全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2003) 04-0320-04
微孔草扩繁和栽培技术研究
王 钦1, 连荣芳2, 王梅春2, 安海梅3, 郭朝霞4
( 1.兰州大学草地农业科技学院, 兰州 730020; 2.甘肃省定西地区旱农中心, 甘肃 定西 743000;
3. 青海省海北州农科所, 青海 西海镇 810200; 4. 甘肃岷洲实业股份有限公司, 甘肃 岷县 748400)
摘要: 研究并确定微孔草茎尖是组织培养的最佳部位, 细胞分裂素( 6-BA )最适浓度是 3 mg/ L。经初代培养、
继代扩繁、温室育苗等阶段形成的块根,供大田栽培,生产种子扩大繁殖。育苗区的种植密度是 200 株/ m2 ,
收种区 25株/ m2。同时制定/ 三区0和/ 四区0轮作方案及播前土壤处理方法, 有效地控制杂草危害, 提高了种
子生产量。
关键词: 微孔草; 组培扩繁; 块根移栽; 轮作
中图分类号: S543 文献标识码: A
Study on the Technique of Plant Microula Bench
WANG Qin1 , L IAN Rong- fang2, WANG Me-i chun2, AN Ha-i mei3, GUO Zhao-x ia4
( 1. College o f G rassland and Agricultural Science and Technology, Lanzhou University , L anzhou,
Gansu Province 730020, China; 2. Center of Drvy Farming of Dinxi, Gansu Province 743000, China;
3. Agriculture Institute of Haibei Prefecture, Haixi Tow nship, Q inghai Province 810200, China;
4. Industr y and T rading Company ( LTD. ) o f M inzhou, M inxian, Gansu Province 748400, China)
Abstracts: The study ascertains that the t issue of the t ip of a Microula bench plant is best for its quick regenera-
t ion and that the concentrat ion of the M S basic medium w ith dif ferent plant hormones should be 6-Bais 3 mg / L.
After the f irst generation culture and the successive mult iplication, the M icroula bench grass w as planted in the
soil to grow root tubers. The study show s that based on the nutriment for grow th and reproduct ion, the density
of M icroula bench plants in the nursery plot should be 200 plants/ m2, and in the seed-collection plot 25 plants/
m2. Using a thousand grams of M icroula bench seed to calculate the plant density in a piece of land, it is 200
plants/ m
2
for the nursery plot , and 25 plants/ m
2
for the seed collect ing plot. M oreover, the actual seed grains
for the seed collecting plot and the addit ional seeds needed based on the dif ferent ecolog ical conditions have also
been calculated. To prevent rank grasses grow ing in the plots, direct sow ing and crop rotation of seedling nurs-
ing, seed collection and root tuber planting w ere adopted. Sat isfactory results w ere also achieved by using four
plots for crop rotat ion.
Key words: Microula bench; T issue culture; Root tuber t ransplant; Rotation
微孔草 [ Micr oula sikkimensis ( C. b. Clarke )
Hemsl]是紫草科微孔草属二年生草本植物[ 1, 2] , 主
要分布在青藏高原东缘地区的高山草甸、林地及灌
丛,它是原生植被遭到破坏后形成的次生裸地或次
生植被中的生态适宜种,常侵入农田危害作物生长。
随着植被的顺向演替而衰竭,在使用除草剂的过程
中被抑制,现已处在濒危状态。微孔草在越冬后由
根颈长出枝条和叶片, 开花结实, 有效地保持其种
收稿日期: 2002-11-26; 修回日期: 2003- 07-31
基金项目:国家自然科学基金重点项目( 39630250) ;甘肃省攻关项目( GK-971- 2-34A)
作者简介:王钦( 1936- ) ,男,甘肃省定西县人,研究员,研究方向为草地农业
第 11 卷 第 4 期
Vol. 11 No. 4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SIN ICA
2003 年 12 月
Dec. 2003
质资源[ 3]。
近年来的研究发现, 微孔草种子油中富含 C-亚
麻酸、A-亚麻酸及亚油酸等不饱和脂肪酸[ 4~ 6] ,可明
显降低血清胆固醇、甘油三脂及血清丙二醛的含量,
提高血清高密度脂蛋白胆固醇与总胆固醇的比值,
具有防止血脂沉积、动脉粥样硬化、维持生物膜和血
管内膜结构完整以及降低高脂血症等功能[ 7、8]。种
子中含有 18种氨基酸,其中人体必需氨基酸含量达
39. 74%;矿物营养元素极其丰富[ 9] ;饼渣中的粗蛋
白质含量达 23. 96% ; 秸秆粗蛋白质含量 10. 37% ,
干物质消化率 65. 69%, 粗能 14. 59 MJ/ kg。具有营
养保健、药用和饲用价值。为综合利用微孔草资源,
首要的问题是扩大栽培面积, 提高产草量,把资源优
势转化为生产优势, 达到优质高效生产的目的。
1 材料与方法
1. 1 微孔草种子于 1999 年 9 月采自甘肃省天祝
县、玛曲县和青海省门源县、刚察县天然植物种源,
采集地区海拔 2707~ 3471 m, 年降水量 377~ 615
mm,年均气温 0~ 2 e , 极端最高气温 23~ 27 e , 0 e 年积温 1225~ 1422 e 。
1. 2 组培材料是 2000和 2001年 10月分别采自甘
肃省玛曲县和青海省门源县天然微孔草块根以及在
温室生长发育的叶片和茎尖。温室栽培土: pH 7.
