石榴組培苗試管外生根條件探究

王 寧,錢晶晶,戴含晶,高青海,胡友軍

(安徽科技學院 農(nóng)學院,安徽 鳳陽 233100)

石榴(PunicagranatumL.)中含有較多的化學成分以及人體所需的多種維生素、氨基酸等營養(yǎng)成分,具有較高的營養(yǎng)價值[1],深受國內(nèi)外人們的喜愛。石榴組織培養(yǎng)因其有繁殖系數(shù)高、繁殖速度快且健壯植株比例高等優(yōu)勢[2],逐漸應用到石榴的工廠化生產(chǎn)中[3]。組織培養(yǎng)主要應用試管內(nèi)誘導生根,但試管內(nèi)生根存在誘導生根困難、根系發(fā)育不健壯、需要煉苗馴化環(huán)節(jié)、移栽成活率低、育苗生產(chǎn)周期長、成本高等問題[4],尤其煉苗馴化過程是將組織培養(yǎng)的幼苗由組培環(huán)境轉(zhuǎn)移到非組培環(huán)境下,會使幼苗直接暴露在不良環(huán)境條件中影響植物生長[5],嚴重制約了組培苗工廠化生產(chǎn)。

試管外誘導生根培養(yǎng)技術(shù)同時完成生根與馴化,極大促進了苗木根系生長,提高了移栽成活率,大幅度降低了育苗的成本[6]。試管外生根主要受物種本身的特性、苗木質(zhì)量、移栽基質(zhì)、環(huán)境條件、外源激素等因素的影響[7]。目前,試管外生根已經(jīng)運用到蘋果砧木[8]、油茶[9]、東方白櫟[10]等植物的育苗中,并且效果顯著。但是關(guān)于石榴的組織培養(yǎng)體系研究較少,且研究發(fā)展較慢,尚未查閱到石榴組培苗試管外生根的相關(guān)研究。因此,開展石榴組培苗試管外生根的研究是建立完整的石榴組培體系、縮短石榴育苗周期、降低育苗成本的石榴工廠化種苗生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

本研究以‘白花玉石籽’石榴組培苗為研究對象,通過對不同濃度的IBA、基質(zhì)配比、培養(yǎng)環(huán)境條件以及覆膜時間的研究,篩選出石榴組培苗試管外生根的最佳條件,找出替代煉苗馴化的方法,為石榴工廠化育苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為安徽科技學院園藝組培室莖尖接種,并進行5次繼代培養(yǎng)后的‘白花玉石籽’組培苗。選取第6次繼代培養(yǎng)15 d,生長健壯且?guī)в?片及以上葉片的組培苗。繼代培養(yǎng)基為WPM+0.2 mg/L IBA。培養(yǎng)條件：溫度為(25±2) ℃,光照強度為2 000 lx,光照時間為12 h。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同覆膜時間的石榴組培苗試管外生根 將培養(yǎng)15 d的石榴組培苗移栽到裝有基質(zhì)(草炭與蛭石質(zhì)量比為1∶4)的穴盤中,覆膜時間為6 d(S1)、9 d(S2)、12 d(S3)、15 d(S4)、18 d(S5),培養(yǎng)30 d后統(tǒng)計石榴組培苗成活率。每個處理組移栽16棵,3次重復。

1.2.2 不同環(huán)境條件的石榴組培苗試管外生根 將培養(yǎng)15 d的石榴組培苗移栽到裝有基質(zhì)(草炭與蛭石質(zhì)量比為1∶4)的穴盤中,將穴盤放到設(shè)有不同環(huán)境條件的光照培養(yǎng)箱中,分別為P1(溫度25 ℃、光照時間8 h、光照強度2 000 lx)、P2(溫度25 ℃、光照時間10 h、光照強度2 000 lx)、P3(溫度25 ℃、光照時間12 h、光照強度2 000 lx)、P4(溫度25 ℃、光照時間8 h、光照強度3 000 lx)、P5(溫度25 ℃、光照時間10 h、光照強度3 000 lx),選擇最優(yōu)覆膜時間進行覆膜,在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30 d,觀察結(jié)果。每個處理組移栽16棵,3次重復。

1.2.3 不同濃度IBA的石榴組培苗試管外生根 將培養(yǎng)15 d的石榴組培苗移栽到裝有基質(zhì)(草炭與蛭石質(zhì)量比為1∶4)的穴盤中,選擇前期石榴組培苗誘導生根最優(yōu)激素IBA做為試管外生根激素,探討IBA 0 mg/L(A1)、0.2 mg/L(A2)、0.4 mg/L(A3)、0.6 mg/L(A4)、0.8 mg/L(A5)、1.0 mg/L(A6)對石榴組培苗試管外生根的影響。用加入不同濃度IBA的WPM培養(yǎng)基溶液澆透基質(zhì),每個濃度為1個處理,每個處理組移栽16棵,3次重復,培養(yǎng)30 d,觀察結(jié)果。

