香水白掌的組培快繁技術(shù)研究

梁 崢，張曉綱，霍慧敏，張 超，曹冬梅

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，太原 030001；2.山西大寧隆泰雙創(chuàng)農(nóng)林科技有限公司，山西 大寧 042300)

香水白掌(Spathiphyllumpatinii)原產(chǎn)于哥倫比亞熱帶雨林，屬天南星科白鶴芋屬多年生觀葉草本。其佛焰苞潔白開展，有微香，植株姿態(tài)清新悅目，葉墨綠挺拔，觀賞期長又極耐陰，非常適合室內(nèi)栽培[1]，加之有一定的凈化室內(nèi)甲醛等有害氣體的作用，深受消費(fèi)者歡迎[2-4]。白掌屬植物栽培自20世紀(jì)初應(yīng)用于盆栽觀賞，80年代廣泛流行，目前盆栽白掌的年銷售額位列荷蘭盆花生產(chǎn)的第九位[5]。

香水白掌的花粉退化嚴(yán)重，栽培不易結(jié)籽[6-7]，生產(chǎn)上主要通過分株的方法進(jìn)行繁殖[8]。近年來，白掌類盆花的需求逐年上升，而周期長、數(shù)量少的分株繁殖方式已經(jīng)不能適應(yīng)市場需求，目前已有許多生產(chǎn)商把目光轉(zhuǎn)向增殖系數(shù)更大、種苗質(zhì)量更高的組培快繁生產(chǎn)方式[9-10]。

關(guān)于白掌類觀葉植物工廠化栽培已有不少報(bào)道[10-15]，但針對(duì)香水白掌進(jìn)行的組培快繁技術(shù)報(bào)道鮮見[16]。本研究以香水品種莖段為試材，通過外植體消毒、不定芽的誘導(dǎo)、增殖、生根等試驗(yàn)，用統(tǒng)計(jì)分析的方法深入探討相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，最終建立香水白掌的最適組培快繁體系，以期為其種苗的規(guī)?；a(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為12 cm盆徑香水白掌，植株生長健壯，無病蟲害，購自太原市鑫隆騰花卉市場。

1.2 方 法

1.2.1外植體消毒

取香水白掌幼嫩莖段，去除葉片，留葉柄，用帶有頂端生長點(diǎn)的莖段作為外植體材料。將莖段切取約1 cm，置于燒杯中，滴加少許洗潔精后流水沖洗0.5～3 h。然后將外植體投入0.05% NaClO處理0～20 min，無菌水沖洗1次。將沖洗后的外植體置超凈工作臺(tái)，用75%酒精消毒2～15 min，無菌水沖洗1次。使用0.1% HgCl2消毒5～20 min。無菌水沖洗4次，每次3 min。為探究以上主要步驟中處理時(shí)間對(duì)消毒效率的影響，安排四因素四水平正交試驗(yàn)(表1)。將消毒后的外植體切去莖段下部邊緣部分，留0.5 cm左右，生理向上置入MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)，每種處理接種20瓶，每瓶3個(gè)莖段，重復(fù)3次。培養(yǎng)溫度25 ℃，光照強(qiáng)度2 000 lx，每天光照12 h，30 d后觀察記錄污染率、褐化率和成活率(成活率(%)=(1-污染率-褐化率)×100%)。試驗(yàn)方案選擇及試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表1 外植體消毒方法的正交因素水平Table 1 Orthogonal factor level of explant disinfection method

1.2.2初培培養(yǎng)基的篩選

將經(jīng)過最適外植體消毒方法處理的外植體，接種于含有不同激素配比的初培培養(yǎng)基中，在不同的光照和溫度條件下培養(yǎng)。安排四因素四水平(表2)正交試驗(yàn)，探究初培培養(yǎng)條件對(duì)誘導(dǎo)愈傷組織和不定芽的影響。每種處理接種20瓶，每瓶3個(gè)莖段，重復(fù)3次，每日光照12 h，30 d后統(tǒng)計(jì)不定芽和愈傷組織的誘導(dǎo)情況。試驗(yàn)方案選擇及試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表2 初培培養(yǎng)條件的正交因素水平Table 2 Orthogonal factor level of initial culture condition

1.2.3不定芽的增殖培養(yǎng)

將優(yōu)化的初培條件下培養(yǎng)的，生長狀況相同的不定芽置入不同激素組合的增殖培養(yǎng)基上。安排四因素四水平(表3)正交試驗(yàn)，探究不同培養(yǎng)條件對(duì)不定芽增殖效果的影響。每種處理接種20瓶，每瓶3個(gè)莖段，重復(fù)3次，每日光照12 h，光照強(qiáng)度2 000 lx，30 d后觀察統(tǒng)計(jì)不定芽增殖情況，計(jì)算其增殖系數(shù)。

表3 不定芽增殖培養(yǎng)條件的正交因素水平Table 3 Orthogonal factor level of adventitious bud proliferation culture

