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土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根培养的影响



全 文 :第 20卷 第 2期 天 津 农 学 院 学 报 Vol. 20,No. 2
2013年 6月 Journal of Tianjin Agricultural University June,2013
收稿日期:2013-03-04
基金项目:国家科技部星火计划项目“优新木本观赏植物组织培养育苗规模化示范”(2008GA610015);天津市科委项目“优新木本观
赏植物组织培养育苗规模化示范”(08ZHXHNC07000)
作者简介:柴慈江(1960-),男,天津市人,教授,硕士,主要研究方向为园艺植物组织培养。联系电话:(022)23781301。
文章编号:1008-5394(2013)02-0018-04
土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根培养的影响
柴慈江,史燕山,骆建霞,卢兴霞,武旭娜
(天津农学院 园艺系,天津 300384)
摘 要:以沙壤土和粘壤土分别做培养基支撑物进行栒子试管苗生根培养,试管苗的生根率、根长
均明显高于琼脂支撑培养对照组。在沙壤土或粘壤土支撑培养条件下,培养基中不添加大量元素,
可以显著提高栒子试管苗的生根率、根长等指标。以粘壤土做培养基支撑物,培养基中不添加微量
元素和有机物,与添加者相比,生根率及根长无明显差异;培养基中添加蔗糖后,其生根率、根长
等指标均明显高于未加蔗糖的处理,且培养基含蔗糖为1.5%的处理试管苗生根率达到93.3%,并显
著高于含蔗糖为0.75%的处理。该研究结果可降低栒子试管苗成本,并为简化其移栽程序奠定基础。
关键词:栒子;试管苗;土壤支撑;培养基;生根培养
中图分类号:S688.4;S604.3 文献标识码:A
Effects of Soil Supporting Medium on Rooting Culture of Cotoneaster
hjelmqvistii Plantlets in vitro
CHAI Ci-jiang, SHI Yan-shan, LUO Jian-xia, LU Xing-xia, WU Xu-na
(Department of Horticulture, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China)
Abstract:The stem sections of Cotoneaster hjelmqvistii plantlets in vitro were cultured in the medium supported by sandy loam
soil and clay loam soil respectively for rooting, and the rooting rate and the root length of the plantlet cultured in the soil
supporting medium were obviously higher than those of the plantlet cultured in the medium supported by agar. When cultured in
the medium supported by the soil, the rooting rate and the root length of the plantlet in the medium without adding
macro-elements were obviously higher than those in the medium with macro-elements added. In the medium supported by the
clay loam soil, the rooting rate and the root length of the plantlet cultured in the medium without micro-elements and organic
materials were obviously higher than those in the medium with micro-elements and organic materials added. Besides, in the
medium supported by the clay loam soil, the rooting rate and the root length of the plantlet in the medium with sugar added were
obviously higher than those of the plantlets cultured in the medium without sugar, and the rooting rate of the plantlet in the
medium with 1.5% sugar was 93.3%, which were obviously higher than that of plantlet in the medium with 0.75% sugar. These
