菜薹花枝離體培養(yǎng)留種技術(shù)研究

吳藝飛，周曉波，張竹青，劉志全，丁茁荑

（湖南省蔬菜研究所，湖南省蔬菜工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410125）

菜薹（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.perpereaHort.）為蕓薹屬十字花科白菜亞種蔬菜，是長江流域秋冬季的主要蔬菜之一。該蔬菜性喜冷涼氣候，主要生長季在秋冬季。此時(shí)外界氣溫較低，雨水多，光照不足，對菜薹的生殖生長和種子繁殖極為不利，具體表現(xiàn)為種子成熟期延長，有的甚至無法正常成熟。這嚴(yán)重影響了菜薹新品種的選育。為了解決這一問題，國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量探索，例如采用花藥、小孢子培養(yǎng)或其他組織培養(yǎng)手段進(jìn)行繁育[1-3]。但這些方法對試驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)室條件要求較高，同時(shí)擴(kuò)繁周期較長，對于菜薹資源繁育有一定的局限性[4]。筆者所在科研團(tuán)隊(duì)通過多年的摸索，從營養(yǎng)液成分、培養(yǎng)條件等方面入手，總結(jié)了一套實(shí)用性強(qiáng)的菜薹花枝離體培養(yǎng)留種技術(shù)，以期解決低溫、病害等其他不可控因素造成的菜薹種子無法成熟的問題，為菜薹科研的順利開展保駕護(hù)航。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為紅菜薹自交系H18-1，由湖南省蔬菜研究所菜薹課題組提供。田間試驗(yàn)部分在湖南省蔬菜基地進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)部分在湖南省蔬菜工程技術(shù)研究中心進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花枝離體培養(yǎng)營養(yǎng)液的篩選 采集已經(jīng)開放10～15 朵花的菜薹花枝，將已經(jīng)結(jié)籽的莢摘去，留下當(dāng)天開放的花朵，經(jīng)人工花期輔助授粉后，切口斜切再插入裝有不同成分配比的營養(yǎng)液（表1）中，每處理扦插3 枝，每枝10～15 朵花，3 次重復(fù)，以不添加任何物質(zhì)的自來水作為對照。將其置于光照培養(yǎng)室（或光照培養(yǎng)箱）中培養(yǎng)，保持室溫25～28℃，日照10 h/d，光強(qiáng)1 500～2 000 lx，培養(yǎng)40 d 以上，每10 d 觀察統(tǒng)計(jì)各處理花枝的生長情況；待種莢發(fā)黃，種子發(fā)黑時(shí)采收，統(tǒng)計(jì)各處理的結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率、結(jié)籽數(shù)、結(jié)籽率及種子的飽滿度、種色等指標(biāo)。

表1 各處理的營養(yǎng)液配方

1.2.2 種子活力測定 大部分菜薹種子存在一定程度的休眠現(xiàn)象，為避免這一現(xiàn)象影響試驗(yàn)結(jié)果，待種莢發(fā)黃、種子發(fā)黑后采下，置于自然條件下讓其自然后熟，2 個(gè)月后播種于發(fā)芽盒中，每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，3 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢，7 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液配方對花枝生長的影響

從表2 可以看出，菜薹花枝在生長第一個(gè)階段——受精期，即扦插后10 d，各處理大都生長正常，花蕾授粉受精完成，花瓣脫落，子房膨大（圖1B）；在種子發(fā)育的第二個(gè)階段——種子膨大期，即扦插后的10～20 d，處理2、5～12 表現(xiàn)花枝生長正常，種莢膨大（圖1C），枝條未見發(fā)霉，但處理1、3、4、13和對照均有部分枝條頂端出現(xiàn)干枯現(xiàn)象，枝條生長受限，特別是頂端種莢膨大受影響，甚至干枯而死；在種子發(fā)育的第三個(gè)階段——種子灌漿期，即扦插后25～35 d，僅處理9～12 生長正常（圖1D），未出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，其余處理均出現(xiàn)不同程度的發(fā)霉現(xiàn)象，使花枝生長受限，部分花枝出現(xiàn)早衰，種子提早成熟采收；種子發(fā)育的第四個(gè)階段——種子成熟期，即扦插后的40～50 d，大部分處理由于花枝出現(xiàn)發(fā)霉，已采收，僅處理9～12 生長正常（圖1E），在扦插后60 d 仍未見發(fā)霉現(xiàn)象，種子自然成熟。

