黃文靜,楊光柱,劉丹丹,李家鵬,鄭麗萍,全偉,馬鈞
(1 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所,昆明 650205)(2 云南大學(xué)植物與資源學(xué)院)(3 紅河州農(nóng)業(yè)學(xué)校)(4 云南省農(nóng)村科技服務(wù)中心)
鱷梨(PerseaamericanaMill.)是樟科(Lauraceae)樟亞科鱷族屬(Persea),常綠喬木,原產(chǎn)于墨西哥及中美洲,是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)果樹之一,由于果實(shí)富含維生素、蛋白質(zhì)、多種礦質(zhì)營養(yǎng)成分,其不飽和脂肪酸含量為80%,對人體心血管和肝臟系統(tǒng)有良好的保健作用,所以被作為一種高價(jià)值的果樹,在澳大利亞、南非、美國等國家廣泛種植。目前,我國廣東、福建、海南、廣西、云南等地均有引種栽培[1-2],經(jīng)濟(jì)效益良好。鱷梨砧木主要有Velvick、G755a、D9、G1033、托馬斯等[3],繁殖方式以實(shí)生苗、嫁接和扦插為主,但繁殖系數(shù)低,受病毒感染風(fēng)險(xiǎn)大,植物組織培養(yǎng)技術(shù)能提升增殖倍數(shù)、縮短培養(yǎng)周期,是目前應(yīng)用最廣泛、最有效的植物擴(kuò)繁方式之一。研究者以MS、B5、WPM作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,并對添加細(xì)胞分裂素(6-BA)、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、玉米素(ZT)等植物生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度作了對比研究,同時對外植體也進(jìn)行了篩選,認(rèn)為MS、WPM 作為鱷梨基礎(chǔ)培養(yǎng)基較適宜[3-8]。以鱷梨哈斯種子為外植體,經(jīng)培養(yǎng)單粒種子繁殖系數(shù)可達(dá)6.31[3]。利用Lula和Waldin 鱷梨品種實(shí)生苗的葉片、腋芽和莖段作為外植體來誘導(dǎo)愈傷組織,發(fā)現(xiàn)鱷梨葉片的存活率和愈傷組織的誘導(dǎo)率,可通過選擇合適的培養(yǎng)溫度和適當(dāng)使用植物生長調(diào)節(jié)劑,達(dá)到提高愈傷組織誘導(dǎo)率的效果,適當(dāng)使用赤霉素(GA3)和提高培養(yǎng)溫度可促進(jìn)腋芽的伸長[4-6]。
光作為一種無限循環(huán)能源控制著植物的光合作用、光形態(tài)建成,還間接影響著植物的呼吸作用,對于整個植物生命周期至關(guān)重要[9]。有研究表明,不同LED 光質(zhì)對番茄、蘿卜、草莓果實(shí)的著色有利,對豌豆苗、生菜品質(zhì)有利,對火龍果、蘋果砧木組培苗分化有利[10-16],綠、藍(lán)光會推遲葡萄生根的時間,而紅光則促進(jìn)生根[17],紅、藍(lán)、紫、綠光有利于紅心杉組培苗生根率達(dá)到93%[18],在不同植物的組培過程中,適宜的植物生長調(diào)節(jié)劑配比,配合適宜的光質(zhì)組合對于提高組培效率和效果具有重要意義,但LED 光質(zhì)在鱷梨組織培養(yǎng)中的應(yīng)用研究尚未見報(bào)道。
1992 年云南省紅河州農(nóng)業(yè)學(xué)校引入鱷梨種苗在蒙自市紅河州農(nóng)業(yè)學(xué)?;剡M(jìn)行種植,1998 年第1 次掛果。經(jīng)過多年的試驗(yàn),篩選出鱷梨AV-1 砧木,適宜于云南省鱷梨生產(chǎn)區(qū)域氣候、土壤條件種植,嫁接哈斯品種第2 年即可開花。嫁接后樹體平均高度為5.56 m,冠幅6.5 m,平均單果重208.5 g。本試驗(yàn)在前期研究基礎(chǔ)上,采用3 種不同組合的LED 光質(zhì)(一紅一藍(lán)、一藍(lán)一綠、一紅一藍(lán)一綠)與LED 白光組對比,篩選出對鱷梨砧木AV-1 誘導(dǎo)、擴(kuò)繁、生根有利的光質(zhì)組合和培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比,為LED 在鱷梨健康種苗繁育中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
2016 年由云南省紅河州農(nóng)業(yè)學(xué)校提供鱷梨AV-1 植株,種植于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所溫室,2021 年春季從生長健壯無病蟲害的植株上選取帶飽滿腋芽的莖段作為外植體,在園藝作物研究所果樹團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。
本試驗(yàn)采用的儀器有超凈工作臺、高壓滅菌鍋、LED 光照培養(yǎng)架,所有試劑均為北京索萊貝科技有限公司生產(chǎn)。
1.3.1 外植體的處理和培養(yǎng)
