全 文 ：第 3 卷 第 1 期
1 9 9 0 年 2 月
林业 科 学研 究
FO获E ST R E S E A R C H
V o l
.
3 , N o
。
1
Fe b
. ,
1 9 9 0
氮 、磷、钾对若干种木本植物
离体培养繁殖的影响
诸葛强 阔国宁
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 )
摘要 本 文通过培养基 中三个主要营养元素氮、 磷 、钾讨若干种木本植物 (如衫
木 、北 美红杉等)离体培养繁殖影响的研 究 , 提 出了较适合于这些木本植物 离体培养
的改良 MS 基本培养基(其 中大量元素氮、磷 、钾水平修改 为: N H ‘N O 3 85 0 m g / L,
K N O
: 2 0 0 0 m g / L
,
K H
Z
PO
‘ 1 0 0 m g / L )
。 在此基础上 , 讨论 了工厂 化 组 培 繁 殖
木本植物特别是一些常规繁殖 困难的林木树种的可能性 , 以 及提高组培生产率和降
低生产成本的有效措施 。
关健饲 氮 , 磷 , 钾 , 木本植物 ; 组培繁殖
近年来 , 组织培养作为木本植物的一种大量繁殖方法引起了人们的极大重视 , 得到了迅
速的发展[“ 3 1。 然而 , 全世界用组织培养繁殖的植株仍只占木本植物年生产总 量的一 小 部
分 I‘l。其原因一方面是由于以往采用的基本培养基的局限性 , 使不少木本植物特别是林木树种
难以组培繁殖 ; 另一方面是与常规繁殖相比 , 同种植物用这种方法繁殖的生产成本间题I“、
氮 、 磷 、 钾营养元素是培养基中基本而又大量的化学元素 , 木本植物成功地离体培养 ,
在一定程度上依赖于对培养基中这三种元素的选择。 从生理学观点来看 , 培养基中氮 、 磷 、
钾元素形态和水平的变化与培养体的分化 、 增殖以及生长状况密切联系 。 本试验试图通过基
本培养基中三种营养物质—硝酸按(N H ‘N 0 3 )、 磷酸二氢钠 (N aH : PO 4 )、 硝酸钾 (K N O 。)—对若干种木本植物(杉木、 北美红杉等 )离体培养繁殖影响的研究 , 确定对这些木本植物较为理想的基本培养基。 关于氮 、 磷 、 钾对这些植物离体培养的影响未见详细报道 。
一 、 材料和方法
(一 ) 培养基设计
所有试验采用的培养基均在 Mur as hi ge 和 Sko g (MS) 基本培养基上进行修 改 , 三组
盐分浓度分别为 1 / 2(低 ) 、 不变(中)、 2 倍(高)强度的 M S 大量元素浓度 , 其具体 的硝酸铰
(N H
一
N 0 3)
、 磷酸二氢钠 (NaH oPO ‘)
、 硝酸钾(K N 0 s )浓度处理如下 : N H 一N O : 为。、 1 0 0 0 、
2 0 0 0
、
5 0 0 0
、
4 0 0 Om g / L , N aH
ZPO
‘为。、 5 0 、 1 0 0 、 2 0 0 、 4 00 m g / L ; K N 0 3为。、 1 0 0 0 ,
本文于 1 9 8 9年 7 月2 2 日收到-
林 业 科 学 研 究 3 卷
2 0 0 0
、
3 0 0 0
、
4 0 0 0 m g / L
。
(二 ) 试验材料
试验材料取 自杉 木 (C u n n 泣。g ha 二 ia la , c e o la t a (L a m b . ) H o o k . ) 、 北 美 红 杉 (S e q u o ia
se m p e r o f, e : : (La m b
.
) L in d l
.
