非洲菊組織培養的外植體選擇及培養基配方研究現狀

   
    摘要：總結非洲菊組織培養的外植體(花托、葉片、幼芽、種子、葉柄等)的利用以及培養基的配方認為用試管苗葉和葉柄作為快繁材料最理想，KT/NAA值對非洲菊組織培養具有影響。
    關(guān)鍵詞：非洲菊；組織培養；外植體；培養基
    非洲菊(GerberajamesoniiBolu)又名扶郎花、太陽(yáng)花,屬菊科扶郎花屬,多年生宿根草本觀(guān)賞植物.非洲菊原產(chǎn)南非,因其花朵碩大、花枝清秀挺拔、花色豐富艷麗、產(chǎn)花量高,既可作盆栽又可作切花,切花瓶插期長(cháng),具有較高的觀(guān)賞價(jià)值;在溫暖條件下能周年開(kāi)花,栽培管理省工,是目前國際市場(chǎng)暢銷(xiāo)名花之一.非洲菊的常規繁殖方法是種子播種繁殖或無(wú)性繁殖,但種子繁殖常因種子壽命短、發(fā)芽率低、后代變異性大,而無(wú)性(分株)繁殖則因繁殖系數很低,一株母株一年僅能分株5-6株,難以滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求.因此國際上多采用組織培養來(lái)快速繁育非洲菊,以適應日益擴大生產(chǎn)規模,滿(mǎn)足花卉市場(chǎng)需求,20世紀80年代,我國開(kāi)始花卉組織培養工廠(chǎng)化育苗的實(shí)踐.20世紀90年代進(jìn)行了非洲菊組織培養、快速繁殖的探索,并就非洲菊愈傷組織誘導、分化、芽苗增殖與生根、小苗的移栽等進(jìn)行了較深入的研究。
    1 外植體的選擇及利用
    1．1外植體材料的類(lèi)型
    理論上，非洲菊植株上的任何器官均可誘導產(chǎn)生愈傷組織。早在 20世紀 70~80 年代，已有前人著(zhù)手研究用組織培養手段進(jìn)行非洲菊的無(wú)性快速繁殖。1973年P(guān)ierik首先報道了用非洲菊離體花托和花萼誘導出芽；1974 年，Murashige用非洲菊的生長(cháng)點(diǎn)作外植體培養得到側芽；1987年，黃濟明等以花托為材料，研究了非洲菊器官在離體培養條件下誘導成苗和消除試管植株突變的問(wèn)題。
    近年來(lái)，非洲菊的組織培養的研究日趨深入，不少研究者對非洲菊不同器官外植體
    材料的培養效果進(jìn)行比較研究。鄭秀芳等以4個(gè)非洲菊重瓣切花品種Clementine、Terramiw、Terracalypso、Terravisa為材料，采用花托、幼葉、幼葉柄和花梗為外植體，在不同激素組合的MS培養基上進(jìn)行培養，結果表明：花托是非洲菊組織培養中較為合適的外植體材料；幼葉、幼葉柄和花梗僅可誘導產(chǎn)生愈傷組織，而難以分化成苗；培養莖尖時(shí)可得到腋芽分化，但取材受到極大限制，同時(shí)也不易滅菌。李啟任等也認為，以莖尖作外植體，繁殖速度快、繁殖率高，但外植體的滅菌很困難。劉福平等報道，與以非洲菊花托作外植體相比，以嫩葉切段作外植體進(jìn)行組織培養，可明顯縮短愈傷組織誘導期，此方法特別適合種子繁殖(盆栽)的品種。陳發(fā)棣等認為，用葉片作離體培養的材料，具有取材不受季節限制、材料廣泛、容易消毒、對母株影響小等優(yōu)點(diǎn)。許彩霞等用頂芽作為外植體，誘導愈傷組織進(jìn)行組織培養，獲得了成功。但大量的研究表明，與莖尖相比，采用花托作為外植體離體培養，具有材料來(lái)源廣泛、滅菌容易等優(yōu)點(diǎn)。所以，選擇合適的外植體對提高組織培養快速繁殖的速率是重要的。
