文章信息
- 王光萍, 丁雨龙, 黄敏仁, 王明庥.
- Wang Guangping, Ding Yulong, Huang Minren, Wang Mingxiu.
- 观赏竹的试管快繁研究
- Tissue Culture of Some Ornamental Bamboos
- 林业科学, 2005, 41(5): 51-55.
- Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(5): 51-55.
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文章历史
- 收稿日期:2004-07-26
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作者相关文章
竹类植物不仅具有极大的经济价值,同时具有较高的观赏价值。我国竹类资源丰富,园林用竹有着悠久的历史。随着经济的发展及人们审美要求的提高,竹子在园林绿化中的应用愈来愈广,观赏竹的发展作为新的经济增长点已颇受重视(陈双林等,2000),对于有较高观赏价值的珍稀竹种,常规繁殖难以满足社会需要,采用试管快繁可以规模化生产竹苗。从1982年起,国外相继报道了关于印度刺竹(Bambusa arundinacea)等数十个竹种的组织培养植株再生研究(吴益民,1999; Bag et al., 2000; Huang et al., 1995; Ramanayake et al., 1997; 2003)。与国外相比,我国对竹类植物的组织培养研究起步较晚,且主要集中于麻竹(Dendrocalamus latiflorus)(马艳梅等,1993; 谭源杰,1994; 吴益民等,2000; 张桂和,1997; 张光楚等,1993; 2003)等几个丛生竹种,有关散生竹种组织培养及试管快繁的成功报道颇少(王光萍等,2002)。鉴于竹子组织培养研究在理论与实际应用中均有较大意义,本文以具有较高观赏价值的几个竹种为主要研究对象,多数采用成年竹种的新萌发嫩芽作外植体,探讨其组织培养过程中器官发生再生植株的培养条件与技术,为观赏竹种快速繁殖提供了一条有效途径,对开展其他竹种的组织培养研究也有一定的参考价值。
1 材料与方法 1.1 材料试验材料均采自南京林业大学竹类植物园,分别为:菲白竹(Pleioblastus fortunei)、菲黄竹(Pleioblastus viridistriatus)、平安竹(Pseudosasa japonica cv. Tsutsumiana)、金镶玉竹(Phyllostachys aureosulcata f. speciosa)、锦竹(Hibanobambusa tranquillans)、花秆佛肚竹(Bambusa ventricosa cv. Kimmei)、秋竹(Chusquea culeou)、爬竹(Drepanostachyum scandens)、香竹(Chimonocalamus delicatus)、刺黑竹(Chimonobambusa neopurpurea)和水竹(Phyllostachys heteroclada)。
1.2 试验方法菲白竹、菲黄竹、花秆佛肚竹、平安竹、锦竹、爬竹均采用成年竹秆上新萌发的饱满未展叶的嫩芽为初始外植体,取材时基部带少量秆茎外表皮(竹青及部分竹黄); 金镶玉竹、刺黑竹和水竹外植体采用成年竹林当年新出土竹秆带侧芽嫩枝,切成约2 cm长带芽节段; 香竹和秋竹均采用2年生实生苗带侧芽的嫩枝,切取长约2 cm带芽茎段。将外植体剥去秆箨与前出叶,流水冲洗2~4 h,用滤纸吸干表面水分,75%乙醇浸泡1 min,转入0.1%氯化汞溶液灭菌10 min,取出后无菌水冲洗4~5次,置于附加不同激素的MS培养基上。培养条件为:光照强度1 200 lx,每日光照14 h,温度25~27 ℃。
经诱导产生的丛生芽,高度为3 cm左右时,每3~5个芽为一丛,一部分继续继代于分化培养基上,另一部分转接至诱导生根的培养基,个别竹种采用不定芽先在含高浓度生长素的液体培养基中浸泡24 h或48 h,然后再插入生根培养基内。
无菌苗移栽基质为:1)市售营养土; 2)市售营养土与熟土按1:1(体积比,下同)混合使用; 3)市售营养土:熟土:珍珠岩(1:1:1)混合使用; 4)纯蛭石扦插池。将生根后的试管苗去盖炼苗1周左右,洗去琼脂,栽于基质中,人工浇水(一天2次)或自动间歇式喷雾(每隔15 min喷雾1 min),适当遮荫。