1.2.4 不同基質(zhì)配比的石榴組培苗試管外生根 草炭與蛭石質(zhì)量比為5∶0(G1)、4∶1(G2)、3∶2(G3)、2∶3(G4)、1∶4(G5)、0∶5(G6),不同配比的基質(zhì)配好后裝入32孔穴盤中,并將培養(yǎng)15 d的石榴組培苗移栽至穴盤中,用優(yōu)選激素的WPM溶液澆透基質(zhì),選擇最優(yōu)覆膜時間,放入最優(yōu)培養(yǎng)條件下培養(yǎng)30 d,觀察結(jié)果。每個處理組移栽16棵,3次重復。

1.2.5 試管內(nèi)生根與試管外生根比較 對同時繼代培養(yǎng)的石榴組培苗進行試管內(nèi)生根培養(yǎng)(B1)與試管外生根培養(yǎng)(B2),統(tǒng)計繼代到移栽的時間及試管苗移栽后30 d的成活率。每個處理組移栽16棵,3次重復。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜時間對石榴組培苗試管外生根成活率的影響

地膜覆蓋具有保溫保濕的作用,覆膜時間直接關(guān)系到土壤的水分和溫度[11],決定了試管外生根的成活率。分析結(jié)果表明,不同覆膜時間對石榴組培苗成活率影響顯著。由表1可以看出,各處理組成活率由高至低依次為：S3、S4、S5、S2、S1,其中S3處理組成活率可達100%,且與其他處理組差異顯著。綜上,處理組S3(覆膜時間為12 d)是石榴組培苗試管外生根的最佳處理。

表1 不同覆膜時間對石榴組培苗試管外生根的影響Table 1 Effects of different plastic film covering time on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.2 不同環(huán)境條件對石榴組培苗試管外生根的影響

環(huán)境條件是石榴組培苗試管外生根的重要條件之一[12],不同的培養(yǎng)環(huán)境對石榴組培苗生根及生長影響較大。由表2可以看出,不同環(huán)境條件對石榴組培苗生根率、根長、生根數(shù)及株高影響均顯著,生根率、生根數(shù)及株高最佳的為P2處理組,且差異顯著,分別為100%、(11.33±1.51)個和(4.47±0.15) cm;根長最佳的為P3處理,但與P2處理組差異不顯著,P3和P2的根長分別為(2.63±0.15) cm、(2.50±0.20) cm。綜上,處理組P2(溫度25 ℃、光照強度2 000 lx、光照時間10 h)是石榴組培苗試管外生根的最佳處理。

表2 不同環(huán)境條件對石榴組培苗試管外生根的影響Table 2 Effects of different environmental conditions on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.3 不同濃度IBA對石榴組培苗試管外生根的影響

IBA具有促進植物生長及生根的作用[13],本試驗顯示其對石榴組培苗試管外生根促進作用較好,且不同濃度IBA對石榴組培苗生長狀態(tài)影響顯著。由表3可以看出,不同濃度IBA對組培苗生根有不同的影響,其中A5處理組效果最為理想。具體表現(xiàn)為：生根率為100%,生根數(shù)高達(13.33±1.53)個,根長可達(4.67±0.35) cm,均與其他處理組存在顯著差異。相較于地下部分,A5處理地上部分長勢也較好,處理后株高最高達(4.2±0.26) cm,并與其他處理之間差異顯著。綜上,A5處理組即一次性加入IBA 0.8 mg/L的WPM培養(yǎng)基溶液澆透基質(zhì)后,石榴組培苗的生長效果最佳。

表3 不同濃度IBA對石榴組培苗試管外生根的影響Table 3 Effects of different concentrations of IBA on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.4 不同基質(zhì)配比對石榴組培苗試管外生根的影響

基質(zhì)在生根培養(yǎng)中起到支持和固定的作用[14],本試驗顯示不同基質(zhì)配比對石榴組培苗的生根及生長影響較大。由表4可以看出,不同基質(zhì)配比對石榴組培苗生根率、生根數(shù)、根長及株高影響均顯著,G5處理組的生根率、生根數(shù)、平均根長及株高均為最佳且差異顯著,分別為100%、(12.39±1.33)個、(4.58±0.46) cm和(4.32±0.37) cm。綜上,處理組G5(草炭土與蛭石質(zhì)量比為1∶4)是石榴組培苗試管外生根的最佳基質(zhì)配比。

表4 不同基質(zhì)配比對石榴組培苗試管外生根的影響Table 4 Effects of different matrix ratios on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.5 試管內(nèi)生根與試管外生根比較