    1．2外植體的大小
    外植體的大小對愈傷組織產(chǎn)生的速度和數量及芽的分化均有較大影響。陳發(fā)棣等指
    出：葉片切成4 mmⅹ4mm時(shí)，對非洲菊離體培養比較合適；當外植體長(cháng)與寬大于4mm
    時(shí)，愈傷組織誘導率下降。魯雪華等認為，花托外植體的大小，直接影響愈傷組織上芽的分化。直徑大于2cm 的花托外植體，在誘導過(guò)程中雖然可看到愈傷組織出現及增殖，有時(shí)也有細長(cháng)的小花出現，但很快就會(huì )變成褐色，而且這類(lèi)愈傷組織一般不分化出芽；只有直徑 0.5~0.7cm的幼小花托上所誘導出的愈傷組織，可分化出一定數量的營(yíng)養芽進(jìn)而形成芽叢，生根率可達100%。
    2 各類(lèi)組織培養培養基的篩選
    2.1 基本培養基
    組織培養的基本培養基有MT、MS、SH、White等,但目前非洲菊組織培養研究大多是以MS為基本培養基,并且培養基狀態(tài)多為固體,這可能與操作方便有關(guān).鄭秀芳等人的試驗證明當培養基中不含任何激素時(shí),無(wú)愈傷組織、芽、根的產(chǎn)生;在不含生長(cháng)素的培養基中芽的增殖、苗的生長(cháng)受到影響.因此,基本培養基要按不同培養目的添加激素,配制成誘導分化培養基、繼代培養基和生根培養基.
    2.2 誘導分化培養基
    不同研究者因選用的非洲菊品種、外植體(取材部位)、基本培養基種類(lèi)、激素種類(lèi)和濃度不同,得出的試驗結果也不同.張思溫通過(guò)方差分析比較,認為MS-I基本培養基(微量元
    素以Nisth的微量元素替代)誘導分化作用顯著(zhù)地優(yōu)于MS、1/2MS(大量元素減半)、RM、N6基本培養基.鄭秀芳從MS、B5和1/2MS等3種培養基對誘導芽分化試驗中得出3種培養基均能誘導分化,但以B5為基本培養基效果優(yōu)于1/2MS和MS.有部分人認為在MS基本培養基上BA6-10+IAA0.2-1.0(下標數字單位為mg/L,下同)、或6BA3-10+NAA0.05-0.1時(shí)誘導分化作用較佳;有人認為KT無(wú)誘導分化作用;有的則認為含有KT的MS+BA2+KT2誘導分化效果好.盡管試驗結果差異如此之大,有意思的是他們都達到誘導分化的目的.
    2.3 繼代培養基
    彭儒勝等研究了MS、SH、B5等3種基本培養基以及激素種類(lèi)及比例對愈傷組織繼代的影響,認為:(1)基本培養基的種類(lèi)對愈傷組織繼代的影響很大,試驗結果表明SH為最佳培養基,這可能是因為SH中有機質(zhì)含量高(SH中肌醇為1000mg/L而MS和B5均為100mg/L);(2)細胞分裂素BA和生長(cháng)素IAA較適合愈傷組織生長(cháng),且BA/IAA為10：1時(shí)繼代培養效果較好.鄭秀芳等試驗卻發(fā)現對繼代增殖基本培養基MS和B5之間差別不大,但激素影響很大.低濃度的BA(1mg/L)與少量IAA(0.1mg/L)的配合可連續獲得形態(tài)正常而健壯的試管苗,繁殖系數達到5.7倍/20d左右.而劉麗榮則得到含有不同種類(lèi)、濃度的激素的MS對繼代增殖培養差異不顯著(zhù)結果.這些結果可能與他們選用的非洲菊品種不同有關(guān).由于可能存在愈傷組織的馴化現象,楊桂芬提出在保證壯苗的前提下,繼代增殖培養初期為提高繁殖系數,可采用較高濃度的激素,而經(jīng)過(guò)多次繼代后,植物體內已積累一定量的激素,此時(shí)低濃度的激素就能滿(mǎn)足需要.
