亚热带农业研究 2020,Vol. 16Issue (4): 257-261   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2020.04.008
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周巧, 罗甜甜, 李泽云, 赵合明, 秦源, 程焱
ZHOU Qiao, LUO Tiantian, LI Zeyun, ZHAO Heming, QIN Yuan, CHENG Yan
碱蓬枝条生根条件的优化
Optimization of rooting conditions for Suaeda glauca branches
亚热带农业研究, 2020, 16(4): 257-261
Subtropical Agriculture Research, 2020, 16(4): 257-261.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2020.04.008

文章历史

收稿日期: 2020-09-08
碱蓬枝条生根条件的优化
周巧1, 罗甜甜2, 李泽云1, 赵合明3, 秦源1, 程焱2     
1. 福建农林大学生命科学学院, 福建 福州 350002;
2. 福建农林大学植物保护学院, 福建 福州 350002;
3. 福建农林大学农学院, 福建 福州 350002
摘要[目的] 优化碱蓬枝条生根条件,为其扦插繁殖和再生体系的建立提供参考。[方法] 以碱蓬离体枝条为材料,分别测试MS浓度(0、0.25×、0.50×、0.75×和1×)、培养基凝固剂类型(琼脂、植物凝胶)、栽培基质类型(土壤、石英砂和水)和不同质量浓度(0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 mg·L-1)生长素(NAA、IAA和IBA)等对侧枝生根的影响。[结果] 随着MS浓度的提高,碱蓬侧枝生根数逐渐增多;在不同MS浓度下,琼脂凝固剂培养基上的生根数均高于植物凝胶;3种栽培基质中,土壤基质的生根数量高于其他两种;3种生长素中,2.0 mg·L-1 NAA诱导的生根数最高(68.75条),显著高于其他2种生长素。[结论] 组织培养条件下,碱蓬侧枝生根的最优条件为:1×MS培养基,利用琼脂作为凝固剂,以2.0 mg·L-1 NAA诱导;种植条件下,土壤是最佳的生根基质。
关键词碱蓬    组织培养    生根条件    
Optimization of rooting conditions for Suaeda glauca branches
ZHOU Qiao1, LUO Tiantian2, LI Zeyun1, ZHAO Heming3, QIN Yuan1, CHENG Yan2     
1. College of Life Sciences, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China;
2. College of Plant Protection, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China;
3. College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
Abstract: [Purpose] To optimize the rooting conditions of Suaeda glauca branches, and to provide guiding information for the establishment of cutting propagation and plant regeneration system for S.glauca. [Method] Using detached branches of S.glauca as the material, the effects of different MS concentrations (0, 0.25×, 0.50×, 0.75×and 1×), 2 types of medium coagulant(agar and phytagel), 3 types of substrates (soil, sand, and water), and different concentrations (0.2, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mg·L-1) of 3 auxins (NAA, IAA, and IBA) on the rooting of lateral shoots of S.glauca were investigated. [Result] With the increase of MS concentrations, the number of roots regenerated from the lateral branches of S.glauca gradually increased; at different MS concentrations, the number of regenerated roots on agar-solidified media was higher than that of the phytagel-solidified media; the number of regenerated roots from the shoots grown in soil was much higher than the other 2 substrates. Among the 3 auxin types, the number of shoots peaked at 68.75 under 2.0 mg·L-1 NAA, which was significantly higher than under other auxin conditions. [Conclusion] Under tissue culture conditions, the optimal conditions for the rooting of S.glauca collateral branches were:1×MS medium, solidified with agar, and supplemented with 2.0 mg·L-1 NAA. Under planting conditions, soil was the best rooting substrate.
Key words: Suaeda glauca    tissue culture    rooting conditions    

