楊 敏 鐘光躍 高云洪 呂建群 汪仁全 黃 平 李華雄
(1.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 內(nèi)江641000;2.四川益仲農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司 成都610000;3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所 成都610100;4.四川漢安農(nóng)業(yè)科技有限公司 內(nèi)江641000)
香椿(Toona sinensis Roem)屬無患子目楝科香椿屬,又名椿芽、椿天、椿苗。 椿芽營(yíng)養(yǎng)豐富,嫩芽和嫩葉中富含蛋白質(zhì)、維生素及微量元素,還具有祛風(fēng)散寒、清內(nèi)熱、解熱毒、利腸胃等食療價(jià)值。 四川大竹縣被譽(yù)為 “中國(guó)香椿第一縣”,2020 年香椿種植面積10 萬余畝,鮮芽銷售 1.1 萬 t,鮮芽產(chǎn)值 3 億元;簡(jiǎn)陽市將香椿種植作為現(xiàn)代林業(yè)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目, 香椿種植面積達(dá)到5 萬余畝。 香椿栽培成為了一些地區(qū)農(nóng)民脫貧致富的優(yōu)選項(xiàng)目, 快速繁育大量香椿苗是市場(chǎng)的迫切需求[1]。 隨著科技的發(fā)展,香椿繁殖技術(shù)研究進(jìn)展迅速, 傳統(tǒng)的種子繁育和扦插技術(shù)更加深入和精準(zhǔn),新興的離體繁殖技術(shù)也日益成熟。
香椿種子壽命短,不耐貯藏,發(fā)芽率下降快。 溫度小于15℃時(shí)含水量應(yīng)低于12.2%,溫度在15~20℃時(shí)含水量應(yīng)低于9.1%, 在-10~-18℃低溫條件下香椿種子可長(zhǎng)期貯藏,保持較高的發(fā)芽率[2-3]。 不同種源香椿種子由于千粒重和寬厚比的不同,導(dǎo)致發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、出芽時(shí)間、地徑大小存在差異[4-6]。 為了提高種子發(fā)芽率和出苗整齊度, 播種前應(yīng)對(duì)種子進(jìn)行催芽, 將種子放入45℃溫水中浸泡24 h, 瀝干, 保持22~25℃催芽,4~5 d 即可出芽[7]。 有研究認(rèn)為,35℃預(yù)處理種子萌發(fā)率和萌發(fā)速率最高[8];發(fā)芽時(shí)適當(dāng)劑量的GA3處理可有效提高胚軸生長(zhǎng),16-BA 有利于根的伸長(zhǎng),IAA 可提高葉片干重[9];云大-120 浸種可促進(jìn)香椿種子發(fā)芽,提高整齊度[10];殼聚糖處理香椿種子上的蠟質(zhì),可以加快種子的發(fā)芽[11];適當(dāng)高濃度的硫酸卡那霉素[12]、一氧化氮[13]和低濃度的鋁[14]處理能提升香椿種子活力。 香椿種子30%露白即可播種,播種期南早北遲, 偏北地區(qū)為4 月初, 偏南地區(qū)在3 月上旬, 播種量 45 kg/hm2[15],香椿育苗合理密度為 8 株/m2[16]。 將地徑 0.3~0.5 cm 的小苗離根部2~3 cm 進(jìn)行截桿定植,株行距 20 cm×30 cm,通過二段式育苗植株生長(zhǎng)健壯、均勻,優(yōu)質(zhì)苗在95%以上[17]。香椿種子繁殖系數(shù)高, 一株成年香椿樹可以生產(chǎn)幾十萬甚至上百萬顆種子, 可以極快地繁殖出大量的香椿苗。 但是,香椿屬于雌雄異株植物,異交率非常高,母樹自身基因是雜合的,由種子培育出來的幼苗在顏色、品質(zhì)、抗性等性狀上參差不齊,不能穩(wěn)定遺傳母樹的優(yōu)良性狀。