)
、 西 洋 杜 鹃 (R ho d o d e , d , o n 人妙, id u二 K e r . ) 、 金 边 瑞 香
(D a p hn e o d o : a V a r
. ”: a r g in o t a ) 的离体培养物 , 为 3 一 5 e m 长的无菌嫩梢 , 分 别培 养于
附加不同的低浓度生长调节物质与 N H ‘N O 3 、 N a H ZPO‘、 K N O 。处理的培养基上 。 培养基调
至 PH 5 . 8 , 于 1 2 1 ℃ 灭菌 2 0 m in 。 培养体置于 2 5 士 3 ℃ , 每 日光照 (1 5 0 0 lx ) i6 h 。 每 一处
理至少 10 次重复。 少音养 2 个月后分别测定供试材料所诱导的嫩梢增殖数及其平均嫩梢长度和
嫩梢 品质。 品质分级标准如下 :
工级 : 增殖的嫩悄数量多 , 多数在 1 . 5 c m 以上 , 梢条粗壮 , 叶 色深绿 。
兀级 : 增殖的嫩悄数量多 , 多数在 1 . 5 c m 以上 , 但梢条较细 , 叶色略淡。
皿级 : 增殖的嫩梢数量较少 , 多数在 1 . s c m 以下 , 梢条较细 , 叶色淡。
W 级 : 增殖的嫩悄数极少 , 几乎无 1 . 5 c m 以上可 用的嫩梢 , 多数培养体 2 个 月 以 后渐
趋死亡 。
y 级 : 无嫩芽及嫩梢增殖 , 2 个月以后全部培养体几乎死亡 。
二 、 结果和讨论
(一 ) 硝酸袂处理对培养体的影晌
1
. 衫木 硝酸按不同处理对杉木离体培养的结果(表 1 )表明 , 按态氮与硝态氮对 杉 木
培养体的分化 、 增殖和生长状况产生了不同的影响 , 其嫩梢增殖数量 、 平均长度及品质出现
了很大的差异 , 大致可概括如下几点。
裹 1 硝酸铁浓度和总盐分处理对杉木和瑞香离体培养的影晌
瑞 香
梢
数
平均嫩梢
长 度
(C m )
赚 梢品质
(级 )
亚n1111x皿3 . 2
3
.
7
4
.
5
5
.
0
5
.
1
4
.
6
4
.
9
4
.
8
4
.
4
4
.
3
嫩一殖刹720加1583培养
、,少
Ž级
”
n111V
基号
按 态 笼 一“‘ 态 氮
N H 一’ ‘ N O a 一 l
( m g / l ) ( m g z
,
I )
总 盐 分 一少一总 嫩 梢 平
( m g/ I.)
· 增 (繁)靳 气均嫩梢度
才;
嫩梢品质 总
埔
组号
13 2
3 C7
4 82
6 75
8 32
2 6 3
4 3 8
6 13
7 8 8
9 6 3
1 5 4 3
2 5 4 3
3 5 4 3
4 5 4 3
5 5 4 3
3 0
2 5
2 2
0
0
0
.
8
2
.
1
0
.
6
0
0
2 9 8 )
3 9 8 3
4 9 8 3
5 9 8 3
6 9 8 3
3 8
3 0
2 9
1O
0
0
.
7
1
.
1
1
.
0
0
.
5
0
n
I
I ~ 那
V
V
5 2 6
7 0 1
8 7 5
:::;
5 8 6 3
6 8 6 3
7 8 6 3
8 8 6 3
9 8 6 3
::
;
.
:
江
I
I ~ 砰
V
V
4
.
5
5
.
0
5
.
5
1
.