基礎(chǔ)培養(yǎng)基采用WPM,添加不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比,所有培養(yǎng)基添加2 g/L 活性炭、20 g/L 蔗糖、6.5 g/L 瓊脂,pH 值5.8,121 ℃高壓滅菌20 min。
清洗干凈的莖段,在超凈臺消毒滅菌,切成帶1~2 個飽滿腋芽、長度1.0~1.5 cm 的莖段,接種于芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基WPM+6-BA+NAA+GA3,以6-BA 為主,植物生長調(diào)節(jié)劑配比NAA、GA3,8 個植物生長調(diào)節(jié)劑配比組合(表1),每瓶接種4 個莖段,每個植物生長調(diào)節(jié)劑配比組合10 瓶,80 瓶1組,分別放置于4 個不同LED 光質(zhì)處理組進(jìn)行培養(yǎng),每隔7 d 觀察1 次,35 d 后記錄腋芽誘導(dǎo)率,篩選出最適宜的植物生長調(diào)節(jié)劑配比和LED 光質(zhì)組合。
表1 鱷梨腋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比
經(jīng)過誘導(dǎo)35 d 后,于5 個處理組中,切下誘導(dǎo)出的苗高超過1 cm的幼苗,接種于增殖培養(yǎng)基WPM+6-BA+NAA+ZT+GA3,9 個植物生長調(diào)節(jié)劑配比組合(表2),每瓶接種4 株幼苗,每個植物生長調(diào)節(jié)劑配比10 瓶,90 瓶1 組,分別放置于與誘導(dǎo)階段相同的5 個處理組進(jìn)行增殖培養(yǎng),每隔25 d換1 次培養(yǎng)基,同時記錄幼苗苗高,100 d 后計(jì)算增殖系數(shù),篩選出分化增殖階段最佳的植物生長調(diào)節(jié)劑配比和光質(zhì)組合。
表2 鱷梨分化培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比
將增殖培養(yǎng)100 d 后、苗高超過3 cm 且生長了4 片以上葉片的幼苗切下,接種于生根培養(yǎng)基。生根培養(yǎng)基采用1/2WPM+I(xiàn)BA+NAA+ZT+GA3,9個植物生長調(diào)節(jié)劑配比組合(表3),每瓶接種1~2 株幼苗,每個植物生長調(diào)節(jié)劑配比10 瓶,90 瓶1組,分別放置于與分化增殖階段相同的5 個處理組進(jìn)行生根培養(yǎng),培養(yǎng)第14 d 開始,每隔7 d 記錄生根情況,共記錄6 次,統(tǒng)計(jì)培養(yǎng)第49 d 時的生根率、根數(shù)、最長根長度,篩選出生根最佳的植物生長調(diào)節(jié)劑配比和光質(zhì)組合。
表3 鱷梨生根培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比
1.3.2 不同LED 光質(zhì)處理組合
LED 光照培養(yǎng)架采用節(jié)能組培架(專利號:ZL2019.2.1299069.3),不同光質(zhì)處理組合詳見表4。接種后放置于LED 培養(yǎng)室,培養(yǎng)溫度為(25±2)℃,設(shè)置每天光照12 h、黑暗12 h。
表4 LED 光質(zhì)處理組合
所有指標(biāo)測定均重復(fù)3 次,采用Excel 2007 和SPSS 23.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析和作圖。
由圖1 可知,培養(yǎng)第14 d,Ⅱ-1-6 組誘導(dǎo)率達(dá)到12.8%,其次為Ⅳ-1-6 組6.7%、Ⅲ-1-6 組1.4%、Ⅰ-1-6 組1.3%;第35 d,Ⅱ-1-6 組誘導(dǎo)率達(dá)到89.7%,其次為Ⅳ-1-6 組71.3%、Ⅰ-1-6 組52.5%、Ⅲ-1-6 組37.2%??芍谂囵B(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比2.5 mg/L 6-BA、0.2 mg/L NAA、0.1 mg/L GA3和一紅一藍(lán)光質(zhì)組合培養(yǎng)下,鱷梨AV-1 腋芽的誘導(dǎo)效果最好,在培養(yǎng)第35 d 誘導(dǎo)率達(dá)到89.7%,其次為一紅一藍(lán)一綠、白光、一藍(lán)一綠。
圖1 不同光質(zhì)組合培養(yǎng)下不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比對鱷梨砧木AV-1 腋芽誘導(dǎo)的影響
培養(yǎng)第100 d,Ⅱ-2-9 組最佳,增殖系數(shù)達(dá)5.64,苗高2.85 cm;Ⅳ-2-9 組增殖系數(shù)4.95,苗高2.33 cm;Ⅰ-2-9 組增殖系數(shù)4.12,苗高2.07 cm;Ⅲ-2-9組增殖系數(shù)2.87,苗高1.89 cm??梢钥闯?,在培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比3.0 mg/L 6-BA、0.3 mg/L NAA、0.5 mg/L ZT、0.2 mg/L GA3和一紅一藍(lán)光質(zhì)組合培養(yǎng)下,鱷梨砧木AV-1 分化增殖效果最好,其次為一紅一藍(lán)一綠、白光、一藍(lán)一綠(圖2、圖3)。