碱蓬(Suaeda glauca)是苋科一年生草本植物,多生长于海滨、荒地和含盐碱量高的地带,能耐受高达600 mol·L-1 NaCl的盐度[1],是典型的盐地植物,近年已逐渐成为抗盐研究的模式植物。我国是盐碱地灾害大国[2-4],对盐碱地的开发利用是我国农业科研工作者面临的重大难题。在盐碱地上种植碱蓬可以显著降低土壤的盐分。因此,碱蓬具有重要的生物学价值,相关研究也逐渐受到重视。此外,碱蓬嫩苗味道鲜美、营养丰富,富含脂肪、蛋白质、粗纤维、矿物质、微量元素和多种维生素,许多营养指标高于螺旋藻[5-6],具有开发为新型蔬菜的可能。碱蓬种子含油量达24.39%。其中,不饱和脂肪酸含量为88.65%,尤其是亚油酸含量较高(56.94%),具有较高的食用价值[7]

野生碱蓬主要依靠种子繁殖,变异度比较大,不利于规模化种植。因此,开发碱蓬高效无性繁殖技术,快速繁殖优良品系,具有重要的应用意义。陈敏[8]建立了碱蓬愈伤组织诱导及继代生长体系;赵术珍等[9]以碱蓬茎尖为材料成功诱导出茎。然而,成熟高效的碱蓬体外再生体系尚未建立。碱蓬植株有多级分枝,采用枝条扦插可较大提高繁殖效率,而扦插能否成功的关键在于生根。为了优化碱蓬扦插条件,本研究采用碱蓬离体枝条为材料,分别测试了MS浓度、培养基凝固剂、栽培基质和生长素类型(种类、含量)对碱蓬生根的影响,以期为其快速繁殖提供技术指导。

1 材料与方法 1.1 供试材料

以福建农林大学海峡联合研究院基因组中心保存的碱蓬为试验材料。挑选颗粒饱满的种子进行催芽,然后种植在砂土(砂与泥炭土的体积比为1:1)中,在光周期为16 h光照/8 h黑暗的温室中生长。2个月后,成长为健康的植株。

1.2 试验方法 1.2.1 外植体的消毒

剪取大约5 cm长的碱蓬侧枝并收集到烧杯中,先用流水冲洗2 h,置超净工作台用体积分数为75%的乙醇消毒1 min,用无菌水冲洗3次,再用体积分数为40%的“84”消毒液灭菌10 min,无菌水冲洗3~4次,最后用滤纸擦干表面水分用于后续试验。

1.2.2 不同浓度MS培养基的配置

MS培养基广泛应用于组织培养,含有较高的硝酸盐、钾和铵。钾和铵能够促进光合作用,提高碳水化合物的含量,并促进其运输,对固氮也有促进作用[10]。MS培养基能提供植物组织生长所需的全部矿质营养,促进愈伤组织的生长[11]。以4.4 g·L-1 MS粉末(购自PhytoTech公司)为全素培养基,分别配置了0.25×、0.50×、0.75×和1×的MS培养基,以未添加MS为对照(CK)。各浓度MS培养基分别加入30 g·L-1蔗糖提供碳源、0.1 mmol·L-1抗坏血酸防止褐化和8 g·L-1琼脂凝固剂,pH值调至5.8。培养基于121 ℃灭菌20 min后分装到培养瓶中,每个浓度设置6瓶,每瓶放置5个灭菌碱蓬侧枝。材料置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.2.3 2种凝固剂培养基的配置

选择常用的琼脂和植物凝胶比较凝固剂对碱蓬生根的影响。在5种浓度MS(0、0.25×、0.50×、0.75×和1×)+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗坏血酸的培养基上(pH=5.8),分别加入8 g·L-1琼脂或者植物凝胶(均购自北京兰博利德公司), 于121 ℃灭菌20 min后分装到培养瓶,每个处理设置6瓶,每瓶放置5个灭菌碱蓬侧枝。材料置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.2.4 不同基质条件下离体枝条的生根比较

为了分析种植基质对碱蓬生根的影响,分别在土壤、石英砂和水条件下扦插碱蓬枝条。土壤和石英砂试验组,将土壤或石英砂装入培养瓶至其1/4高度并用水浸没备用;水试验组则将水倒入培养瓶至其1/4高度备用。将已灭菌的离体枝条分别插入土壤、石英砂和水培养基质中,每种基质设置6个培养瓶,每瓶放置5个侧枝。培养瓶放置于温室中培养14 d后观察生根情况,记录生根数和根长。