5
1
。
5
亚
皿
。175302
0一
1期 诸葛强等 : 氮 、 磷 、 钾对若干种木本植物离体培养繁殖的影响
(1) 按态氮对杉木的增殖不是必需的(如 1 、 6 、 n 号培养基 ) ; 低浓度的 按 态 氮 (17 5
m g / L) 对杉木的增殖及生长效果好(如 2 、 7 、 12 号培养基) , 嫩梢增殖数量多且品质好 , 这
对批量繁殖来说是较有利的 ; 高浓度的按态氮(5 2 5 m g / L 以上 )对杉木则无诱导增殖 效应 ,
甚至造成毒害作用 , 使培养体在培养后期渐趋死亡。
(2) 在不含钱态氮 的倩况下 , 硝态氮能为杉木增殖提供足够的氮源 , 且在一定范围内随
着硝态氮浓度的增大 , 杉木培养体的嫩梢数 、 有效嫩梢数及嫩梢平均长度均有增 加 的 趋 势
(如 1 、 6 、 n 号培养基 ) ; 在低浓度钱态氮处理的情况下也得到了类似的结果 。
(3) 虽然只含硝态氮的培养基对杉木增殖效果不差 , 但如果与低浓度的按态 氮 配 合 使
用 , 则效果更佳 (如 2 、 7 、 12 号培养基) , 其增殖的嫩梢多且粗壮 , 这说明低浓度的按态氮
对杉木增殖有促进作用 。
(4) 培养体对硝态氮与总盐分浓度的适应范围较广 。 在钱态氮浓度不太高的情况下 , 硝
态氮含量从 13 2~ 70 1 m g / L 、 总盐分从 15 4 3一6 8 6 3 m g / L 的区间内 , 其培养效果良好 。 但从
整体水平来看 , 总盐分为中、 高浓度组的培养效果更好一些。
2
. 瑞 香 分析不同硝酸按处理对瑞香离体培养的效果(表 1 ) , 可明显看出 其 总的结果
与杉木相类似 , 但也有一些不同之处。
(1) 瑞香对钱态氮的吸收利用能力比杉木高 , 表现在当培养基钱态氮含 量 为 3 50 m g / L
时比杉木在此浓度下的培养效果好得多。
(2) 总盐分含量从 1 5 4 3~ 9 86 3 m g / L 对瑞香培养体嫩梢增殖都能起作用 , 这说明瑞香
对总盐浓度的适应范围很大 , 就培养体增殖嫩梢的整体品质来说 , 高盐浓度组好于中盐浓度
组 , 而中盐浓度组又好于低盐浓度组。
(3) 虽在高盐浓度组的培养基中 , 附加低浓度的按态氮所增殖的嫩梢最粗壮 , 然而这种
粗壮嫩梢的基部很容易再度脱分化而引起愈伤组织增生 ; 在中盐浓度组中 , 钱态 氮 浓 度 为
17 5一350 m g / L 时的诱导效果最佳 , 嫩梢长度 、 粗度适中且数量多 , 这为瑞香组培快速繁殖
的理想范围 。 而在低盐浓度组中 , 虽然按态氮含量为 17 5 ~ 52 5 m g / L 时的嫩梢增殖数量多 , 且
12
1 0 一 高盐浓度组中盐浓度组ƒ雄侧女幸、布„裸冬裁
4 盛 8 8 1 75
峨态氮浓度 (二盯幻
硝酸按对杜 鹃离体培养的影响
较长 , 但太纤细 , 嫩梢无实用价值。
3
. 杜鹃 就不同硝酸铰处理对杜鹃嫩 梢
增殖的影响 ( 图 1 )得到 , 其增殖的嫩梢数随着
按态氮含量的下降而显著地增加。 并且 , 在三
组总盐分浓度处理中 , 低浓度组的培养体增殖
率最高 , 这表明杜鹃嫩梢增殖不适宜高浓度盐
分的培养基。 另外 , 高浓度的按态氮也对杜鹃
培养体产生了毒害作用 , 对嫩梢增殖诱导效应
极差 , 此结果与杉木很相似 。
综合不同硝酸按浓度处理对杉木 、 瑞香和杜鹃离体培养的效果 I“} , 表明木本植物离体培
养时对不同形态氮素的同化利用能力不同。 如只供给硝态氮得到 的增殖效果好 , 供给低浓度
钱态氮对增殖有促进作用 ; 供给高浓度钱态氮则无增殖效果 , 同时供给硝态氮和低浓度的钱
态氮的增殖效果最佳 。 H a g e m a n ( 1 9 8 0) 在综述了氮素形态对植物影响方面多年来的研究后
认为 [ 7 ] , A r no n 提出的 “硝态氮和钱态氮都可以为植物的生长和生产提供足够的氮源 , 但硝
4 4 林 业 科 学 研 究 3 卷
酸盐更为安全”〔. 〕的观点仍然是对的 。 本试验在木本植物离体培养方面再次验证了这些观点。