    2.4 生根培養基
    生根培養基絕大多采用MS為基本培養基.絕大多的研究人員認為“較低濃度無(wú)機鹽對誘導生根好于高濃度”,即“相同的激素濃度下1/2MS培養基上試管苗的平均根數比全量MS培養基上的多,而且苗也更健壯”.在激素種類(lèi)和濃度上,張思溫認為在MS-I培養基中添加NAA0.2比添加IBA0.2有利于根的分化.鄭秀芳等則認為盡管在0.01mg/L-0.1mg/L范圍內使用IBA和NAA均能取得較好的生根效果,但IBA促進(jìn)生根的效果要好于NAA.劉麗榮等在1/2MS上探求IBA、NAA、IAA的生根效果,觀(guān)察到在2mg/L-4mg/L范圍,同一濃度水平的生長(cháng)素對根的形態(tài)有較大的影響.IAA誘導的根系較細長(cháng),側根、須根較多;IBA差之;NAA所誘導的根肥大、短粗,栽后成活率低.認為生根培養應以IBA、IAA為主,有利培養出健壯的種苗.張小玲等人報道培養基中IBA的濃度影響無(wú)根苗生根方式,當濃度在0.1-0.2mg/L時(shí)根直接從芽的基部發(fā)出;當濃度達0.3mg/L以上時(shí)芽基部會(huì )形成一些愈傷組織和根(這種根在移栽時(shí)較易脫落,苗的成活率低).
    綜上所述,誘導生根應十分注意控制激素和無(wú)機鹽的種類(lèi)和濃度,以達到壯苗的目的.
    3 培養條件
    王春彥、高年春等人認為培養基應在121攝氏度下濕熱滅菌25min,培養溫度25~28攝氏度,光照強度1500~2000lx,光照時(shí)間16h/d。張暉認為非洲菊在初代培養：把接種好的試管首先放在暗光、低溫的條件下培養兩天，這樣可起到防止褐化的作用，待傷口基本愈合后，就可拿到培養室正常培養了。培養條件為溫度２４℃－２６℃，光強２000ｌｕｘ，光照時(shí)間１６小時(shí)。如果培養條件合適，一般一個(gè)月左右就會(huì )從外植體上分化出不定芽，再長(cháng)一段時(shí)間，這些不定芽就可長(cháng)成新的小植株。樸日子, 曹后男等人在試驗中的培養條件為:培養溫度為(23~27)攝氏度,空氣相對濕度為60%左右,光照強度為2000~2500Lx左右,光照時(shí)間為12~16h/d.
    4 小結
    張思溫通過(guò)試驗得知:(1)在配制培養基時(shí),白砂糖和自來(lái)水完全可以作為化學(xué)純蔗糖和蒸餾水的代用品,僅就這兩項每配1L培養基就可節省0.72元;(2)在自然光條件下培養的和在人工光照條件下培養的試管苗二者雖其增殖和長(cháng)根差異不顯著(zhù),但前者的生長(cháng)狀態(tài)優(yōu)于后者.這對節省能源降低成本有很大的意義.
    王海琴, 馮先桔等人認為：實(shí)現最佳的經(jīng)濟效益還需對各種外植體進(jìn)行分析選擇。從田間植株上直接取外植體,如花托、幼芽、嫩葉等進(jìn)行組織培養,雖然簡(jiǎn)便,技術(shù)也比較成熟,但取材時(shí)間受限,消毒滅菌手續復雜,培養耗時(shí)較長(cháng),而且花托的組織培養褐化嚴重,嫩葉誘導分化率不高,幼芽的取材技術(shù)要求較高。對由種子萌發(fā)的幼苗進(jìn)行組織培養,雖然可簡(jiǎn)化培養前期的操作程序,且不受生長(cháng)季節的影響,但后代有發(fā)生變異的可能性。以試管苗葉片和葉柄作快繁材料,取材不受時(shí)間限制,無(wú)需進(jìn)行表面消毒滅菌,繁殖效率也比其他外植體高得多(一般一個(gè)月左右即可成苗),且分化率和增殖系數均很高。因此,進(jìn)行工廠(chǎng)化生產(chǎn)時(shí),可先從田間取外植體(最好是幼芽,這樣可縮短誘導時(shí)間)進(jìn)行誘導、增殖,獲得首批材料;也可直接購買(mǎi)試管苗,再以試管苗葉片和葉柄作快繁材料進(jìn)行組織培養,加快建立非洲菊快繁體系的速度�？旆辈牧细�新時(shí)(非洲菊的試管苗在反復擴繁后,會(huì )出現退化現象,苗質(zhì)變弱,應及時(shí)更新),最好用試管苗葉片或葉柄作快繁材料,并在培養基中適當加入La3+,以增加分化系數。
    
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