黑木相思無性系組培生根技術(shù)研究

寧昭然 孟曉蕊 黃 猛 范秀平 林 濤 李安琪 丁國昌

( 1. 福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)園林學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

長期以來，我國南方主要造林樹種人工林存在連栽后林分生產(chǎn)力下降、造林樹種單一、地力衰退等問題，林地的養(yǎng)分虧缺一直是限制人工林產(chǎn)量的重要因素，嚴(yán)重影響林區(qū)林分的質(zhì)量及人工林的可持續(xù)發(fā)展, 所以生態(tài)功能型樹種越來越備受關(guān)注[1-4]。黑木相思(Acacia melanoxylon)有固氮根瘤，枯落物豐富，改土性能好等生態(tài)功能，可栽植于杉闊混交林以提高森林凋落物數(shù)量[5]，還可作為杉木林長期連栽后為改善土壤有機質(zhì)進行樹種轉(zhuǎn)換的優(yōu)良選擇[6]，被認(rèn)為是混交林的理想伴生樹種和優(yōu)良生態(tài)防護林樹種[7]，目前在福建、廣東和廣西等地得到廣泛應(yīng)用。故將其大量投入人工造林，可以改善某些地區(qū)森林亂砍伐后造成的嚴(yán)重生態(tài)問題。

黑木相思無性系組培苗不僅可以保持母本性狀，還具有林相整齊等諸多優(yōu)點[8]，故其將成為未來的發(fā)展趨勢。而組培因其繁殖系數(shù)高、可進行集約化生產(chǎn)的優(yōu)點，已成為獲得無性系的重要技術(shù)手段。目前許多學(xué)者已在器官誘導(dǎo)再生植株[9-16]、瓶外生根技術(shù)[17]和組培苗瓶內(nèi)生根[3,18]等方面，對黑木相思進行了深入的研究。但是，上述對生根過程的研究中尚存在生根率低、生根數(shù)少，未達到產(chǎn)業(yè)化水平等問題，而生根又是組培快繁體系中重要的一個環(huán)節(jié)。故本研究以優(yōu)良無性系組培苗FM25號為材料，通過進一步完善影響生根的因素，不僅解決了工廠育苗中大量生根難的問題，而且提高了組培苗的生根率，最終建立了一條有效的優(yōu)良無性系組培苗生根技術(shù)體系，以推動工廠化育苗的進程，也為黑木相思在今后的推廣和應(yīng)用，提供無性系育苗技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料來源

黑木相思(Acacia melanoxylon)FM25號無性系是由福建農(nóng)林大學(xué)杉木工程中心提供的組培瓶苗。

1.2 實驗方法

1.2.1 培養(yǎng)條件

除溫度實驗在人工氣候箱進行外，不同生根促進劑、MS母液及用量、暗處理時間及有機添加物實驗均在培養(yǎng)室進行，室內(nèi)采用人工光照，光照強度2 000～3 000 lx，光照周期12 h/d，溫度(25±2) ℃。培養(yǎng)基碳源均采用蔗糖，一般為20 g/L，瓊脂用量6.8 g/L，培養(yǎng)基pH值5.8。生根促進劑種類及其濃度、有機添加物據(jù)不同的實驗設(shè)計而定。

1.2.2 不同影響因素配比實驗

1）生根促進劑種類及其濃度。采用單因素實驗設(shè)計，選取IBA、NAA、和ABT-1三種生根促進劑，設(shè)計3個濃度梯度：0.5、1.0、2.0 mg/L，以不加任何植物生長調(diào)節(jié)劑為對照進行實驗。培養(yǎng)基采用1/2MS，活性碳取0.1 g/L，蔗糖15 g/L。每個處理30株，各重復(fù)3次，40 d后統(tǒng)計生根率，確定最佳生根促進劑種類及其濃度。

2）MS母液和用量。采用單因素實驗設(shè)計，分別選取MS、1/2MS、1/4MS、1/2改良(1)MS[12]、1/2改良(2)MS[12]5個處理，其他成分配方為：ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L)+AC(0.1 g/L)+糖 (20 g/L)，選取生長一致的組培苗接入培養(yǎng)基，每個處理30株，各重復(fù)3次，30 d后統(tǒng)計各處理的平均生根率、平均根數(shù)和平均根長，確定最佳MS母液及用量。