香椿樹根部長(zhǎng)有大量的不定芽, 具有很強(qiáng)的萌蘗能力,利用根系繁殖是香椿造林的常用方法。 根系繁殖方法:一是苗床留根育苗法,即利用香椿起苗后的苗圃殘留根繁殖;二是埋根育苗法,采集粗壯根系截成小段作種根進(jìn)行扦插或埋根育苗; 三是斷根育苗法,在母樹周圍將根切斷、回填,讓根自然萌芽;四是根部萌芽分離法, 自然裸露或淺土的根容易形成萌芽苗,將幼苗與母樹脫離,形成獨(dú)立的株苗[18]。香椿根苗具有明顯的萌生枝基部生根的特點(diǎn), 促進(jìn)萌生枝基部側(cè)根萌發(fā)是培育健壯根苗的重要環(huán)節(jié), 萌生枝著生部位與地面的距離是促進(jìn)萌生枝基部發(fā)根的主要因素,一般以距地面2 cm 效果最好;種根長(zhǎng)度和粗度是影響根苗質(zhì)量的重要因素, 種根長(zhǎng)在10~15 cm,粗度在 0.5 cm 以上為佳[19]。 為使種根發(fā)芽整齊,離體香椿根需進(jìn)行人工催芽,不同季節(jié)所采根段因氣溫不同,發(fā)芽時(shí)間也不一樣。 氣溫越高越有利于打破芽的休眠, 使發(fā)芽時(shí)間縮短; 但根的生長(zhǎng)則相反,高溫季節(jié)香椿根的發(fā)芽率顯著低于低溫季節(jié);人工4℃低溫處理可促進(jìn)根的分蘗,高溫時(shí)節(jié)采的香椿根段經(jīng)0.05%萘乙酸處理后再人工低溫處理15 d,發(fā)芽時(shí)間可提前5 d,發(fā)芽率可達(dá)到184%[20]。 種根催芽方法:種根按粗細(xì)分級(jí),用500 mg/kg 萘乙酸溶液浸泡,集中成捆豎放在濕沙上,溫度保持在10~18℃,環(huán)境需通風(fēng)良好, 根段上形成愈合組織即入圃育苗[21]。根系繁殖是保證優(yōu)良遺傳基因的重要技術(shù)手段[22],具有成活率高和生長(zhǎng)迅速的優(yōu)點(diǎn),成活率達(dá)到98%,當(dāng)年苗高可達(dá)到2.3 m,地徑達(dá)到3.2 cm[23]。斷根育苗會(huì)對(duì)母樹的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響, 但由于香椿的根本身有再生能力,斷根可刺激根部自身的再生能力,使根部更豐富更強(qiáng)大,覆蓋面更廣[24]。 香椿根系繁殖的缺點(diǎn)是繁殖系數(shù)太小,苗床留根、斷根和根部萌芽法的繁殖系數(shù)在10 倍以內(nèi), 埋根育苗的繁殖系數(shù)在50 倍以內(nèi),對(duì)大規(guī)模的擴(kuò)繁項(xiàng)目根系繁殖無法滿足。 另外,香椿萌芽具有休眠現(xiàn)象,有季節(jié)性限制,在自然條件下一年只能繁殖1 次,繁殖周期長(zhǎng)。
枝條扦插分軟枝扦插和硬枝扦插2 種, 全木質(zhì)化的老枝生根較難,嫩枝條容易感染病菌,扦插后易腐爛,半木質(zhì)化的枝條作插穗成活率高[25-26],植株下部枝條作插穗比樹冠上的枝條更易成活。 為促使枝條生根,需要將枝條進(jìn)行藥劑消毒和催根,在20℃的條件下用50 mg/kg 赤霉素水溶液浸根10 min 打破休眠[27]。萘乙酸溶液濃度為200 mg/L 處理時(shí),香椿插穗的生根率、每穗最多根數(shù)、每穗平均根數(shù)、主根長(zhǎng)度及根系平均根長(zhǎng)均達(dá)到了最大值水平, 枝條扦插成活率可達(dá)98.6%[28]。 生長(zhǎng)激素吲哚乙酸對(duì)促進(jìn)生根有積極作用,可以縮短生根的時(shí)間,其作用大小與每一種樹種枝條生長(zhǎng)發(fā)育程度和使用生長(zhǎng)激素的品種、劑量大小和處理時(shí)間的長(zhǎng)短等有密切關(guān)系[29]。 枝插條是愈傷組織生根, 先在插穗下端剪口處形成愈傷組織,然后在愈傷組織處長(zhǎng)出不定根[30],枝條扦插成活率跟品種繁殖能力、 種枝健壯度、 扦插育苗的基質(zhì)有關(guān)[31]。 雖有研究報(bào)道枝條扦插成活率很高,但在生產(chǎn)上采用香椿枝條扦插的案例并不多, 本課題組也做過多次枝條扦插試驗(yàn), 效果并不理想。 究其原因可能是香椿枝條維管束密度太低, 吸水能力強(qiáng), 導(dǎo)致枝條含水率高, 容易感染病菌, 造成實(shí)際扦插成活率低。
香椿枝段[32]、生長(zhǎng)點(diǎn)[33]、子葉[34]、葉片[35]、嫩莖[36]、實(shí)生嫩苗[37]均可作為組織培養(yǎng)的外植體。幼嫩莖段帶菌量少,且生長(zhǎng)速度快,易于再分化是組織培養(yǎng)的優(yōu)良部位[38]。 對(duì)香椿組織培養(yǎng)技術(shù)的研究,主要集中在培養(yǎng)基的篩選,肖華山綜述了香椿組織培養(yǎng)現(xiàn)狀,香椿組織培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基主要為MS 和B5, 其效果沒有顯著差異,細(xì)胞分裂素6-BA 和噻二唑苯基脲有利于芽增殖, 低濃度生長(zhǎng)素IBA 或 NAA 可促進(jìn)生根,赤霉素可促進(jìn)腋芽伸長(zhǎng)[39]。 