圖2 不同光質(zhì)組合培養(yǎng)下不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比對鱷梨砧木AV-1 分化增殖幼苗高度的影響
圖3 不同光質(zhì)組合培養(yǎng)下不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比對鱷梨砧木AV-1 增殖系數(shù)的影響
培養(yǎng)第49 d,Ⅱ-3-5 組幼苗生根率為66.7%,生根數(shù)為6.2 條,最長根長度為4.6 cm,效果最佳。可以看出,在培養(yǎng)基1/2WPM,植物生長調(diào)節(jié)劑配比0.2 mg/L IBA、0.3 mg/L NAA、0.1 mg/L ZT、0.2 mg/L GA3和一紅一藍(lán)光質(zhì)組合培養(yǎng)下鱷梨砧木AV-1 組培苗生根效果最好,其次為一紅一藍(lán)一綠(表5)。
表5 第49 d 不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比與LED 光質(zhì)組合對鱷梨砧木AV-1 生根的影響
植物對光譜的吸收具有特異性,光質(zhì)能通過光敏色素直接影響植物的生長發(fā)育,近年來,光質(zhì)調(diào)控在植物組織培養(yǎng)中的應(yīng)用成為研究的熱點(diǎn),光質(zhì)對不同植物的組織培養(yǎng)的影響效應(yīng)因波長而存在差異,且在不同植物不同培養(yǎng)階段的組織培養(yǎng)過程當(dāng)中,合適的植物生長調(diào)節(jié)劑配比,對于不同培養(yǎng)植物及外植體類型影響也很大。有研究發(fā)現(xiàn),單色紅光促進(jìn)草莓[13]、紅掌[19]等組培苗不定根的形成,但單色紅光導(dǎo)致火龍果[16]幼苗白化。蘭花組培苗在1/2MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA 紅光處理下可促進(jìn)葉片生長[20]及干重增加;LED 紅光處理下黃瓜幼苗的真葉數(shù)、葉面積、株高和干鮮重均達(dá)到最大,但根長較短[21];1/2MS+0.5 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA 在三紅一藍(lán)光質(zhì)組合處理下草莓組培苗的葉片、根數(shù)均較優(yōu),移栽后長勢最佳[22];LS+2.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA 在三紅二藍(lán)光質(zhì)組合處理下蘋果砧木增殖分化效果最佳[18];1/2MS+2.0 mg/L IBA+0.2 mg/L NAA+1 g/L 蛋白胨+30 g/L 香蕉在一紅一藍(lán)光質(zhì)組合處理下最適宜鐵皮石斛試管苗根系生長[23];WPM+1.0 mg/L ZT+0.2 mg/L IBA 在七紅一藍(lán)光質(zhì)組合處理下有利于烏飯樹組培苗莖段增殖,1/2WPM+0.2 mg/L ZT+0.5 mg/L IBA 在一紅一藍(lán)光質(zhì)組合處理下有利于烏飯樹組培苗生根[24];1/2MS+0.1 mg/L NAA 在四紅一藍(lán)光質(zhì)組合處理下白掌組培苗的葉長、葉幅以及整株、地上部、地下部鮮重均達(dá)到最大值[25];MS+0.5 mg/L 6-BA 在一紅一藍(lán)光質(zhì)組合下培養(yǎng)有利于甘蔗組培苗增殖[26];紅光對葡萄、山藥試管苗根系生長均有促進(jìn)作用,而綠光則不利于生根[27-28]。本研究中,一紅一藍(lán)光質(zhì)組合顯著提高了鱷梨組培苗不同培養(yǎng)階段腋芽的誘導(dǎo)率、苗高、增殖系數(shù)和生根效果,說明一紅一藍(lán)光質(zhì)組合對鱷梨組培苗的生長發(fā)育具有促進(jìn)作用,這一結(jié)論與蘋果[15]、草莓[22]、烏飯樹[24]的研究結(jié)果相似。
綜上所述,在鱷梨砧木AV-1 的組織培養(yǎng)過程中,腋芽誘導(dǎo)階段,一紅一藍(lán)處理組WPM+2.5 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.1 mg/L GA3,培養(yǎng)第35 d腋芽誘導(dǎo)率達(dá)89.7%;增殖分化階段,一紅一藍(lán)處理組WPM+3.0 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA+0.5 mg/L ZT+0.2 mg/L GA3,培養(yǎng)第100 d 苗高2.85 cm,增殖系數(shù)為5.64;生根培養(yǎng)階段,一紅一藍(lán)處理組1/2WPM+0.2 mg/L IBA+0.3 mg/L NAA+0.1 mg/L ZT +0.2 mg/L GA3,培養(yǎng)第49 d 幼苗生根率達(dá)66.7%,生根數(shù)量為6.2 條,最長根長度為4.6 cm。在適宜的培養(yǎng)基植物生長調(diào)節(jié)劑配比條件下,一紅一藍(lán)光質(zhì)組合可作為鱷梨砧木組織培養(yǎng)的全過程中適合的培養(yǎng)光源,且整個培養(yǎng)過程縮短了培養(yǎng)時間15~25 d,提高了培養(yǎng)效率,同時在一定程度上降低了培養(yǎng)成本。