],同時大巖桐 (Sinningia speciosa)[14]、牛耳朵 (Chirita eburnea Hance)[15]等的研究也均是采用1/2 MS作為生根的基本培養(yǎng)基。

生長素對植物組織培養(yǎng)不定根的形成起著重要的作用,不同種類、不同濃度的生長素對生根的效應(yīng)也有所不同[16]。本試驗分別研究了IBA和NAA 2種激素不同濃度對彌勒苣苔組培苗生根的影響,結(jié)果表明在對組培苗的生根率、平均根數(shù)、生長狀況的作用方面,IBA的效果均好于NAA,同時其它研究中也表明加入IBA的培養(yǎng)基誘導(dǎo)生根的效果較好[17]。0.1mg/L IBA能促進根的生成,隨著IBA質(zhì)量濃度的升高,組培苗生根率明顯下降,在石雪暉[18]等人的研究中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象,當(dāng)IBA超過一定濃度時,有抑制生根的作用。本試驗在1/2 MS+IBA 0.1mg/L培養(yǎng)基中組培苗生根率達到89.6%,平均生根數(shù)量為4.3條,且植株生長健壯,葉片濃綠,分株較多,與其他處理差異極顯著,為彌勒苣苔組培苗生根的最佳培養(yǎng)基。

3.2 組培苗移栽基質(zhì)的篩選

基質(zhì)作為移植栽培的關(guān)鍵,是植物生長的基礎(chǔ)和媒介。栽培基質(zhì)良好的理化性質(zhì)對組培苗的正常生長有重要影響。測定基質(zhì)電導(dǎo)率可推斷其中氮素的含量,從而判斷是否需要施用氮肥[19]?？嘬奶浦参镌惩寥离妼?dǎo)率低,較瘠薄,地處陰濕,EC值在0.13-0.35較為合適[20]。水氣比能說明基質(zhì)的持水透氣性能,是衡量基質(zhì)物理性質(zhì)的重要指標,且無土栽培基質(zhì)適宜水氣比一般在2-4范圍內(nèi)為宜[21]。對苦苣苔科最適栽培基質(zhì)的研究表明,即使同科植物其不同物種所使用的基質(zhì)也有所不同,如煙葉唇柱苣苔 (C.heterotricha)組培苗移栽到珍珠巖基質(zhì)中,成活率高;口紅花對土壤要求較高,最佳基質(zhì)配比為泥炭土∶珍珠巖∶蛭石∶黃泥=2∶1∶1∶1[22-23]。本研究在彌勒苣苔組培苗移栽基質(zhì)的篩選試驗中,分析了9種不同基質(zhì)配比對彌勒苣苔組培苗移栽成活率及植株生長的影響,結(jié)果表明,各處理 EC值均在0.16-0.25 mS/cm之間,較適宜彌勒苣苔組培苗的生長,基質(zhì)孔隙度也均在60% 以上。處理T1、T3、T4、T6、T7、T8、T9的成活率均在90%以上,其中處理T4、T6、T8、T9的成活率高達100%。處理 T8、T9的平均株高、根長最好,平均根數(shù)和葉片數(shù)較多,另外這2個處理的EC值、孔隙度、持水量和水氣比也在適宜范圍內(nèi),有利于組培苗的移栽生長。但總體而言,處理T9〔V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=1∶1∶1〕的移栽成活率和組培苗的形態(tài)指標均優(yōu)于其他處理。同時王莉芳等[24]的研究認為這種配比的基質(zhì)也較適宜苦苣苔科報春苣苔屬 (Chirita)牛耳朵的無土栽培。

結(jié)合前人對苦苣苔科植物栽培基質(zhì)的研究可以看出,由于其生物學(xué)特性不同,其對生長基質(zhì)的要求也不盡相同,因此本試驗的結(jié)果可以作為苦苣苔科植物和其它基質(zhì)配比試驗研究的參考文獻。本試驗對彌勒苣苔組培苗的最適生根培養(yǎng)基和最佳移栽基質(zhì)組合進行了研究,為以后彌勒苣苔的栽培和在園林方面的應(yīng)用提供了理論和實踐基礎(chǔ),同時也為彌勒苣苔的保護提供了途徑。