增殖系數(shù)=(增殖培養(yǎng)后的芽數(shù)/接種芽數(shù))×100%。

試驗(yàn)方案選擇及試驗(yàn)結(jié)果見表9。

1.2.4生根培養(yǎng)

取優(yōu)化的不定芽增殖培養(yǎng)條件下、生長狀況健康一致的幼苗，分別繼代于含有不同濃度大量元素和不同激素組合的生根培養(yǎng)基上。安排四因素二水平(表4)完全隨機(jī)試驗(yàn)，探究不同培養(yǎng)條件對(duì)生根效果的影響。每種處理接種20瓶，每瓶3個(gè)幼苗，重復(fù)3次，每日光照12 h，光照強(qiáng)度2 000 lx，30 d后觀察統(tǒng)計(jì)生根情況。試驗(yàn)方案選擇及試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表4 生根培養(yǎng)條件的正交因素水平Table 4 Orthogonal factor level of rooting culture

2 結(jié)果與分析

2.1 外植體消毒

采用L16(45)正交試驗(yàn)進(jìn)行外植體消毒，設(shè)第5列為誤差列，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表5。極差分析結(jié)果(表5)表明，所試范圍內(nèi)各因素對(duì)污染率的影響主次順序?yàn)?.1% HgCl2>沖洗>0.05% NaClO>75%酒精。污染率隨0.1% HgCl2處理時(shí)間增加而明顯減小，在15 min水平和20 min水平變化不明顯；隨沖洗時(shí)間增加而減小，2 h水平與3 h水平變化不明顯；隨0.05% NaClO處理時(shí)間增加小幅減??；隨75%酒精處理時(shí)間增加變化不明顯。各因素對(duì)褐化率的影響主次順序?yàn)?.1% HgCl2>75%酒精>0.05% NaClO>沖洗。褐化率隨0.1% HgCl2處理時(shí)間增加而明顯增大；隨0.05%NaClO、沖洗時(shí)間和75%酒精處理時(shí)間變化不明顯。各因素對(duì)成活率的影響主次順序?yàn)?.1% HgCl2>沖洗>75%酒精>0.05% NaClO。成活率隨0.1% HgCl2處理時(shí)間增加先增大后減小，在15 min水平到達(dá)最高值；隨沖洗時(shí)間增加而增大，2 h水平與3 h水平變化不明顯；隨0.05% NaClO和75%酒精處理時(shí)間變化不明顯。最高成活率組合為A 3 B 4 C 4 D 3，即沖洗2 h+0.05% NaClO處理20 min+75%酒精處理20 min+0.1% HgCl2處理15 min。方差分析結(jié)果(表6)表明，0.1% HgCl2對(duì)褐化率的影響顯著(p<0.05)，其他因素與指標(biāo)的組合均表現(xiàn)為不顯著。

表5 外植體消毒方法的極差分析Table 5 Range analysis of explants disinfection methods

表6 外植體消毒方法的方差分析Table 6 Variance analysis of disinfection methods of explants

2.2 初培培養(yǎng)基的篩選

采用L16(45)正交表進(jìn)行培養(yǎng)條件篩選試驗(yàn)，設(shè)第5列為誤差列，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表7。極差分析結(jié)果(表7)表明，所試范圍內(nèi)各因素對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)率的影響主次順序?yàn)?-BA>NAA>溫度>光照。愈傷誘導(dǎo)率隨6-BA濃度增加而增加；隨NAA濃度變化不明顯，但在2 mg·L-1水平出現(xiàn)明顯降低；隨溫度和光照變化不明顯。最大愈傷組織誘導(dǎo)率組合為A 2 B 2 C 1 D 2，即光照1 000 lx+28 ℃+4 mg·L-16-BA+0.1mg·L-1NAA。各因素對(duì)不定芽誘導(dǎo)率的影響主次順序?yàn)楣庹?6-AB>NAA>溫度。不定芽誘導(dǎo)率隨光照強(qiáng)度增加呈先增大后減小趨勢，在2 000 lx水平達(dá)到最高值；隨6-BA濃度增加呈先增大后減小趨勢，在3 mg·L-1水平達(dá)到最高值；隨NAA濃度增加先增大后減小趨勢，在0.05 mg·L-1水平達(dá)到最高值；隨溫度增加先增大后減小趨勢，在25 ℃和28 ℃水平變化不明顯。最大不定芽誘導(dǎo)率組合為A 3 B 2 C 2 D 3和A 3 B 3 C 2 D 3，即光照2 000 lx+25 ℃/28 ℃+3 mg·L-16-BA+0.05 mg·L-1NAA。方差分析結(jié)果(表8)表明，各因素對(duì)愈傷組織和不定芽誘導(dǎo)率的影響均不顯著。