2 结果与分析 2.1 丛生芽的诱导与增殖竹类植物的表皮细胞具有致密的乳突及较厚的角质层,乳突表面蜡质状的物质及乳突间嵌附着的尘埃和各种菌类的孢子等,均阻碍了消毒液的渗透, 从而影响外植体的充分灭菌,因此,与其他植物相比,竹子外植体的‘进瓶’较为困难,仅60%左右的外植体可达到理想的灭菌效果。外植体经7~10 d培养,芽开始伸长,15 d左右可伸长1~3 cm(图版Ⅰ-1,2)。采用相同培养基继代2~3次后,约40~60 d,锦竹、金镶玉竹、刺黑竹从基部产生1~3个芽,平安竹、菲白竹、菲黄竹、花秆小佛肚竹、爬竹、秋竹、香竹、水竹均可超过4个芽。
丛生芽在增殖过程中多数竹种均对细胞分裂素BA的浓度较为敏感。由于供试竹种较多,进行试验时的工作量较大,故尝试将不同竹种继代于相同培养基上,结果表明,一些亲缘较近的竹种其丛生芽增殖培养基有一定相似性,如菲白竹与菲黄竹, 金镶玉竹与水竹, 香竹与秋竹,主要表现在细胞分裂素BA的浓度(图 1)。经4年左右的反复继代培养,多数竹种丛生芽增殖良好(图版Ⅰ-4)。
不同竹种外植体丛生芽经诱导产生后, 并非均能大量增殖。对刺黑竹采用成年竹林当年新出土竹秆带侧芽嫩枝进行试管快繁,5~6个丛生状不定芽(该竹种为3分枝竹种,其侧芽本身能萌发3个小芽)产生后,经5~6次继代培养,丛生芽逐渐褐化,生长势明显下降(图版Ⅰ-3),死亡率达90%以上,经多次试验均未能获得再生植株,其共同点均为丛生芽难以大量增殖,其原因尚待进一步研究。
2.2 激素组合对不同竹种生根的影响试验初始阶段因丛生芽数量有限,曾以1个单芽诱导生根,但均失败,故采用当丛生芽高度为3 cm左右时,每3~5个芽为一丛,转接至生根培养基上,均不同程度地获得完整植株,但不同竹种的生根诱导率差异较大。平安竹、秋竹和香竹的丛生芽经4~5次继代后可在分化培养基上直接生根; 菲白竹在分化培养基上可产生少量不定根; 将花秆小佛肚竹、爬竹、菲黄竹、菲白竹转接至生根培养基20~30 d后生根诱导率最高可达100%(图版Ⅰ-5);金镶玉竹、水竹与锦竹的丛生芽生根较困难。
着重对锦竹与爬竹的生根培养基进行了比较与筛选(表 1)。采用2种方法诱导生根,一种方法是将丛生芽先浸泡于含高浓度生长素的MS液体培养基中,分别浸泡24 h和48 h后再继代于不同激素组合的生根培养基上; 另一种方法是将丛生芽直接插入生根培养基中。
试验结果表明:高浓度生长素对爬竹丛生芽有较大伤害,并随浸泡时间增加而严重。浸泡后的丛生芽分别接入不同激素组合的培养基,15 d左右开始生根,最高生根率可达100%,但植株褐化严重。未经液体浸泡的爬竹丛生芽在生根培养基中,约20 d左右生根,生根率最高为100%,生长素加低浓度的细胞分裂素有利于植株生根,同时新芽萌发较多; 单独使用生长素,生根率低且褐化较严重,而无激素的MS对照培养基生根率为0。
锦竹丛生芽浸泡于含高浓度生长素的MS液体培养基中24 h或48 h后,培养初期褐化现象均较少,但培养15 d后褐化逐渐严重,20 d左右根系产生,其后萌发的新芽生长良好,但数量较少; 未经液体浸泡的丛生芽在生根培养基内30 d左右开始生根,在激素组合为NAA 3.0~20.0 mg·L-1+BA 0.5 mg·L-1的培养基上,生根诱导率50%~95%, 但当NAA超过15.0 mg·L-1时, 新芽萌发少。单独使用IBA生根率为0,IBA与NAA等量组合生根率5%。试验结果表明NAA有利于锦竹的生根诱导,NAA与BA的组合对锦竹生根及新芽萌发有较大促进作用。
2种试验方法表明,在用含高浓度生长素的液体培养基浸泡后,爬竹与锦竹的生根诱导时间可缩短,但高浓度生长素对植株损伤较大,褐化严重; 直接继代于生根培养基的丛生芽较前者晚5~10 d生根。细胞分裂素BA对诱导生根及再生植株的生长有明显效果。
2.3 不同竹种丛生芽多次继代后的生长表现利用嫩芽作外植体直接诱导丛生芽,再生植株变异较小,但由于多数观赏竹种存在类似嵌合体现象,故笔者作了近4年的观察,结果表明,采用嫩芽作外植体诱导丛生芽,经多次继代后,多数竹种能保持植株原有的表型性状(表 2)。
竹类植物组培苗的移栽成活率与栽培基质有很大关系。结果表明:炼苗后的再生植株在基质1)与2)中,新芽和新根的发生为0,一周后,幼苗逐渐枯萎、死亡。在基质3)条件下,约2周后,幼苗有新芽和新根发生,发芽和生根率均在50%左右,新根发生后,植株即可正常生长。在全自动间歇喷雾和遮荫棚下的纯蛭石扦插池中移栽效果最好,移栽3 d后,在原有不定根的先端可长出白色的新根尖,1周后,植丛基部即产生新的根系,成活率达90%以上。2周后可将小苗移栽于盆钵中,基质可采用市场购买的营养土与熟土1:1混合使用。将移栽苗置于荫棚下,保持湿润,幼苗生长良好。
