美國(guó)紅楓組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

鄧正正

摘要：針對(duì)美國(guó)紅楓無(wú)性繁殖數(shù)量低的情況，從外植體及其采集時(shí)期、消毒、愈傷組織誘導(dǎo)、分化，以及初代、培養(yǎng)、生根培養(yǎng)基選擇等方面，詳細(xì)介紹美國(guó)紅楓苗木的組織培養(yǎng)研究進(jìn)展，旨在快速繁殖美國(guó)紅楓苗木，為其應(yīng)用及推廣奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：組織培養(yǎng)；美國(guó)紅楓；外植體；培養(yǎng)基；消毒

中圖分類(lèi)號(hào)：S722.37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）01-0016-03

美國(guó)紅楓（Acer rubrum）為槭樹(shù)科槭樹(shù)屬植物，原產(chǎn)美國(guó)東北部，別名北美紅楓、紅花槭、北方紅楓、沼澤楓、加拿大紅楓、紅糖槭、猩紅楓等。美國(guó)紅楓是北美地區(qū)東部數(shù)量最豐富、分布最廣泛的樹(shù)種之一，也是大西洋沿岸佛羅里達(dá)州綿延2 575 km范圍內(nèi)連續(xù)分布最長(zhǎng)的樹(shù)種之一。美國(guó)紅楓屬于雜交品種，需要用無(wú)性繁殖方式保持優(yōu)良性狀，但目前嫁接、扦插等無(wú)性繁殖的數(shù)量較低，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。采用組織培養(yǎng)方式快速繁殖美國(guó)紅楓苗木，是近幾年的研究熱點(diǎn)。為此，總結(jié)美國(guó)紅楓組織培養(yǎng)研究進(jìn)展，旨在縮短美國(guó)紅楓的利用周期。

1 美國(guó)紅楓組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

1.1 外植體及其采集時(shí)期

不同外植體及選擇時(shí)期對(duì)后續(xù)無(wú)菌體系的建立及愈傷組織誘導(dǎo)影響較大，一般情況下，多選擇美國(guó)紅楓葉片、帶芽莖段、種胚作為外植體。

不同時(shí)期采集的莖段外植體對(duì)后續(xù)組培的污染率、死亡率和存活率影響較大。研究表明，以美國(guó)紅楓莖段為外植體取材時(shí)，以3—5月的消毒效果最好，平均污染率僅為5.4%，平均存活率達(dá)88.5%；消毒效果最差的是9—11月，污染率高且存活率較低。

1.2 消毒

對(duì)葉片外植體進(jìn)行消毒時(shí)，采用75%酒精處理30 s后，用2%次氯酸鈉處理4 min，污染率和存活率表現(xiàn)良好，分別為26.7%和56.7%。莖段外植體采用3%的次氯酸鈉處理8 min，效果較好。

采用不同的消毒劑對(duì)莖段進(jìn)行消毒，美國(guó)紅楓的成活率、抽芽率、褐化率和生長(zhǎng)狀況有較大區(qū)別。在對(duì)莖段進(jìn)行消毒時(shí)，使用的消毒劑有升汞和次氯酸鈉。其中0.1%的升汞是美國(guó)紅楓莖段的最佳消毒劑，處理時(shí)間在2～6 min之間，成活率達(dá)75.22%，成活莖段的抽芽率為95.13%，且莖段葉片生長(zhǎng)良好，芽苗長(zhǎng)，深綠色，莖稈粗壯。但隨著處理時(shí)間的增加，褐化率從20%上升到96.7%，存活率也下降。

當(dāng)70%的乙醇、1 mg/mL的HgCl2、20 mg/mL的NaClO處理時(shí)間分別為15 s，7 min，25 min時(shí)，莖段外植體的污染率為10%，死亡率為0，存活率最高為90%，是較適宜的外植體消毒處理時(shí)間。莖段單獨(dú)用3%的NaClO處理8 min，污染率最低為2.22%，存活率最高為91.11%。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，乙醇、HgCl2和NaClO是美國(guó)紅楓葉片和莖段外植體建立無(wú)菌體系的最適消毒劑。

1.3 愈傷組織誘導(dǎo)及分化

采用帶芽莖段、不帶腋芽莖段、種胚和2～3 a生幼嫩葉片，均可誘導(dǎo)出愈傷組織，但愈傷組織的質(zhì)量及顏色有所不同。莖段誘導(dǎo)的愈傷組織呈黃白色，較致密；葉片的愈傷組織呈紫紅色或綠色，較疏松。

不同的培養(yǎng)基、外植體來(lái)源和NAA，KT，6-BA激素濃度水平，對(duì)美國(guó)紅楓愈傷組織誘導(dǎo)效果不同。其影響順序?yàn)椋号囵B(yǎng)基>外植體>NAA>KT>6-BA。

在基本培養(yǎng)基MS、1/2MS、DKW、WPM中，以WPM誘導(dǎo)率為最高，外植體中以莖段誘導(dǎo)率為最高，誘導(dǎo)率最高的培養(yǎng)基為WPM+NAA 0.7 mg/L+KT 0.6 mg/L+6-BA 0.4 mg/L。最佳的愈傷組織增殖培養(yǎng)基為：WPM+NAA 0.35 mg/L+KT 0.6 mg/L+6-BA 0.4 mg/L。當(dāng)愈傷組織在繼代增殖培養(yǎng)基中繼代3次后，即表現(xiàn)出生長(zhǎng)勢(shì)急劇下降的趨勢(shì)，且褐化現(xiàn)象嚴(yán)重。