3）暗處理時間。培養(yǎng)基選用配方為：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L) + IBA(0.6 mg/L) + AC(0.1 g/L) +糖(20 g/L)，選取生長一致的組培苗接入培養(yǎng)基，分別放在暗室培養(yǎng)4 d和8 d。以全光照下做對照，每個處理30株，各重復(fù)3次，30 d后統(tǒng)計各處理的平均生根率、平均根數(shù)和平均根長，確定最佳暗處理時間。

4）溫度。采用單因素實驗設(shè)計，設(shè)置3個處理，為22.5、25.0、27.5 ℃，該實驗中所采用的培養(yǎng)基配方為：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L)+AC(0.1 g/L)+糖(20 g/L)，其他的條件保持一致，培養(yǎng)基采用上個實驗的最佳MS母液及用量進行培養(yǎng)，每個處理30株，各重復(fù)3次，30 d后統(tǒng)計各處理的平均生根率、平均根數(shù)和平均根長，確定最佳溫度。

5）有機添加物。采用單因素實驗設(shè)計，選取胰蛋白胨、香蕉、椰汁3種有機添加物，設(shè)計胰蛋白胨濃度梯度為1、2 g/L，香蕉和椰汁的濃度梯度分別為100、200g/L進行實驗處理，該實驗采用的培養(yǎng)基配方為：1/2MS+ABT-1(2.0 mg/L)+IBA(0.6 mg/L) + AC(0.1 g/L) + 糖 (20 g/L)。每個處理30株，各重復(fù)3次，30 d后統(tǒng)計各處理的平均生根率、平均根數(shù)和平均根長，確定最佳有機添加物。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SPSS軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生根促進劑種類及其濃度對生根的影響

從圖1可以看出，與對照相比，生根促進劑均可促進黑木相思FM25號組培苗生根，且其生根率均在75%以上。其中，ABT-1（1.0 mg/L）的效果最佳，其平均生根率達94.2%；其次為IBA（2.0 mg/L），平均生根率為93.7%，兩者無顯著差異；NAA（2.0 mg/L）的生根率也在90%，與其他促進劑之間呈顯著差異；IBA和ABT-1的其他處理也較NAA的生根效果好。因此，ABT-1和IBA這2種生根促進劑均可用于黑木相思組培苗的生根培養(yǎng)。

圖 1 不同生根促進劑種類及其濃度對生根率的影響Fig. 1 Effects of different rooting promoters and their concentrations on the rooting rate

2.2 MS母液和用量對生根的影響

從圖2可以看出，母液種類及其用量對生根率、生根數(shù)和根長的影響都呈現(xiàn)顯著差異。1/2MS改良(2)母液的培養(yǎng)效果最好，分別為96.63%和5.62條；效果最差的為1/4MS培養(yǎng)基，其平均生根率最低，為75%，平均生根數(shù)也最少，為3.88條，兩者差異顯著。1/2MS的最長，為1.90 cm；其次為MS和1/2MS改良(2)，為1.63 cm和1.50 cm，兩者差異不顯著；最短的是1/2MS改良(1)，為0.63 cm，他們之間差異顯著。因此，1/2MS改良(2)更適合黑木相思FM25號的生根培養(yǎng)。

2.3 暗處理時間對生根的影響

從圖3可知，暗處理時間對生根率、生根數(shù)和根長的影響都顯著，暗處理4 d的生根效果最好，暗處理8 d的效果與之相比，生根率方面無顯著差異。但在生根數(shù)和根長上，差異顯著，暗處理時間太長反而不利于FM25號組培苗生根。因此，適當(dāng)?shù)膶谀鞠嗨歼M行暗處理培養(yǎng)可有效提高其生根。

2.4 溫度對生根的影響

由圖4可看出，不同的溫度對生根情況也有顯著影響。從生根率、生根數(shù)和根長3個方面分析可知，25.0 ℃和27.5 ℃的生根效果較之于22.5 ℃好，兩者之間無顯著差異；而在25.0 ℃組培環(huán)境下的生根率、生根數(shù)和根長都是三者中表現(xiàn)最佳的，故FM25號生根培養(yǎng)建議設(shè)為25.0 ℃。

圖 2 不同MS母液和用量對生根的影響Fig. 2 Effects of different MS mother liquor and its dosage on rooting

2.5 有機添加物對生根的影響

從圖5可知，不同的有機添加物較之對照，從生根率、生根數(shù)和根長3個方面綜合來看，均不如對照的培養(yǎng)效果好。添加了胰蛋白胨后，其生根率與對照相比，增加到91.66%，而隨著濃度的增加，其生根率又降到86.00%，其與對照之間差異都不顯著，故建議生根培養(yǎng)中不適宜添加胰蛋白胨。各添加物種類之間差異顯著，與對照也差異顯著，生根效果均不及對照，故從整體效果來看，黑木相思生根培養(yǎng)中不適宜添加胰蛋白胨、香蕉和椰汁。