2.5 再生植株的试管开花采用一定浓度的生长调节物质多次继代、诱导丛生芽,是否造成再生植株早衰现象,试验作了定期观察。到目前为止,继代次数达70次左右的平安竹(每20~25 d继代1次),移栽后生长良好。但是,试验同时选用了刚竹属的水竹已开花植株萌发的少量嫩芽作外植体诱导丛生芽,再生植株移栽1个月左右,30%~70%的植株出现开花现象(图版Ⅰ-8)。试验发现,不同的移栽基质其开花率有所不同。在纯珍珠岩基质上开花植株达70%以上,直接移栽于市售营养土:熟土:珍珠岩(1:1:1)基质的开花植株占成活株的30%左右。
另在试管内同时进行了部分试验。将生根的水竹组培苗分3组,每组15瓶,第1组继续继代于原生根培养基上,第2、3组分别继代于无菌纯蛭石及无菌纯珍珠岩内,每周加无菌水一次。培养45 d观察时,在纯珍珠岩试管内50%左右植株顶梢有花芽形成,55 d左右雄蕊伸出(图版Ⅰ-7); 其余2组则无开花现象; 继续观察150 d左右,纯珍珠岩试管内75%左右植株有开花现象(与试管外移栽试验结果相似),其余2组则仍无开花植株。以上试验结果说明,再生植株与母株的生理状况有较大的相关性,而且培养基质的不同对再生植株的生长发育有一定影响,试管内纯蛭石基质及MS培养基上的植株无开花现象。植株移栽成活后及时转入营养丰富的培养基质内是否能减少开花现象尚在进一步试验观察中。
3 讨论 3.1 不同竹种生根培养基的选择对丛生芽的生根诱导是竹类植物试管快繁成功的关键。园林观赏植物有许多种类采取扦插繁殖,以保持其原有优良性状。竹类植物在常规扦插繁殖中, 散生竹种的生根率远低于丛生竹。一般而言,丛生竹种大都生长在温暖湿润的热带或亚热带地区,其竹秆枝条的节部有大量隐芽。由于丛生竹的器官再生能力较强,隐芽在适宜条件下易打破休眠,通过扦插繁殖较易产生新的植株,Singh等(2004)报道马来甜龙竹(Dendrocalamus asper)的扦插繁殖过程中,5月份的扦插生根率可达98%。而散生竹的器官再生能力相对较弱,休眠芽不易萌动,故扦插育苗成活率较低。在组织培养过程中同样表现出散生竹较丛生竹难以生根成活的现象,尤其是单轴散生型的竹种。试验中爬竹为丛生竹,锦竹为散生竹,2竹种的丛生芽分化均较好,但对生根培养基的要求有较大差别,爬竹比锦竹较易生根。另外,生根诱导过程中,丛生芽在含生长素的生根培养基内普遍易褐化甚至死亡,单独使用生长素大部分竹种生根率较低,或再生植株长势较差,加入一定浓度的细胞分裂素后均能不同程度地提高生根率及植株的整体生长状况,因为细胞分裂素对叶绿素的降解有显著抑制作用,可延缓植物叶片的老化,另外它还能诱导氨基酸等营养物质的运输,从而延缓植物组织的老化(李宗霆等,1996)。此结果对于散生竹种的扦插繁殖有一定参考价值。
3.2 再生植株优良性状的遗传稳定性许多观赏竹种都具有嵌合体或某些特殊的形态结构,组织培养是否会使其产生变异或消失,这一点非常重要。本试验采用以芽繁芽的方式,多数竹种的优良性状较为稳定(图版Ⅰ-9~11)。部分竹种在试管内仍保留原有特性,如菲白竹、锦竹; 有些竹种在试管内虽失去原有性状,但移栽后能够恢复,如平安竹、菲黄竹; 而金镶玉竹秆上条纹、花叶小佛肚竹秆上条纹及佛肚现象消失,但叶面上可见部分黄色细条,与Huang等(1995)报道佛肚竹经组织培养后竹秆佛肚消失有相似性,但具体原因尚未清楚。
3.3 再生植株的开花现象在试验过程中, 多数竹种的丛生芽增殖继代次数均超过50次以上,未出现试管内及植株移栽后的开花现象,继续反复继代是否仍能保持快速繁殖的生长优势,笔者尚在继续试验观察中。但采用成年开花植株的嫩芽作外植体则出现再生植株开花的早衰现象, 而不同的培养基质开花率有所不同。通过试管内进一步试验诱导,表明调节培养基质的成分,可减少或避免植株开花。
竹类植物很少开花结实,因而给竹子的杂交育种工作带来很大困难。本试验中出现的植株开花现象,对快繁生产不利,但是采用将再生植株在无菌基质中诱导花芽产生,进一步探索试管苗开花,对于其他竹种的诱导试管开花,开展竹子杂交育种研究可能有一定的应用价值。
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