有研究認(rèn)為,①莖段外植體啟動(dòng)培養(yǎng)的最佳培養(yǎng)基為MS+BA 0.6 mg/L+NAA 0.2 mg/L,誘導(dǎo)率平均為 66.7%,最佳增殖培養(yǎng)基為MS+BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L,增殖系數(shù)平均為3.7;最佳生根培養(yǎng)基為1/2MS+IAA 1.0 mg/L,生根率達(dá)到100%;最佳移栽基質(zhì)為蛭石+珍珠巖+泥炭(1∶1∶1),移栽成活率平均為90%[36]。②子葉外植體芽誘導(dǎo)及增殖培養(yǎng)為MS+蔗糖30 g/L+瓊脂0.5%+6-BA 0.2 mg/L+GA30.2 mg/L;生根培養(yǎng)基為1/2 MS+IBA 1.0 mg/L+蔗糖15 g/L+0.5%瓊脂[34]。 ③葉片外植體芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L BA+0.1 mg/L KT+0.5 mg/L NAA;幼芽增殖培養(yǎng)基為MS+1.5 mg/L GA3+1.0 mg/L BA+0.5 mg/L KT; 生根培養(yǎng)基1/2MS+1.5 mg/L IBA+30 g蔗糖[35]。 ④生長(zhǎng)點(diǎn)外植體誘導(dǎo)培養(yǎng)基為BA 2.5+NAA 2.5 mg/kg;分化培養(yǎng)基為 BA 2.5+NAA 0.01 mg/kg;生根培養(yǎng)基為B5 + NAA 0.1+ IBA 0.01 mg/kg + GA31.0 mg/kg[33]。⑤枝條外植體芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+6BA1+IAA 0.1;增殖培養(yǎng)基為MS+6BA 0.5+GA3;生根培養(yǎng)基為1/2MS+6BA0.5[32]。 ⑥實(shí)生嫩苗外植體萌發(fā)培養(yǎng)基為 WPM 或 1/2MS+3.0 mg/L+GA3;最佳叢芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+1.0 mg/L GA3;最佳壯苗培養(yǎng)基為MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L IAA+2.0 mg/L GA3; 最佳生根培養(yǎng)基 MS+2.0 mg/L IBA[37]。 在香椿組織培養(yǎng)中容易出現(xiàn)褐化、葉片污染、莖段污染等現(xiàn)象, 殺菌消毒是香椿組織培養(yǎng)成功與否的關(guān)鍵, 對(duì)外植體消毒的研究表明0.1% HgCl2效果最好[40]。 組織培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)是繁殖系數(shù)大,能保持原品種的優(yōu)良性狀, 不受環(huán)境條件的影響, 可以周年生產(chǎn)[41];其缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備、技術(shù)和環(huán)境要求高,一般種植戶不能自己操作。 香椿的組織培養(yǎng)技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段,大規(guī)模在生產(chǎn)中應(yīng)用還未見有報(bào)道。
從現(xiàn)有研究來看, 我國(guó)學(xué)者對(duì)香椿研究?jī)?nèi)容已從香椿的栽培繁殖技術(shù)逐步向貯藏加工、 活性成分和藥食兩用的生理功能等方面深入[42],但筆者認(rèn)為香椿繁殖技術(shù)研究還應(yīng)深入。 種子繁殖是繁殖系數(shù)最大、成本最低的方法,可以通過花藥培養(yǎng)選育出基因型純合的親本樹圃,隔離種植,生產(chǎn)出性狀優(yōu)良、一致性好的F1代香椿種子; 根系繁殖是保持母樹性狀最好、成株率最高的扦插方法,研究香椿根系生長(zhǎng)規(guī)律,建立高標(biāo)準(zhǔn)取根圃,快速獲得大量種根以增加繁殖系數(shù);香椿葉片量大,離體培養(yǎng)研究可以圍繞葉片展開,編制香椿組織培養(yǎng)規(guī)程,將組織培養(yǎng)繁殖種苗標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化。