圖 3 不同暗處理時間對生根的影響Fig. 3 Effects of different dark treatment time on rooting of A. melanoxylon clones FM25

圖 4 不同溫度對生根的影響Fig. 4 Effects of different temperatures on rooting of A. melanoxylon clones FM25

圖 5 不同有機添加物及其用量對生根的影響Fig. 5 Effects of different organic additives and their dosage on rooting

3 結(jié)論與討論

目前，對黑木相思無性系苗的生根研究主要集中在生長素種類對其的影響。如胡峰等[3]發(fā)現(xiàn)用培養(yǎng)基MS+0.5 mg/L IBA+0.5 mg/L NAA+4%蔗糖誘導(dǎo)黑木相思AMY12004的生根率為96.05%；裘珍飛等[16]將伸長生長的黑木相思優(yōu)良無性系(SR17)不定芽轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基1/2MS+IAA 2.0 mg/L+IBA 0.5 mg/L時，生根率高達95.8%。而本研究在綜合已有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，以黑木相思優(yōu)良無性系FM25號為實驗材料，不僅研究了生根促進劑對生根的的影響，還研究了母液種類及其用量、溫度、暗培養(yǎng)時間和有機添加物等方面，建立了一種黑木相思無性系生根技術(shù)體系，其生根率最高可達到96.63%，生根數(shù)最多有5.62條/苗，根長最長有5 cm。

1）ABT、IBA可顯著提高生根率。本研究選用生根促進劑IBA、NAA、和ABT-1對黑木相思無性系FM25進行生根研究，結(jié)果表明，黑木相思在IBA和ABT-1下的處理效果最好，生根率分別高達93.7%和94.2%，而在NAA下的生根率較差。這與劉麗[17]研究的3種生長素對黑木相思優(yōu)良無性系組培苗生根效果不同（其結(jié)果表明NAA與2，4-D對黑木相思優(yōu)良無性系組培苗生根影響較大），其原因可能是黑木相思不同無性系適用的生長素因基因型的不同有較大差異。

2）無機鹽濃度降低后有較好的效果。據(jù)研究將培養(yǎng)基中的大量元素和微量成分降低至一半的濃度，可提高大多數(shù)植物的生根能力[18]。孫英坤等[19]研究發(fā)現(xiàn)，以堇葉紫金牛（Ardisia violacea）野生優(yōu)株當(dāng)年新發(fā)帶休眠腋芽莖段為外植體，進行生根培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)最佳生根培養(yǎng)基為1/2MS+2.00 mg/L IBA+1.00 mg/L NAA+1.00 mg/L AC。張群等[20]以海三棱藨草（Scirpus×mariqueter）成熟種子為外植體，發(fā)現(xiàn)其生根最適培養(yǎng)基為1/2MS+0.2 mg/L IBA。馬艷等[21]在苦皮藤（Celastrus angulatus）試管苗生根培養(yǎng)研究中也發(fā)現(xiàn)，1/2 MS培養(yǎng)基上的生根率普遍高于MS和1/4MS。本研究結(jié)果也表明，1/2MS改良(2)母液的培養(yǎng)效果最好，生根率和生根數(shù)分別高達96.63%和5.62條/苗。

3）暗培養(yǎng)是影響生根的關(guān)鍵因素。馬艷等[21]在苦皮藤試管苗生根培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，暗培養(yǎng)是影響其生根的關(guān)鍵因素，這與本實驗的結(jié)果一致，其原因可能是暗培養(yǎng)會影響植物激素間平衡或與內(nèi)源激素水平有關(guān)，具體原因還有待進一步研究。

研究不同優(yōu)良無性系黑木相思組培苗的生根技術(shù)體系對其工廠化育苗意義重大。而不同無性系所建立的組培生根培養(yǎng)技術(shù)之間并不完全具備可重復(fù)性。如王盼盼[12]研究發(fā)現(xiàn)同一培養(yǎng)基對不同無性系組培苗生根率亦存在顯著差異，故不同無性系生根率的研究需進一步探索。除此之外，范秀平[18]研究發(fā)現(xiàn)不同無性系的黑木相思，其基因型及其所處發(fā)育階段也是生根的一個不可忽略的因子，所以還需從內(nèi)因著手進行研究，以建立更加高效的黑木相思無性系生根技術(shù)體系。