(二 ) 硝酸钾处理对杉木 、 瑞香 、 杜鹃离体培养的影晌
在不同浓度的硝酸钾处理试验的结果(表 2 )中出现了一个值得注意的现象 , 即除硝酸钾
对照处理 (不含硝酸钾 )外 , 试验所采用的不同浓度硝酸钾处理对各培养体的增殖影响差异不
明显 , 总体生长差异也不大。 还存在一个趋势就是高浓度硝酸钾处理没有对培养体产生与硝
酸按处理那样的毒害作用 , 这说明各培养体对钾元素浓度的适应范围较广 。 其中瑞香在最高
硝酸钾浓度处理下 的生长最好 , 所增殖的嫩梢粗度适 中 , 梢条整齐 。 而杉木 、 杜鹃于同一硝
酸钾浓度下的增殖效果则差一些 。 试验还表明 , 与硝酸钱对照处理的培养体增殖效果仍不差
的结果不同 , 硝酸钾对照处理的培养体生长状况最差 (如杜鹃对照处理嫩梢增殖 少 而细 , 且
后期叶枯致死) , 这说明如不供给钾元素 , 培养体增殖及生长就受抑制 , 即钾的供给还是必需
的 。
裹 2 硝酸钾处理对杉木 、 瑞香 、
杜鹃嫩梢增殖与生长的影响
硝 橄 钾
浓 度
嫩 梢 数
(条/ 外植体)
平均嫩梢长度
(e m )
(m g / L ) 杉木 }瑞香 ’ 杜鹃 衫木 }瑞香
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 eU
4 0 00
杜 鸽
2
.
6
3
.
5
4
.
0
3
.
0
(三 ) 确酸二氮钠处理对杉木、 北典 红 杉
离体派殖的影晌
磷酸二氢钠处理的试验结果 (图 2 )极类似
于硝酸钾处理的试验结果。有一个现象很明显 ,
就是磷酸二氢钠对照处理的培养体 无 增 殖 效
果 , 杉木和北美红杉在此条件下后 期 均 趋 死
亡 , 这表示磷对杉木、 北美红杉的离体培养是
必需的。 就杉木来说 , 随着磷酸二氢钠处理浓
度的提高 , 其嫩梢增殖数也增加的趋势是相当
明显的 。 北美红杉嫩梢增殖的总体水平也是随
着磷酸二氢钠处理浓度的提高而增加的 。 这些
结果在一定程度上可说明 , 在一定的浓度范围内磷元素对培养体的增殖具有 促 进 作 用 。 反
之 , 如缺乏磷则对培养体增殖产生抑制作用 。 然袖 , 值得注意的 是 , 本 试 验 采 用 浓 度 为
10 m g /L 的磷酸二氢钠处理所诱导产生的嫩梢生 长状况最佳 , 且同步性也好 , 适于批 量生
产 。 尽管磷酸二氢钠高浓度处理所诱导的嫩梢多而长 , 但不粗壮 , 因而无实际意义 。
- · - 一 一 北美红衫 .一-一 , 侈木
_ 一户 产
/
-
_ ; } , ‘ .旦 } _ , , /侧 3卜 户产鬓: {蓄_ l / / / \/
/一一诵尹
ƒ牡侧女幸\来„银婆扳
王QO 2 0 9 4 0 0 5 0 JOO 2 0 0 4 0 0
: 、以子: F口‘ 乌·无 ( :二 g / 1) N a H : PO . 含蛋 (m 叮1 )
圈 2 确砚 二级钠处理对衫木 、 北哭红 衫橄 梢增扭
及雄梢平均长度的形响
451 期 诸葛强等 : 氮、 磷 、 钾对若干种木本植物离体培养繁殖的影响
在总结了氮 、 磷、 钾营养元素对本试验所采用的若千种木本植物离体培养繁殖影响的基
础上 , 把 MS 基本培养基中的大量元素化合物 (硝酸按 、 硝 酸 钾、 磷酸二氢钾 )浓度水平修
改为: 硝酸铰 (N H ‘N O s ) 5 5 0 m g / L , 硝酸钾 (K N 0 3) 2 0 0 0 m g / L , 磷酸二氢 钾 (K H ZPO ‘)
10 0 m g / L
。 此培养基既大大提高了试管苗的增殖率 , 又节省了培养基中大量元素的药 品 用
量 。 我们进行组培繁殖的 20 多种木本植物对这一修改了的培养基都具有广泛的适 应 性。 在
此基础上 , 我们对一些树种还通过减少繁殖步骤或简化工序来达到降低生产成本的目的。 例
如 : 杉木组培繁殖 , 将生根与驯化结合起来 , 组培方法只用于外植体的形成和增殖 , 嫩梢采
下后 , 用或者不用生长素处理 , 将其插入各种基质或预先准备好的容器内 , 再置于高湿条件