results can reduce the cost and lay a foundation for simplifying the transplanting procedure of the Cotoneaster hjelmqvistii
plantlets in vitro.
Key words: Cotoneaster hjelmqvistii; plantlet in vitro; soil supporting; culture medium; rooting culture
生根和移栽是植物组织培养快速繁殖的关键
环节。用无机基质取代琼脂做培养基的支撑物进
行试管苗的生根培养,进而实现试管苗的带坨移
栽,可以简化移栽程序、降低试管苗的成本,已
在葡萄、珠美海棠、亮叶忍冬、矮紫薇等试管苗
的试验中初获成功[1-4]。本文探讨了以土壤做培养
基支撑物对栒子(Cotoneaster hjelmqvistii)试管苗
生根培养的影响,以便为完善栒子组织培养快速
繁殖技术及实现栒子组织培养育苗技术的生产应
用提供依据。
1 材料与方法
试验材料为在附加0.75 mg/L 6-BA、30 g/L蔗
糖的MS培养基上继代培养4代的栒子试管苗。试验
用土为两种质地的土壤:一种是沙壤土,全盐含
量0.544‰,pH值7.06,水解氮含量73.24 mg/kg,
速效磷含量8.99 mg/kg,速效钾含量50.00 mg/kg;
另一种是粘壤土,全盐含量0.405‰,pH值8.12,
水解氮含量74.27 mg/kg,速效磷含量38.27 mg/kg,
速效钾含量228.00 mg/kg。试验内容如下。
第 2期 柴慈江,等:土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根培养的影响 ·19·
1.1 不同质地土壤做培养基支撑物及培养基不添
加大量元素的试验
(1)粘壤土支撑培养Ⅰ:以大口瓶为培养瓶,
先在培养瓶中加入上述粘壤土,再加入液体培养
基,培养基成分为大量元素减半的MS培养基并附
加0.75 mg/L IBA和15 g/L蔗糖,用双层聚丙烯膜封
口,常规灭菌后,每瓶内接种4根栒子试管苗茎段。
(2)粘壤土支撑培养Ⅱ:除了液体培养基中的
大量元素含量为0外,其余均同粘壤土支撑培养Ⅰ。
(3)沙壤土支撑培养Ⅰ:以大口瓶为培养瓶,
先在培养瓶中加入上述沙壤土,再加入液体培养基,
培养基成分及其余操作均同粘壤土支撑培养Ⅰ。
(4)沙壤土支撑培养Ⅱ:除了液体培养基中的
大量元素含量为0外,其余均同沙壤土支撑培养Ⅰ。
(5)琼脂支撑培养(对照):以三角瓶为培
养容器,将含有0.7%琼脂的培养基加入培养瓶,
培养基成分为大量元素减半的MS培养基并附加
0.75 mg/L IBA和15.0 g/L蔗糖,常规灭菌后,每瓶
内接种4根栒子试管苗茎段。
上述各处理接种后于培养室培养,培养条件
是:温度为23~28 ℃,光照为2 000~3 000 Lux,
光照时间为14 h/d。培养40 d后,调查各处理试管
苗的根茎生长状况。
1.2 土壤做培养基支撑物时培养基中添加不同浓
度蔗糖的试验
以大口瓶为培养瓶,瓶内先加入上述粘壤土,
再加入液体培养基,培养基成分除蔗糖含量外,
其余均同上述土支撑培养Ⅱ,培养基中蔗糖含量
设0、7.5和15.0 g/L等3个不同浓度处理。双层聚丙
烯膜封口,常规灭菌后,每瓶接种5根栒子试管苗
茎段。培养条件同试验1.1,培养40 d后,调查试
管苗的根茎生长状况。
1.3 土壤做培养基支撑物时培养基中不添加微量
元素与有机成分的试验
以大口瓶为培养瓶,瓶内先加入上述粘壤土,
再加入液体培养基,培养基含有蔗糖15.0 g/L和
IBA 0.75 mg/L,并根据含有MS培养基成分的不同
分为3个处理:一是大量元素含量为0,培养基中
含有MS培养基的微量元素和有机成分;二是大量
元素和微量元素均为0,即只含有MS培养基的有机
成分;三是大量元素、微量元素及有机成分都为0,
即培养基中只有水、蔗糖与IBA。双层聚丙烯膜封
口,常规灭菌后,每瓶接种5根栒子试管苗茎段。
培养条件同试验1.1,培养40 d后,调查试管苗的
根茎生长状况。
上述各项试验调查的数据,除生根率外,根
长、茎长、叶数等指标均按单因素完全随机试验
设计进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 土壤质地和培养基中不添加大量元素对栒子
试管苗生长的影响
两种土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根
培养的结果见表1。
表 1 土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根培养的影响
处理 接种茎段数 生根茎段数 生根率/% 单株根长/mm 茎长/mm
粘壤土支撑培养Ⅱ 64 60 93.8 62.8 a 20.6 abc
沙壤土支撑培养Ⅱ 64 59 92.2 80.2 a 16.4 d
沙壤土支撑培养Ⅰ 64 56 87.5 33.9 b 19.6 bc
粘壤土支撑培养Ⅰ 64 48 75.0 33.0 b 23.1 a
琼脂支撑培养 64 29 45.3 3.5 c 21.3 ab
注:表内数字后字母不同,表示5%水平差异显著,下同
由表1可见,4个土支撑培养处理的生根率均
显著高于琼脂支撑培养处理,根长也显著高于琼
脂支撑培养处理。在4个土支撑培养处理中,两个
不添加大量元素的处理,即粘壤土支撑培养Ⅱ和
沙壤土支撑培养Ⅱ的生根率均达到90%以上,明
显高于添加大量元素的粘壤土支撑培养Ⅰ和沙壤
土支撑培养Ⅰ,前两个处理的根长也显著高于后
两个处理。上述结果表明,以沙壤土和粘壤土取