在1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+2，4-D 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA 30.1 mg/L培養(yǎng)基中，莖段愈傷組織的誘導(dǎo)率為100%，且愈傷組織較疏松，生長(zhǎng)快，顏色鮮艷。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到1/2MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA3 0.1 mg/L培養(yǎng)基中，分化出4個(gè)不定芽。

美國(guó)紅楓種胚愈傷組織的最適誘導(dǎo)培養(yǎng)基為

1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+IAA 0.5 mg/L；最適增殖培養(yǎng)基為1/2MS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L。

1.4 初代培養(yǎng)

在對(duì)美國(guó)紅楓腋芽進(jìn)行初代培養(yǎng)時(shí)，用到的基本培養(yǎng)基有WPM，MS，NN69，WPM等，細(xì)胞分裂素有6-BA，TDZ，ZT，生長(zhǎng)素有IBA和NAA。根據(jù)近年來(lái)的相關(guān)研究成果，總結(jié)美國(guó)紅楓腋芽萌發(fā)的最適培養(yǎng)基見(jiàn)表1。

從表1可以看出，在外植體相同的情況下，基本培養(yǎng)基WPM和細(xì)胞分裂素ZT的組合更有利于腋芽萌發(fā)，萌發(fā)率達(dá)到91.7%。

研究表明，IBA和6-BA不同水平濃度對(duì)腋芽萌發(fā)的影響均未達(dá)到顯著水平，主要與外植體腋芽本身內(nèi)源激素水平有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，低濃度的NAA和6-BA可促進(jìn)美國(guó)紅楓抽芽，高濃度的NAA和6-BA則抑制抽芽，且NAA對(duì)啟動(dòng)培養(yǎng)的影響大于6-BA。

在美國(guó)紅楓腋芽誘導(dǎo)過(guò)程中，基本培養(yǎng)基WPM優(yōu)于MS，激素ZT的誘導(dǎo)率高于KT。以WPM為誘導(dǎo)培養(yǎng)基添加2.0 mg/L和1.0 mg/L ZT，腋芽的存活率及誘導(dǎo)率最高，分別為91.7%和81.7%。

1.5 增殖培養(yǎng)

研究表明，MS+TDZ 0.25或0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L更利于芽生長(zhǎng)，但并未使芽增殖。美國(guó)紅楓增殖培養(yǎng)基的效果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，在WPM+0.002 mg/L TDZ+0.4 mg/L NAA培養(yǎng)基上，美國(guó)紅楓腋芽的增殖系數(shù)為1.37，且植株生長(zhǎng)健壯，可以生根發(fā)育成完整植株。但隨著TDZ濃度增大，增殖系數(shù)減小，植株生長(zhǎng)變?nèi)?。用NN69作基本培養(yǎng)基，在添加0.1 mg/L NAA+0.3 mg/L TDZ的培養(yǎng)基中，增值系數(shù)最高達(dá)4.2。由此可知，影響美國(guó)紅楓增殖的因素較為復(fù)雜，是基本培養(yǎng)基和激素共同作用的結(jié)果。

1.6 生根培養(yǎng)

0.5 mg/L MS+IB+0.5 mg/L NAA+3%蔗糖+10 g/L瓊脂營(yíng)養(yǎng)基，以及MS+0.5 mg/L NAA+3%蔗糖+10 g/L瓊脂培養(yǎng)基均能誘導(dǎo)出1條根至多條根，但移栽后的紅楓小苗易因根系腐爛或葉片干枯而死亡。美國(guó)紅楓最優(yōu)生根培養(yǎng)基比較見(jiàn)表3。

從表3可以看出：WPM+IBA 1.5 mg/L+GA3 0.5 mg/L組合的生根率達(dá)到80%；MS+NAA 0.1 mg/L+2，4-D 0.5 mg/L的生根率最高達(dá)99.8%，生根條數(shù)7.9；基本培養(yǎng)基MS+生長(zhǎng)素NAA+2，4-D組合，以及基本培養(yǎng)基MS+IBA+GA3組合，均有利于誘導(dǎo)美國(guó)紅楓根形成。

不同煉苗方式對(duì)組培苗馴化成活率影響較大。試管苗的根系在無(wú)菌密閉條件下生長(zhǎng)，吸收功能較播種苗差，氣孔導(dǎo)度大，易失水。閉瓶鍛煉6 d后開(kāi)瓶煉苗2 d的移栽成活率最高，達(dá)86.7%。此外，根部清水洗凈程度、煉苗基質(zhì)對(duì)移栽成活率也有影響。

2 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)紅楓引種至我國(guó)后，先后在上海、北京、山東、安徽、江蘇、浙江、湖南、湖北、遼寧等多地栽培引種，但其在綠化工程上的應(yīng)用量并不大，主因在于美國(guó)紅楓的普通種出苗率低。也正因如此，推廣應(yīng)用美國(guó)紅楓組培快繁技術(shù)，可為其廣泛栽培奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于傳.美國(guó)紅楓（Acer rubrum）的組織培養(yǎng)技術(shù)體系研究[D].重慶：西南大學(xué)，2013.

[2] 吳雅瓊，劉婧，汪貴斌，等.美國(guó)紅楓的組織培養(yǎng)與快繁技術(shù)[J].北方園藝，2016（20）：97-102.

[3] 胡雪雁，胡業(yè)華，管倩，等.加拿大紅楓組織培養(yǎng)條件的優(yōu)化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（17）：3872-3875.

[4] 李源，何丙輝，于傳，等.美國(guó)紅楓‘白蘭地的組織培養(yǎng)與快繁技術(shù)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，39（8）：36-42.

[5] 王衛(wèi).美國(guó)紅楓組培苗生根移栽試驗(yàn)[J].防護(hù)林科技，2016（7）：57-58.