下也可以使其生根 ; 北美红杉在组培增殖率极高的基础上 , 也同样获得了成功。 用这套方法
繁殖林木 , 大大降低了其生产成本 , 这就为工广化批量生产苗木特别是一些常规繁殖困难的
树种提供了可能 rO I, 在当前更具有重大意义 。
参 考 文 献
〔1 1 B r ig g e , B . A . e t a l . , 1 9 5 3 , Pr o g r e s s o f m 生er o p r o p a g a t io n o f w o o d y p la n ts in th e U n it e d S t at e s
a n d w e st e : n C a n a d a
,
C o m b
.
P r o c
.
I 月 *
.
P l。” t P r o P
.
S o c
. ,
3 3 : 2 3 9 ~ 2 4 8
.
[ 2 〕 G e o r g e , E . F . et a l . , 1 0 5吐, P la n t P r o P a g a tio n b y t is su o e u ltu r e , E 劣e g e t‘c s L td . E o s 口e r ,
P r e ‘￡, R e a e宝n g , B e r k s h ir e , 7 0 9 .
〔s 〕 L o r e ti, F . e t a l . , 1 05 2 , M a s s p ro p a g a tio n o f fr u it t re e s in It a ly b y tiss u e e u lt u r e , p r e se n t
sta t u s a n d P er s P e e tiv e s
,
C o 仇b . P r o e . I” t . P la ”t P r o P . S o c . , 3 2 : 2 5 3 ~ 2 0 1 .
〔‘〕Z im m e r m a n , R . H . , 1 05 4 , Pr o e e e d in g s o ￡th e t h ir d T e n e ss e e s y m P o s iu m o n p la n t e e ll t is , u e
eu ltu r e : T is su e e u ltu re in fo r e s tr y a n d a g r ieu ltu r e
,
t he U n iv e r sity o f T e n e s se e
,
K n o x ? ille
,
9 ~ 1 3
。
〔5 〕D u r艺 a n , D . J . , 1 0 5一, P r o e e e d in g s o f t h e th ir d T e n e s s e e s y m p o s iu m o n Pla n t e e ll t笼ss u e
c t l亡u r e : T 丈s s u . e u lto r e 三n fo r e str y a n d a g : ie u 王tu r e , th e U n i7 e r s itv o f T e n e ss e e K n o x 甲i互le -
9 ~ 1 3
.
〔6 〕 朗国宁等 , 1 9 8 6 , 盆素营养对离体培养的北美红杉墩梢增殖的形响 , 亚林科技 , 1 9 86 , (3 ) : 27 ~ 3 0.
〔7 〕 H a g e m a n , R . H . , 1 0 9 1 , N itrifie a tio n in h ib ito r p o te n t ia l a n d Iim ita tio n s , A o er ‘c a 二 S o c l’口f助 0 1
A 夕r 0 0 0 m , 。。d 5 0 11 S o c ‘e tv o f A 用 er ‘e 。 , 1 , 50 , 6 7 7 5 , 一7 ~ 6 2 .