1.2.5 不同生长素培养基的生根比较

激素在植物器官再生过程中起重要的调节作用,合适浓度的生长素能促进根的发生和生长[10]。为了优化碱蓬扦插的生长素条件,在MS+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗坏血酸+8 g·L-1琼脂的固体培养基(pH=5.8)上分别添加0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 mg·L-1吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)。培养基在121 ℃下消毒20 min后分装到培养瓶,每个生长素质量浓度设置6瓶,每瓶放置5个碱蓬侧枝。材料放置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.3 统计与分析

采用Excel统计数据;采用SPSS进行LSD显著性分析。

2 结果与分析 2.1 MS浓度对碱蓬生根的影响

碱蓬侧枝在不同浓度的MS培养基中培养14 d的生根情况见表 1。从表 1可见,5种浓度的MS培养基均可诱导碱蓬侧枝生根,但生根数与根长存在差异。在未添加MS培养基(CK)上,每枝条平均生根数为2.25条,平均根长为0.10 cm;随着MS浓度的提高,每枝条生根数和根长都有所增加, 1×MS培养基上的生根数和根长都达到最大值(31.58条和1.37 cm)。表明1× MS培养基较稀释的0.25×、0.50×、0.75×MS培养基更有利于生根。说明营养成分对碱蓬侧枝生根尤为重要,富含充足营养的1×MS培养基最有利于碱蓬生根和根的生长。

表 1 碱蓬枝条在不同MS浓度培养基上的生根情况1) Table 1 Rooting of S.glauca branches under different MS concentrations
MS浓度 生根数/条 根长/cm
0(CK) 2.25±1.04c 0.10±0.04c
0.25× 2.42±0.83c 0.33±0.11bc
0.50× 14.25±3.78b 0.56±0.18bc
0.75× 13.42±5.12b 0.67±0.27b
31.58±5.38a 1.37±0.21a
1)同列数值后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。
2.2 培养基凝固剂对碱蓬生根的影响

植物凝胶的凝固依赖于Ca2+、Mg2+和NH4+等阳离子的存在,1×MS培养基中的Ca2+、Mg2+浓度足以让植物凝胶凝固[10]。低浓度MS所含离子的浓度相对较低,导致0.25×MS的植物凝胶培养基呈现半固化状态,而未添加MS的植物凝胶培养基则不凝固。因此本试验只比较0.50×、0.75×和1×MS的琼脂培养基和植物凝胶培养基的生根数(表 2)。从表 2可见,随着MS浓度的提高,琼脂凝固剂培养基上的生根数和根长逐渐增加,而植物凝胶培养基上的生根数和根长变化不明显;在同一浓度的MS培养基上,琼脂培养基上的生根数较植物凝胶培养基多,差异均达到了显著水平(P < 0.05),而平均根长只在1×MS浓度下存在显著性差异,琼脂培养基上的根长为1.39 cm,显著高于植物凝胶培养基(根长0.60 cm)。以上表明,琼脂作为培养基凝固剂,更有利于碱蓬的生根。

表 2 碱蓬枝条在琼脂和植物凝胶凝固剂培养基上的生根情况1) Table 2 Rooting of S.glauca branches on culture media solidified by agar or phytagel
培养基 生根数/条 根长/cm
植物凝胶 琼脂 植物凝胶 琼脂
0.50×MS 5.92±2.57a 13.43±2.36b 0.51±0.39a 0.60±0.46a
0.75×MS 3.08±1.46a 14.25±3.78b 0.37±0.12a 0.78±0.25a
1×MS 5.83±2.60a 31.58±2.47b 0.60±0.28a 1.39±0.36b
1)同行数值后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。
2.3 培养基质对碱蓬生根的影响