表7 初培培養(yǎng)條件的極差分析Table 7 Range Analysis of initial culture

表8 初培培養(yǎng)條件的方差分析Table 8 Analysis of variance of initial culture

初培試驗(yàn)表明，愈傷組織誘導(dǎo)率均在60%以下，而不定芽誘導(dǎo)率在所試培養(yǎng)條件下能夠達(dá)到(98.89±1.92)%。故選擇不定芽誘導(dǎo)途徑作為初培培養(yǎng)方案較為合適。

2.3 不定芽的增殖培養(yǎng)

采用L16(45)正交表進(jìn)行培養(yǎng)條件篩選試驗(yàn)，設(shè)第5列為誤差列，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表9。極差分析結(jié)果(表9)表明，所試范圍內(nèi)各因素對(duì)不定芽增殖系數(shù)的影響主次順序?yàn)?-BA>Kt>溫度>NAA。不定芽增殖系數(shù)隨6-BA濃度增加而增大，在2 mg·L-1和3 mg·L-1水平變化不明顯；隨Kt濃度增加而增大，在0.2 mg·L-1和0.3 mg·L-1水平變化不明顯；隨溫度升高而增大，在28 ℃和31 ℃水平變化不明顯；隨NAA變化不明顯。最大不定芽增殖系數(shù)組合為A 3 B 3 C 3 D 2，即28 ℃+0.2 mg·L-1Kt+2 mg·L-16-BA+0.2 mg·L-1NAA。各因素對(duì)不定芽苗高的影響主次順序?yàn)镹AA>溫度>6-BA>Kt。不定芽苗高隨NAA濃度增加而增大；隨溫度升高先增大后減小，在28 ℃水平達(dá)到最高值；隨6-BA濃度增加先增大后減小，在1 mg·L-1水平達(dá)到最高值；隨Kt濃度增加而減小。最大不定芽苗高組合為A 3 B 1 C 2 D 1，即28 ℃+1 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1NAA。方差分析結(jié)果(表10)表明，6-BA對(duì)不定芽增殖系數(shù)的影響顯著(p<0.05)，其他因素與指標(biāo)的組合均表現(xiàn)為不顯著。

表9 增殖培養(yǎng)條件的極差分析Table 9 Range Analysis of proliferation culture

表10 增殖培養(yǎng)條件的方差分析Table 10 Variance analysis of proliferation culture

2.4 生根培養(yǎng)

生根培養(yǎng)條件試驗(yàn)(表11)表明，各因素對(duì)生根率的影響主次順序?yàn)椋捍罅吭?NAA>IBA>苗高。最大生根率組合為：A 1 B 2 C 2 D 2和A 2 B 2 C 2 D 2，即苗高2～4 cm+1/2 MS+0.2 mg·L-1NAA+0.2 mg·L-1IBA。方差分析結(jié)果(表12)表明，大量元素對(duì)生根率的影響極顯著(p<0.01)，NAA對(duì)生根率的影響顯著(p<0.05)，IBA和苗高對(duì)生根率的影響不顯著。

表11 生根培養(yǎng)條件的極差分析Table 11 Range analysis of rooting culture

表12 生根培養(yǎng)條件的方差分析

3 討 論

外植體消毒方法的試驗(yàn)表明，0.1%HgCl2處理時(shí)間對(duì)于污染率、褐化率和成活率的影響均表現(xiàn)出決定性的作用。延長沖洗時(shí)間對(duì)降低污染率的貢獻(xiàn)在本試驗(yàn)中僅次于0.1% HgCl2，又由于最不容易引起褐化，導(dǎo)致其對(duì)最終成活率的貢獻(xiàn)明顯高于0.05% NaClO和75%酒精。因此在實(shí)際操作中，除了選擇適宜的0.1% HgCl2處理時(shí)間，也應(yīng)重視沖洗時(shí)間對(duì)于消毒的輔助效果。對(duì)于一些幼嫩的外植體，尤其是對(duì)0.1%HgCl2處理相對(duì)敏感的材料，適當(dāng)增加沖洗時(shí)間不僅能夠提升消毒效果，也有助于減輕由于0.1% HgCl2處理時(shí)間難以精確掌握而造成的褐化損失[17-19]。

后期培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，在最大不定芽增殖系數(shù)組合28 ℃+0.2 mg·L-1Kt+2 mg·L-16-BA+0.2 mg·L-1NAA條件下，多次繼代的香水白掌會(huì)出現(xiàn)不同程度的玻璃化現(xiàn)象。這可能是由于長期在高增殖系數(shù)培養(yǎng)條件下，材料狀態(tài)趨于幼嫩和密集而引起的[20-21]。為了緩解玻璃化現(xiàn)象，需要定期將材料轉(zhuǎn)移至最大不定芽苗高組合28 ℃+1 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1NAA條件下，以增加幼苗的健壯程度。

生根培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果表明，2～4 cm范圍內(nèi)苗高對(duì)生根率的影響很小。這意味著香水白掌在生根培養(yǎng)階段開始前，可能并不需要特意關(guān)注幼苗的健壯程度，幼嫩的小苗可以同時(shí)作為增殖繼代材料和生根煉苗的儲(chǔ)備用苗。