[ 8 〕 A r n o n , D . 1 . , 1 0 3 7 , S o fl S e‘. , 4魂: 。1 ~ 1 2 0 .
〔3 〕 H a r s a n y i, H . , 1 9 5 1 , B io te e hn o lo g y in t h e Y e a r Z 。。。 (C h a r p t e r 1 1 ) , In B io te e h n o lo g y Pr e se n t
St a tu : a n d Fu tu r e P r o sp e e t s
,
Pr o e e e d in g , C o n fe r e n e e
,
R
.
5
.
F ir st
,
In e
.
W h ite Pla n t
s , N e w
Y o r k
.
1 5
,
?一林 业 科 学 研 究
EFFE CT S OF NIT R OG E N
,
PHOSPHOR US AND
PO TASSIUM O N T HE PR O PAG AT 10 N IN
V !T R O OF SE V E R AL W 0 0 D Y PLAN T S
Z h u g e Qia n g Qu e G u o n in g
(T he R e s e a r c h I o s t‘tu te o j S u b tr o P ‘c a l F o o e s rr , C A F )
A b st r a e t T h is re Po r t re e o m m e n d e d a r e v is e d M S ba sa l m e d iu m (m a e r o
-
e lem en ts w o r e m o d ifie d a s fo llow s : N H
一
N O
。 5 5 0 m g / L
,
K N O
:
2 0 0 0 m g / L
,
K H
:
PO
-
1 0 0 m g / L
,
w h ie h 15 s u ita b le fo r t is u e e u ltu re o f w o od y Pla n t s
,
b y s t u d yin g
e ffee tg o f t h re e m ajo r n u tr ie n t e lem e n ts (n it rog e n
,
po ta ss iu m a n d Phos Ph o ru s )
o n t h e Pr o Pa邵t io n in v it ro o f s e v e ra l w o d y P la n ts (C u 。。fn g入a 沉fa la ”c o o la 才a
(La m b
.
) H o o k
. ,
S 亡g “o ia s e从p e r v i, e n s (La m b . ) L in d l . , e te . ) . B a se d o n th e d a ta
o f th e res e a reh es
, th e PO s sib ility in m as Pro Pa g a t io n in v it ro o f w o o d y P la n ts
in Pa r tie u la r th o se w ith d iffie u lty fo r e o n v e n t io n a l Pro Pa邪t io n a n d so m e
e ffe e t iv e m e a s u r es fo r in e rea se o f Pro d u e tiv ity a n d d ec reas e o f Pr o d u e tio n e o s t
w e r e d ise u s e d
.
K e y w o r d s n itro卯n ; Ph o sPh o r u s : Po ta s s iu m : w o o d y Pla n ts : Pr o Pa邪t io n
in v it ro
石梓栽培技术研究成果达到国内领先水平
为了发展和利用石梓这一珍贵树种资源 , 1 9 7 6年农林部下达“优 良、速生珍贵用材树种调
查和栽培技术 ”研究课题 , 石梓为其中之一 。 19 8。年林业部把石梓速生丰产栽培技术研究列入
重大课题 , 由中国林科院热带林业研究所和大青山实验局共同负责进行专项研究 , 取得了可
喜的成果 。 种子贮藏期延长至 1 年 , 发芽率仍保持 8 % , 种子催芽技术获得了成功 , 提出了
整地方式 、 低 切干 苗和容器小苗栽培方法 、 造林密度、 抚育间伐期及间伐强度 , 为培育石梓
丰产林 , 提出 一J’可行的技术措施 。 7 年生的石梓林 , 平均年生长量每公顷为 26 . 0一 2 9 . 7 m , 。
受林业部的委托 , 中国林科院于 1 9 8 9年底对该项成果进行书面鉴定 , 专家们认为 , 经过 10 多
年的培育试验 , 玲与生产 一单位结合 , 营造 3 0 0 0多亩中间试验林 , 整理出系统的研究资料 , 这
对我国热带 、 南亚热带地 区发展石梓这一树种提供了科学依据 , 并作出显著的成效 , 研究成
果达到国内领先水平 。
(中国林业科学研究院 吴金坤 )