不同种植条件下碱蓬的生根情况见图 1。3种基质的生根数存在差异,土壤条件下生根数量最多(图 1A),石英砂基质次之(图 1B),水环境最少(图 1C)。对生根数和根长进行统计(表 3)发现,土壤条件下碱蓬枝条的生根数为25.33条,显著高于石英砂基质和水环境;土壤和石英砂基质上的根长分别为3.04、2.57 cm,显著高于水环境下的根长(1.48 cm)。以上表明,在种植条件下,土壤是最好的生根基质。这可能是因为土壤营养丰富、透气性好、富含土壤微生物和有机成分,对碱蓬根的诱导具有促进作用[12-13]

A.土壤; B.石英砂; C.水。 图 1 碱蓬枝条在不同培养基质条件下的生根情况 Figure 1 Rooting of S.glauca shoots under different substrates
表 3 碱蓬枝条在不同培养基质上的生根情况1) Table 3 Rooting of S.glauca branches on different planting substrates
培养基质 生根数/条 根长/cm
土壤 25.33±2.98a 3.04±0.36a
石英砂 12.87±3.00b 2.57±0.45a
8.93±1.97b 1.48±0.26b
1)同列数值后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。
2.4 生长素对碱蓬生根的影响

不同质量浓度的3种生长素条件下碱蓬枝条生根数见表 4。(1)IAA。添加不同浓度IAA的培养基,生根数与对照无显著差异。(2)IBA。添加0.5 mg·L-1 IBA的生根数(5.70条)比对照(3.10条)有所增加,但差异不显著;1.0、1.5和2.0 mg·L-1 IBA培养基上的生根数较对照显著增多,质量浓度为1.0 mg·L-1时达最大值(8.34条)。(3)NAA。添加不同浓度的NAA均可显著促进生根,且随着NAA浓度的升高,生根数逐渐增多,在2.0 mg·L-1时达到本试验组的最大值(68.75条)。综上所述,2.0 mg·L-1 NAA是促进碱蓬生根的最优生长素。

表 4 不同生长素条件下碱蓬枝条的生根数1) Table 4 Number of roots regenerated from S.glauca branches under different auxin conditions 
生长素 ρ生长素/(mg·L-1)
0(CK) 0.5 1.0 1.5 2.0
NAA 14.85±4.78a 32.45±2.89b 30.50±4.32b 56.60±4.93bc 68.75±9.44bc
IAA 12.25±2.17a 10.60±2.36a 11.45±2.18a 15.87±3.27a 14.85±2.18a
IBA 3.10±3.38a 5.70±3.41a 8.34±2.24b 8.05±2.43b 8.15±2.56b
1)同行数值后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。
3 讨论与结论

本研究发现,1×MS培养基上碱蓬的生根数量较其他浓度(0、0.25×、0.50×和0.75×)多,表明MS对碱蓬生根具有促进作用。琼脂和植物凝胶是组培实验中常用的2种培养基凝固剂。琼脂是一类从石花菜及其他红藻类植物中提取出来的藻胶,具有特殊的凝固性质[14-15];植物凝胶凝固需要依赖阳离子,而低浓度MS培养基的阳离子含量低,导致未添加MS和0.25×MS的植物凝胶培养基无法凝固。本研究表明,在同一MS浓度条件下,琼脂比植物凝胶更有利于碱蓬生根。生长素在促进植物生根中起着调节作用,不同类型的生长素对生根的促进作用不同。总体而言,低浓度生长素促进根的生长而高浓度则抑制根的生长[16-17]。本研究也观察到了类似的现象。诸多研究表明,NAA对植物的生长调节与其表面的乙烯抗体有关,低浓度的NAA对植物根系的生长有促进作用,而高浓度的NAA则抑制乙烯受体的结合,从而抑制植物根系的生长[18-20];低浓度的NAA能够促进多肉植物根的生长而高浓度NAA则抑制其生长[21-25]。本研究也表明,NAA是促进碱蓬生根的最佳生长素,2.0 mg·L-1是所检测到的最佳质量浓度,同时存在进一步通过提高NAA质量浓度来促进生根的可能性。

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