2.2 不同營養(yǎng)液配方對花枝結(jié)籽的影響

從表3 可以看出，各處理間的結(jié)籽情況差異極顯著。從結(jié)籽數(shù)方面看，處理5 結(jié)莢最多，為27 莢；處理12 和處理11 次之，分別為20 和19 莢；處理2結(jié)莢最少，僅5 莢。從結(jié)莢率來看，處理5 最高，達(dá)49.1%；處理12 和處理10 次之，為47.6%和45.0%。從總結(jié)籽數(shù)來看，處理12 最高，為225 粒；處理11次之，為187 粒；結(jié)籽最少的是處理2 和處理1，分別為5 和10 粒。從單莢結(jié)籽數(shù)來看，處理12 最多，為11.3 粒/莢；處理11、10 和13 次之，分別為9.8、9.2 和9.2 粒/莢，最少的是處理1 和處理2，分別為1.1和1.0 粒/莢。此外，從種子的外形來看，處理5～6、9～12 的種子呈黑色、圓潤飽滿有光澤，而其他處理的種子呈黃色，無光澤，較為干癟，不飽滿。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，以處理12的效果最佳，其結(jié)籽數(shù)最多，結(jié)莢率高，且單莢結(jié)籽數(shù)也最多，同時(shí)種子呈黑色，非常飽滿而富有光澤（圖1H）。

圖1 花枝離體培養(yǎng)各階段生長情況

表3 不同營養(yǎng)液配方處理的結(jié)籽情況

2.3 不同營養(yǎng)液配方對其收獲的種子萌發(fā)的影響

從表4 可以看出，各處理間的發(fā)芽情況差異顯著。從發(fā)芽勢來看，最高的是處理12，發(fā)芽勢強(qiáng)（圖1F），為91.1%；處理10、5 和11 次之，分別為88.5%、84.8%和84.0%；再是處理6、13 和9，分別為76.0%、75.0%和71.4%；最差的是處理1，未見有種子發(fā)芽。從發(fā)芽率來看，大部分處理種子的發(fā)芽率在90%以上，其中處理2、5、10、11、12 和13 的種子發(fā)芽率＞95%，以處理2 最高，為100%；處理1未見發(fā)芽，處理4 發(fā)芽率為40%。綜合2 個(gè)指標(biāo)可以看出，處理12 的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均較高，超過了90%。

表4 不同營養(yǎng)液配方處理收獲的種子的發(fā)芽情況

3 討論與結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，綜合評定多項(xiàng)指標(biāo)，篩選出菜薹花枝扦插的最佳營養(yǎng)液配方為：10%多抗霉素1 000倍液+0.1%農(nóng)用鏈霉素+2%白糖+6-BA 2 mg/L。在營養(yǎng)液中添加的多抗霉素和農(nóng)用鏈霉素可以抑制大部分霉菌的滋生，以保證花枝正常吸水的需求[5]；添加少量的6-BA 可以促進(jìn)角果發(fā)育，同時(shí)有利于種子膨大[6]；添加白糖可以為種子生長發(fā)育及成熟提供所需的養(yǎng)分；加上適宜的光照和溫度，保證菜薹花朵成功授粉授精，種莢正常膨大發(fā)育以及種子成熟[7]。

該研究比較了不同抗菌試劑的抗菌效果，結(jié)果表明，多抗霉素和農(nóng)用鏈霉素的組合抗菌效果最好，在枝條扦插的整個(gè)生育期，均未見枝條出現(xiàn)發(fā)霉腐爛現(xiàn)象，從而能保證枝條對水和養(yǎng)分的吸收，為花枝離體培養(yǎng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，是該研究的關(guān)鍵技術(shù)之一[8]。

添加碳源（白糖）在一定程度上能提高花枝扦插的結(jié)籽率和單莢結(jié)籽數(shù)，比僅用清水培養(yǎng)效果更好，但僅添加白糖是不夠的，處理13（2%白糖）扦插前期花枝發(fā)育正常，但扦插15～20 d 后會(huì)出現(xiàn)花枝頂端干枯、基部長霉壞死等現(xiàn)象，影響種子后期發(fā)育。

花枝離體扦插留種的培養(yǎng)方式，在花卉及果樹的無性繁殖上應(yīng)用較為廣泛[9-11]，但在蔬菜生產(chǎn)中，特別是以收獲有性繁殖種子為目的的生產(chǎn)中，國內(nèi)外尚未見報(bào)道。花枝離體培養(yǎng)留種技術(shù)在逆境條件下進(jìn)行菜薹材料的繁殖及重要資源的急救留種保存等方面應(yīng)用潛力巨大，該研究為蔬菜的留種保存開辟了一個(gè)新思路和新途徑[12-16]。該技術(shù)在甘藍(lán)型油菜上初步試用效果良好，在蕓薹屬其他作物的留種保存中應(yīng)該也可適用，具體操作有待進(jìn)一步研究。