多肉植物紅寶石快速繁殖體系的建立

伍茗,唐映紅,2,羅璐,鄭伊倩,謝丹妮,何奕奕

(1. 湖南文理學院生命與環境科學學院,湖南常德,415000;2. 常德市農業生物大分子研究中心,湖南常德,415000)

近年來,多肉植物在市場中掀起一股熱潮,成為現代家庭綠化的新寵。景天科是多肉植物中重要科之一,在園藝應用中較為廣泛[1]。多肉植物紅寶石(Sedeveria'Pink Ruby')為景天科擬石蓮花屬植物,是小型多肉品種,由韓國引入國內。其葉片光滑,為細長匙狀,前端較肥厚、斜尖,呈蓮花狀緊密排列,整體呈包裹狀,秋冬季節變紅或者夏天變綠的時候觀賞價值都很高,是大眾非常喜愛的品種[2]。

紅寶石繁殖主要以枝插法和葉插法為主,繁殖率較低,增殖速度較慢; 紅寶石喜愛陽光充足、涼爽和干燥的環境,夏季高溫時,處于休眠期,生長緩慢或完全停止,在冷涼季節才處于生長期,因此受環境條件影響較大,難以滿足市場需求。植物組織培養可不受外界環境影響而使其快速生長,性狀穩定遺傳。目前已有景天科“初戀”(Echeveria cv. Huthspinke)、“白牡丹”(Graptoveria Titubans)、“冬美人”(Pachyveria Pachytoides)[3]、松塔景天(Sedum reflexum)和粗壯景天(Sedum spectabilecv.Meteor)[4]、玉露(Haworthia cooperi)[5]、勞爾(Sedum clavatum)[6]、大和錦(Echeveria purpusorumBerger)[7]、黃麗(Sedum‘Golden Glow’)[8]、石臺景天(Sedum shitaienseYan Zheng et D. C. Zhang)[9]、青鎖龍(Crassula muscosaL.)[10]、八寶景天(Sedum spectabile‘StarDust’)[11]等多肉植物組織培養的研究。不同品種多肉植組織培養方案不同[12],目前有關以紅寶石葉片作為外植體進行組織培養的文獻報道不多,且已有的培養紅寶石的培養基誘導率不高[13]。因此,本研究以紅寶石為材料,建立紅寶石無菌快速繁殖體系,為紅寶石的工廠化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅寶石購自湖南省常德市丹洲多肉植物園(圖1A),本試驗以幼嫩紅寶石葉片(圖1B)為外植體。

圖1 紅寶石

1.2 試驗方法

1.2.1 外植體消毒

在超凈工作臺上先用75%乙醇浸泡30 s,再用2%次氯酸鈉浸泡10 min,然后使用無菌蒸餾水快速洗3–4 次,最后使用濾紙吸干外植體表面水分,備用。接入培養基7 d 后觀察污染情況,并計算污染率,污染率(%)=污染葉數/接種總葉數×100%。

1.2.2 增殖分化培養

將已經消毒的外植體接入增殖分化培養基中,每瓶接種2 個葉,重復2 次。增殖分化培養基設計3因素3 水平的正交實驗(見表1)。其中培養基中含瓊脂(7 g·L-1),蔗糖(30 g·L-1),pH 值為5.8。培養60 d后記錄紅寶石葉的增殖分化情況,統計葉增殖分化出芽的個數,計算增殖系數,增殖系數=增殖后芽數/接種外植體數。

表1 增殖分化培養基組成成分

1.2.3 生根培養

生根培養基選擇正交表L8(4×24)的正交實驗(見表2)。其中培養基中含瓊脂(8 g·L-1),蔗糖(30 g·L-1),pH值為5.8。每瓶接種5 個葉和芽,重復2 次。培養60 d后記錄紅寶石葉和芽的生根情況,統計每個處理組的生根葉和芽數。生根率(%)=生根芽數/接種芽數×100%。

表2 生根培養基組成成分

1.2.4 培養條件

培養條件為培養溫度(26±1)℃,光照時間白天/黑夜為12 h/12 h,光照強度為2 000 Lx。

1.2.5 數據處理與分析

用高清相機拍攝紅寶石各個培養階段形態及發生情況。采用Microsoft Excel 2010 進行數據整理,采用SPSS 26.0 軟件進行方差分析和多重比較(新復極差法),采用Photoshop 2019 處理圖片。

2 結果與分析

2.1 葉的消毒效果

外植體葉經消毒處理培養7 d 后,染菌率為13.89%,說明該消毒方法對紅寶石葉的消毒效果較好。

2.2 不同基本培養基、6-BA 和NAA 及其組合培養基對葉增殖分化的影響

表3 為基本培養基、6-BA 和NAA 對葉增殖分化的方差分析,由表3 可知,基本培養基、6-BA 和NAA 對葉增殖分化影響均極顯著,且存在互作效應。

表3 基本培養基、6-BA 和NAA 對葉增殖分化的方差分析

表4 為基本培養基、6-BA 和NAA 分別對葉增殖分化的影響,通過多重比較可知,不同基本培養基之間增殖分化差異顯著,以MS 的增殖分化效果最好,每個葉可增殖分化出約5.75 個芽,顯著高于其他基本培養基。6-BA各水平之間,隨著濃度的增加葉增殖分化出的芽數先增加后降低,且各水平之間差異顯著,以3 mg·L-1的增殖分化效果最好,每個葉可增殖分化出約4.67 個芽。NAA 各水平之間,隨著濃度增加葉增殖分化出的芽數持續升高,以0.8 mg·L-1為宜,顯著高于其他水平。