代琼脂做培养基支撑物,均可显著促进栒子试管
苗根系的发生与生长,而且在以土做培养基支撑
物时,不添加大量元素对栒子试管苗的根系发生
与生长更为有利。
从试管苗的茎长看,粘壤土支撑培养Ⅰ茎长
最长,但与粘壤土支撑培养Ⅱ及琼脂支撑培养无
明显差异;粘壤土支撑培养Ⅱ及琼脂支撑培养与
沙壤土支撑培养Ⅰ的茎长无明显差异。上述4个处
天 津 农 学 院 学 报 第 20卷·20·
理的茎长又显著高于沙壤土支撑培养Ⅱ,其中沙
壤土支撑培养Ⅰ的茎长显著高于沙壤土支撑培养
Ⅱ,表明以沙壤土做培养基支撑物的条件下,不
添加大量元素虽然促进了根系的发生与生长,但
抑制了茎的生长。
综合上述分析,粘壤土支撑培养Ⅱ为本试验
的最佳处理,其试管苗的茎长与琼脂支撑培养无
明显差异,而生根率与根长则显著高于琼脂支撑
培养。沙壤土支撑Ⅱ处理的茎长虽然明显低于琼
脂对照,但其生根率和根长则明显高于琼脂对照,
且与粘壤土支撑培养Ⅱ无明显差异,由于试管苗
根茎比率较大对后期移栽可能更为有利,因此该
处理也是较好的处理。上述结果表明,粘壤土和
沙壤土均可作为培养基支撑物用于栒子试管苗的
生根培养,而且培养基中不必添加大量元素,可
进一步降低试管苗成本。
2.2 土壤做培养基支撑物时蔗糖浓度对栒子试管
苗生长的影响
不同蔗糖浓度条件下栒子试管苗的生根培养
结果见表2。
表 2 蔗糖浓度对栒子试管苗生根培养的影响
培养基中蔗糖浓度/g·L-1 接种茎段数 生根茎段数 生根率/% 单株根长/mm 茎长/mm
15.0 30 28 93.3 54.7 a 24.9 a
7.5 35 24 68.6 62.8 a 25.1 a
0 35 20 57.1 16.1 b 20.9 a
由表2可见,在土壤支撑培养基中添加不同浓
度的蔗糖后,以蔗糖浓度15.0 g/L处理的生根率最
高,为93.3%;其次是蔗糖含量为7.5 g/L的处理,
为68.6%;不加蔗糖的生根率最低,为57.1%。两
个加糖处理的根长无明显差异,但均显著高于未
加蔗糖的处理。3个处理的茎长无明显差异。上述
结果表明,在土壤支撑培养基中添加蔗糖可以促
进根系的发生与生长,本试验中以添加15.0 g/L的
蔗糖最为适宜。
2.3 土壤做培养基支撑物时培养基中不添加微量
元素和有机成分对栒子试管苗生长的影响
土壤做培养基支撑物时培养基中不添加微量
元素和有机成分的试验结果见表3。
由表3可见,培养基中不添加微量元素和有机
成分处理的试管苗生根率为100%,根长与添加微
量元素和有机成分的处理无明显差异,但显著高
于添加有机成分的处理。3个处理试管苗的茎长和
叶数均无明显差异。上述结果表明,以粘壤土做
培养基支撑物时,培养基中只需添加蔗糖和IBA,
不用添加大量元素、微量元素和有机成分,这样
不仅可以进一步降低试管苗的培养成本,而且对
栒子试管苗的发根与生长更为有利。
表 3 培养基中添加微量元素和有机成分对栒子试管苗生长的影响
处理 接种茎段数 生根茎段数 生根率/% 单株根长/mm 茎长/mm 叶数
不添加微量元素和有机成分 40 40 100.0 49.5a 29.5a 8.1a
添加MS微量元素和有机成分 40 39 97.5 38.0ab 29.8a 8.2a
只添加MS有机成分 40 38 95.0 34.2b 28.4a 7.7a
3 小结与讨论
本项研究结果表明,以沙壤土和粘壤土取代
琼脂做培养基支撑物进行栒子试管苗的生根培
养,可明显促进栒子试管苗根系的发生与生长;
以这两种土壤做培养基支撑物,不添加大量元素
比添加大量元素试管苗的生根率和根长明显提
高;以粘壤土做培养基支撑物,不添加微量元素
和有机成分的与添加者相比,试管苗的根茎生长
无明显差异。因此,本试验所用的沙壤土和粘壤
土均可用作栒子试管苗生根培养基的支撑物,而
且培养基中不需添加大量元素。用粘壤土做支撑
物时,培养基中只需添加蔗糖和IBA,不需添加任
何其他无机、有机成分。
许多研究表明,在试管苗生根培养的前期给
予一定时间的暗培养可明显促进试管苗根系的发
第 2期 柴慈江,等:土壤做培养基支撑物对栒子试管苗生根培养的影响 ·21·
生[5-8]。土壤支撑的培养基可以给试管苗根系生长
提供一个长期的黑暗环境,这可能是其促进试管
苗根系发生与生长的原因之一。土壤支撑的培养
基在灭菌后呈现一种膨松状态,通气性得到改善,
这可能是其促进试管苗根系生长的另一个原因。
在土壤形成过程中,长期的地质大循环和生
物小循环的作用使得各种养分富集在土壤表层,
并使土壤表层各种养分的比例越来越适合植物的
需要。植物生长所必需的营养元素目前公认的有
17种。其中碳、氢、氧主要来自空气和水,其余的
包括氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、
锌、钼、氯和镍等都主要依靠土壤供给[9]。因此,
土壤中含有植物生长所必需的全部矿物质营养元
素,而且各种矿物质营养元素的比例一般是适合
植物生长的。本试验中,土壤支撑的培养基中添
加大量元素和微量元素降低了栒子试管苗生根与
生长的原因,可能是由于增加了培养基中的盐分
浓度,并改变了土壤中原有各种元素间比例的缘
故,这有待进一步研究。
MS等多种培养基中含有硫胺素、吡哆醇、肌
醇、烟酸和甘氨酸等简单有机物,在琼脂做支撑
物的培养基中添加这些简单有机物对植物的生长
与分化是必要的[10]。本试验中,在土壤支撑的培
养基中添加简单有机物对栒子试管苗的根系生长
有所抑制,在矮溲疏试管苗的生根培养中也观察
到了相似现象[11]。对这一现象及其产生原因,尚
待进一步验证和分析。
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