硅鹽對越南石斛組培苗生長發(fā)育的影響

王義琴，孫 博，何 玲，師凱輝，黃 鑫，王冬梅，陳 宇，臧 睿，和鳳美

（云南農業(yè)大學園林園藝學院，昆明 650201）

越南石斛（Dendrobium vietnamenseAver.）是蘭科（Orchidaceae）石斛屬（Dendrobium）瘦軸組（Sect.Breviflores）的一種珍稀瀕危植物［1，2］，植株通常呈直立或懸垂生長，假球莖為壓扁狀，花期在2—3 月，側生花序從莖干上部的葉腋里長出，花大而艷麗，花瓣上半部粉色，下半部白色，唇瓣比萼片短，凹陷呈淺舟狀，具有極高觀賞價值［3，4］。由于生態(tài)環(huán)境的惡化對石斛生存環(huán)境和傳粉昆蟲造成的不利影響，以及野外條件下種子繁殖困難等，石斛種質資源日漸面臨危境［5］，急需對野生石斛資源進行有效保護和合理、可持續(xù)地開發(fā)應用。

原球莖是蘭科植物的一種再生方式，在蘭科植物的組織培養(yǎng)中通過誘導適宜的外植體也能產生一些類似于原球莖的結構，通常把這種結構稱為類原球莖或擬原球莖（Protocorm like bodies），即PLBs。使用外植體誘導類原球莖是蘭科植物的一種快速、有效的繁殖方法［6］。已有研究表明，在培養(yǎng)基中加入適量硅能夠有效地提高多種植物器官的愈傷組織誘導率，改善愈傷組織的生長狀態(tài)和組培苗的生長發(fā)育情況［7-12］。硅在蘭科植物組織培養(yǎng)方面的研究較為鮮見，本研究選擇硅鹽及珍稀瀕危植物越南石斛作為研究對象，探討硅鹽對越南石斛生長發(fā)育的影響，對野生石斛資源的保護具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

云南農業(yè)大學園林園藝學院保存的越南石斛組培苗。

1.2 方法

1.2.1 越南石斛原球莖的誘導 取越南石斛組培苗莖段上部的莖節(jié)（2 個節(jié)以內，含第二個節(jié)），作為外植體，每瓶5 棵，接種于誘導培養(yǎng)基（15 g/L 蔗糖+9 g/L 瓊脂+0.5 mg/L 6-BA+1 mg/L NAA+0.5 mg/L 2，4 D）上，培養(yǎng)基中添加硅酸鈣濃度分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L，在25 ℃、光照條件下培養(yǎng)45 d，統(tǒng)計原球莖誘導率。

1.2.2 越南石斛組培苗的壯苗生根 取越南石斛組培苗的莖尖（含第一莖節(jié)），每瓶5 棵，接種于壯苗培養(yǎng)基（30 g/L 蔗糖+9 g/L 瓊脂+80 g/L 馬鈴薯+0.4 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA）上，培養(yǎng)基中添加硅酸鈣濃度分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L，在25 ℃、光照條件下培養(yǎng)60 d，統(tǒng)計褐化死亡率、株高、枝條數(shù)、葉片數(shù)、根數(shù)，以確定壯苗培養(yǎng)基的最適合添加硅酸鈣濃度。

2 結果與分析

2.1 硅鹽對越南石斛原球莖誘導的影響

莖段在誘導培養(yǎng)基上培養(yǎng)45 d 后，基部接觸培養(yǎng)基的部分開始膨大，長出綠色原球莖，隨著時間推移，莖段基部長出多個原球莖，質地緊密，顏色翠綠，形狀圓扁，生長較旺盛（圖1）。如圖2 所示，當硅酸鈣濃度為0~0.2 g/L 時，越南石斛的原球莖誘導率隨硅酸鈣濃度升高而升高；當硅酸鈣濃度為0.2~0.8 g/L時，原球莖誘導率隨硅酸鈣濃度升高整體呈降低趨勢。最適合添加到原球莖誘導培養(yǎng)基的硅酸鈣濃度為0.2 g/L，此時原球莖誘導率為71.43%。

圖1 越南石斛原球莖誘導

圖2 不同硅酸鈣濃度對越南石斛原球莖誘導的影響

2.2 硅鹽對越南石斛組培苗防褐化的影響

越南石斛莖尖在添加了不同硅酸鈣濃度的壯苗培養(yǎng)基上培養(yǎng)60 d，組培苗的褐化死亡率結果如圖3所示。褐化死亡率隨著硅鹽濃度的升高，呈上下波動的趨勢，當硅鹽濃度為0~0.1 g/L 和0.5~0.8 g/L 時，褐化死亡率整體呈升高趨勢；當硅鹽濃度為0.1~0.2 g/L 和0.3~0.5 g/L 時，褐化死亡率逐漸降低。當硅鹽濃度達0.5 g/L 時，褐化死亡率最低，為2.38%，防褐化效果最好。