由表5可知,試管內(nèi)生根培養(yǎng)要經(jīng)過30 d的瓶內(nèi)生根誘導和15 d的煉苗,從組培苗接種到培養(yǎng)基中到移栽需要45 d,其成活率為85.21%±5.34%。而試管外生根培養(yǎng)只要經(jīng)過在培養(yǎng)基中緩苗15 d,其移栽后的成活率為100%。綜上,試管外生根比試管內(nèi)生根花費時間短,成活率高。

表5 不同生根方式所需時間及移栽后存活率Table 5 Time required for different rooting methods and survival rate after transplanting

3 討論與結(jié)論

石榴主要的繁殖方式為扦插繁殖,扦插繁殖存在繁殖率低,易造成品種退化等問題,利用組織培養(yǎng)技術(shù)繁育石榴組培苗可以解決該問題。組培苗生根方式分為試管內(nèi)生根培養(yǎng)和試管外生根培養(yǎng)。石榴組培苗試管內(nèi)生根,生根率低,移栽成活率低,育苗周期長。試管外生根培養(yǎng)有效縮短了育苗時間,節(jié)約生產(chǎn)成本,相對于試管內(nèi)生根的組培苗,提高了移栽成活率,縮短了出苗時間,是一項在組培工廠化育苗中值得應用與推廣的技術(shù)[15]。

植物的生長是內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果,組培苗試管外生根需要提供適宜的環(huán)境條件[16]。在試管外生根過程中,組培苗要經(jīng)過高濕度到低濕度,覆膜能夠保持土壤濕度及溫度,后期需要揭開薄膜使植株保持低濕[17]。本試驗結(jié)果表明,在試管外生根過程中,適宜的覆膜時間對石榴組培苗試管外生根成活率有較好的促進作用。在試管外生根過程中,組培苗要經(jīng)過弱光到強光的逐漸適應過程[17],前期弱光比強光有利于生根。本試驗還發(fā)現(xiàn),在試管外生根過程中,前期弱光有利于生根。因此,適宜的環(huán)境條件對石榴組培苗試管外生根效果顯著。也有關(guān)于組培苗試管外生根過程中在不同環(huán)境條件下培養(yǎng)的研究,黃玉梅等[18]、彭醒醒等[19]研究表明,環(huán)境條件對組培苗試管外生根影響較大。

外源激素是誘導生根的關(guān)鍵因素[20],前期研究結(jié)果表明,IBA對石榴組培苗生根誘導效果較好[21]。本試驗結(jié)果表明,在試管外生根過程中,IBA同樣起到了較好的促進生根作用。在試管外生根的條件下,IBA是一次性加入培養(yǎng)基質(zhì)中,隨著水分的流失及不斷澆水,低濃度的IBA存留在培養(yǎng)基質(zhì)的幾率較低。因此,0.8 mg/L IBA可以起到較好的刺激石榴生根的效果。也有關(guān)于組培苗試管外生根過程中浸蘸IBA的研究,王春華等[22]、王雪嬌等[23]的研究表明,激素濃度對于組培苗試管外生根的影響較大。

基質(zhì)在生根培養(yǎng)中起到支撐和固定的作用,也為植物根系提供一個適宜的生長環(huán)境[24]。本研究表明,在試管外生根過程中,添加蛭石對石榴組培苗生根有較好的促進作用,且其生根效果優(yōu)于組培過程中的生根效果。究其原因,筆者認為在組培過程中以瓊脂為基質(zhì)透水通氣性差,不利于生根,而在試管外生根的條件下,以草炭土與蛭石混合作為培養(yǎng)基質(zhì),草炭土中含有大量有機質(zhì),蛭石能夠增加基質(zhì)的透氣性和孔隙度[25],少量的草炭土與蛭石混合的基質(zhì)具有良好的透水透氣作用,并為石榴生長提供有機質(zhì)。因此,草炭與蛭石質(zhì)量比為1∶4混合作為生根基質(zhì)對石榴組培苗試管外生根效果較好。也有關(guān)于組培苗試管外生根過程中不同基質(zhì)中的研究,余宏傲等[26]、張彩鈴等[27]等的研究均表明基質(zhì)對組培苗試管外生根影響較大。

綜上,在石榴組培苗試管外生根培養(yǎng)過程中,生長調(diào)節(jié)劑、培養(yǎng)環(huán)境及基質(zhì)對石榴組培苗生根均有顯著的影響。篩選出石榴組培苗試管外生根的最適環(huán)境條件：溫度為25 ℃,光照強度為2 000 lx,光照時間10 h。以草炭與蛭石質(zhì)量比為1∶4為培養(yǎng)基質(zhì),用WPM+0.8 mg/L IBA澆透基質(zhì),覆膜12 d,生根率可達100%。石榴組培苗試管外生根培養(yǎng)比試管內(nèi)生根培養(yǎng)節(jié)約了30 d,移栽成活率提高14.79%。本研究提高石榴組培苗的生根率,節(jié)約生產(chǎn)時間,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,為石榴組培苗工廠化育苗提供依據(jù)。