表4 基本培養基、6-BA 和NAA 分別對葉增殖分化的影響(培養60 d)

基本培養基、6-BA 和NAA 不同組合間產生互作效應使得增殖分化效率升高(見表5),以培養基2增殖分化效率最高,培養60 d 后每個葉可增殖分化出約10.75 個芽,顯著高于其他培養基,且葉表面及底部都形成大量愈傷組織,增殖明顯(見圖2A),繼續培養至100 d,可形成35 個芽(見圖2B); 其次為培養基3,每個葉可增殖分化出約5.5 個芽,與其他培養基存在顯著差異,葉底部也形成愈傷組織,增殖明顯,叢生芽較小(見圖2C); 不同濃度配比間產生負互作效應使得增殖分化效率下降,培養基1 和6 增殖系數為1,顯著低于其他處理組。綜上所述,適合紅寶石葉增殖分化的培養基為:MS+6-BA(3 mg·L-1)+NAA(0.8 mg·L-1)。

表5 不同培養基對葉增殖分化的影響(培養60 d)

圖2 增殖培養情況

2.3 不同基本培養基、IBA、NAA 和KT 及其組合培養基對葉和芽生根的影響

方差分析結果顯示(見表6),各因子的主次效應為NAA＞IBA＞基本培養基＞KT,其中僅NAA 對葉和芽生根影響極顯著。通過多重比較可知,NAA 各水平之間,隨著濃度的增加生根率也顯著升高,以2 mg·L-1的生根效果最好,生根率達到80%?；九囵B基、IBA、NAA 和KT 不同組合間產生互作效應使得生根效率提高,以培養基4 和6 生根效果最好,生根率達到100%,顯著高于其他處理組(見表7)。綜上所述,獲得最優紅寶石葉和芽生根的培養基為1/2MS+IBA(2 mg·L-1)+NAA(2 mg·L-1+KT(4 mg·L-1)和MS+IBA(4 mg·L-1)+NAA(2 mg·L-1)+KT(0.4 mg·L-1)。將紅寶石芽和葉接入生根培養基中,培養15 d 左右,葉片開始膨大; 培養30 d 左右,葉和芽表面和底部形成少量根、根較細長(約3 cm)(見圖3A),生根率達到80%; 培養60 d 左右,形成大量根,生根率達到100%(見圖3B)。

表6 基本培養基、IBA、NAA 和KT 對葉生根的方差分析

表7 不同培養基對葉生根的影響(培養60 d)

圖3 葉和芽生根培養(A.葉生根;B.芽生根)

3 討論

不同激素濃度對植物愈傷組織誘導、生根、分化的影響不同[13–14],本研究可證明含有細胞分裂素(如6-BA)的培養基中添加一定濃度的生長素(如NAA)能促進多肉植物紅寶石不定芽的形成。

本研究紅寶石葉增殖分化最優培養基為MS+6-BA(3 mg·L-1)+NAA(0.8 mg·L-1),培養22 d 的紅寶石底部已長出綠色小芽,增殖率為100%,與陳偉研究使用MS 的增殖率(培養25 d 分化率66.67%)相比有明顯優勢。本研究最優培養基僅使用基本培養基添加6-BA 和NAA,相比于陳偉等[15]研究中培養基成分更簡單,大大減少了繁育成本,還能在較短的時間獲得大量紅寶石叢生芽。

本研究最適生根培養基使培養30 d 的紅寶石葉片和芽形成大量根,生根率達到80%,與陳偉研究使用1/2MS+ 活性炭(2.0 g·L-1)的生根率(培養30 d 生根率為50%)相比有明顯優勢。

4 結論

本研究獲得的最優培養基分別為: 無菌葉增殖分化培養基MS+6-BA(3 mg·L-1)+NAA(0.8 mg·L-1)+ 瓊脂(7 g·L-1)+ 蔗糖(30 g·L-1),無菌葉和芽生根培養基1/2MS +IBA(2 mg·L-1)+NAA(2 mg·L-1)+KT(4 mg·L-1)+ 瓊脂(8 g·L-1)+ 蔗糖(30 g·L-1)和MS + IBA(4 mg·L-1)+ NAA(2 mg·L-1)+ KT(0.4 mg·L-1)+ 瓊脂(8 g·L-1)+ 蔗糖(30 g·L-1)。研究結果可大大減少繁育成本,快速獲得大量優質紅寶石組培苗,為紅寶石的組培快繁和新品種培育提供技術支持,為工廠化育苗提供理論基礎。