圖3 不同硅酸鈣濃度對越南石斛組培苗褐化的影響

2.3 硅鹽對越南石斛株高的影響

越南石斛莖尖在添加了不同硅酸鈣濃度的壯苗培養(yǎng)基上培養(yǎng)60 d后，統(tǒng)計組培苗的株高（圖4）。當硅酸鈣濃度為0~0.4 g/L 時，越南石斛小苗株高整體上隨著硅酸鈣濃度升高而升高；當硅酸鈣濃度為0.4~0.8 g/L 時，越南石斛小苗株高整體上隨著硅酸鈣濃度升高而降低。當硅酸鈣濃度為0.4 g/L 時，小苗株高達最大值，為（3.33±0.23）cm。

圖4 不同硅酸鈣濃度對越南石斛組培苗株高的影響

2.4 硅鹽對越南石斛分枝的影響

越南石斛組培苗枝條數(shù)隨著硅鹽濃度升高呈上下波動趨勢（圖5），當硅鹽濃度為0~0.3 g/L 和0.5~0.6 g/L 時，越南石斛組培苗的枝條數(shù)量整體上逐漸升高；當硅鹽濃度為0.3~0.5 g/L 和0.6~0.8 g/L 時，枝條數(shù)量逐漸降低。當硅鹽濃度為0.3 g/L 時，枝條數(shù)量最多，達（2.89±1.03）條，效果最好。

圖5 不同硅酸鈣濃度對越南石斛組培苗分枝的影響

2.5 硅鹽對越南石斛葉片數(shù)的影響

統(tǒng)計越南石斛組培苗的葉片數(shù)，結果如圖6 所示。當硅酸鈣濃度為0~0.3 g/L 時，越南石斛組培苗的葉片數(shù)隨著硅酸鈣濃度升高而增加；當硅酸鈣濃度為0.3~0.8 g/L 時，越南石斛組培苗的葉片數(shù)整體上隨著硅酸鈣濃度升高而減少。當硅酸鈣濃度為0.3 g/L 時，組培苗葉片數(shù)最多，為（15.00±3.31）片。

圖6 不同硅酸鈣濃度對越南石斛組培苗葉片數(shù)的影響

2.6 硅鹽對越南石斛生根的影響

由表1 可以看出，當硅酸鈣添加濃度為0 g/L時，生根率最低，為75.00%，其余所有添加了不同濃度硅酸鈣的培養(yǎng)基，越南石斛組培苗的生根率與其相比，均有一定幅度的增加；當硅酸鈣濃度為0~0.3 g/L 時，越南石斛組培苗的生根數(shù)整體上隨著硅酸鈣濃度升高而增加，當硅酸鈣濃度達0.4 g/L 時，生根數(shù)開始降低；當硅酸鈣濃度為0.5 g/L 時，在越南石斛組培苗的全部根中，根長>1 cm 的根數(shù)占比最高，達80.00%。綜合上述數(shù)據，當硅酸鈣濃度為0.3~0.5 g/L 時，越南石斛生根效果較佳。

表1 不同硅酸鈣濃度對越南石斛生根的影響

3 討論

硅元素是地殼和土壤中含量僅次于氧元素的第二大元素［13］，是植物生長發(fā)育過程中的必需元素。國內外研究表明，外源硅鹽對多種植物組織器官誘導產生的愈傷組織的生長具有促進作用，促進植物根系生長，增加葉片和根系中的ATP（三磷酸腺苷），改善組培苗的生長發(fā)育情況、促進再生苗芽的增殖和生根，促進植物生長發(fā)育［14-16］。在培養(yǎng)基中加入適量硅可以提高杜仲愈傷組織的誘導及增殖率，促進南方紅豆杉愈傷組織的誘導和增殖，改善愈傷組織的生長狀態(tài)，增加愈傷組織增殖生長量［7，8］。在培養(yǎng)基中添加CaSiO3可以增加蝴蝶蘭雜交苗葉片的長度［12］，添加K2SiO3和Na2SiO3可增加羅漢果幼苗的根數(shù)、地上部分和根的長度［15］。也可減緩低溫對鐵皮石斛的傷害［17］，提高香蕉根系活力，對根系的影響高于地上部分［18，19］，提高果蔗組培腋芽苗的葉綠素含量，促進增殖生長［20］。

本研究設置了一系列不同硅酸鈣濃度作為外源添加物加入越南石斛原球莖誘導培養(yǎng)基、組培苗的壯苗生根培養(yǎng)基中，篩選出最適合加入的硅酸鈣濃度。研究結果表明，最適合添加到越南石斛原球莖誘導培養(yǎng)基的硅酸鈣濃度為0.2 g/L，原球莖誘導率為71.43%，對越南石斛組培苗的防褐化效果最佳的硅酸鈣濃度為0.5 g/L，當硅酸鈣濃度為0.3~0.5 g/L時，越南石斛生根效果較佳，添加適量外源硅酸鈣可促進越南石斛組培苗的生長發(fā)育。