1,有机质含量 5. 6%, 环境温度 15~ 23 e 。
1. 3 组织培养
按植物组织培养技术步骤和方法[ 10]进行。取
天然微孔草块根、温室微孔草叶片和茎尖外植体, 除
去泥土,洗净后冲洗 30 min, 沥干水, 在超净工作台
上先用 70%乙醇浸泡 30 s, 再用 0. 15%升汞浸泡 6
min,以无菌水冲洗 4~ 5次后,用解剖刀分别切取 2
mm 厚的块根、3 @ 3 mm 叶片和 0. 2~ 0. 3 mm 茎
尖,分别接种到 MS、MS+ 0. 2 BA 和 MS+ 0. 2 BA
+ 0. 2 NAA 3 种培养基上, 在 pH5. 8, 温度 18 ~
25 e ,每天光照 12 h, 光照度 2000 LX 的环境条件
下诱导培养。实验采用单因子设计(表 1)研究 BA
对愈伤组织外植体(茎尖)的适宜浓度, 使其发生腋
芽,而成丛生芽; 再转入( 1/ 2MS + 1BA1. 0 mg/ L +
蔗糖 2. 0%+ 琼脂 0. 7% )生根培养基诱导生根或直
接栽培于温室生根培养扩繁。每次试验重复 10次。
1. 4 育苗扩繁
采用温室(冬季)与大田(生长季)相结合的方法
生产块根,供种子扩繁。
1. 5 轮作灭草
采用三区和四区 (表 2、3)轮作制, 面积各 0. 3
hm2。
表 1 微孔草茎尖培养法
Table 1 The method of t issue culture
for Micr oula sikk imensis
培养基
Cultured
medium
重复次数
Repet it ion
MS
mg/ L
6-BA
mg/L
NAA
%
白糖
Sugar
%
琼脂
Arage
%
初代 A 1 10 1 1. 0 0. 2 3. 0 0. 6
培养 B1 10 1 3. 0 0. 2 3. 0 0. 6
Init ial
stage
culture
C1 10 1 6. 0 0. 2 3. 0 0. 6
继代 A 2 10 1 - - 3. 0 0. 6
培养 B2 10 1/ 2 - - 3. 0 0. 6
Continue
culture
C2 10 1/ 2 - 0. 5 3. 0 0. 6
表 2 三区轮作
T able 2 Three plots for crop r otation
年度
Year
区号
No. of plot
第 1年
1st year
1 2 3
第 2年
2nd years
2 3 1
第 3年
3rd years
3 1 2
注:前茬为麦类作物或油菜。1. 油菜 ( Rape)、2. 微孔草 ( Mi-
croula sikkimenst s)、3.大麦或青稞( Barley or h ighlan d barley)
表 3 四区轮作
Table 3 Four plots for crop rotation
年度
Year
区号
No. of plot
第 1年
1st year
1 2 3 4
第 2年
2nd years
1 2 4 3
第 3年
3rd years
3 4 1 2
第 4年
4rd years
4 3 1 2
注:前茬为麦类作物或油菜。1、2.微孔草 ( Microu la sikkimenst s)、3.
大麦或青稞( Barley or highlan d barley)、4.油菜( Rape)
322 草 地 学 报 第 11卷
1. 5. 1 在油菜区每公顷用禾草克 1. 5 kg 或盖草能
750 mL, 兑水 300 kg,在杂草 3~ 5 叶期进行茎叶喷
雾处理。
1. 5. 2 在青稞或大麦区于上年土壤结冻期每公顷
用40%野麦畏乳油 2. 25 L, 兑水 300 kg, 混匀后喷
洒地面立即旋耕混土,防除野燕麦。翌春在作物3~
5叶期每公顷用 2. 4-滴丁酯 1. 125 L, 兑水 450 kg
或二甲 4氯钠水剂 3. 75 L,兑水 450 kg 喷雾, 防除
双子叶杂草。
1. 5. 3 在微孔草区每公顷用 48% 氟乐灵乳剂
3. 75 L,兑水 300 kg, 地面喷雾后及时耙地混土, 进
行播前土壤处理, 灭除杂草。在连续 4 年( 1998~
2001)试验中,有效地控制了杂草。
2 结果与分析
经实验室组培、温室育苗和大田生产等环节已
获得批量种子, 年产量达 225~ 300 kg/ hm2。
2. 1 组培扩繁
2. 1. 1 微孔草外植体于冬季培养,在无菌操作下接
种和无菌条件下扩繁, 使培养物保持其固有的形态
特征、细胞结构、化学成份和遗传性状, 特别是保持
其固有的药效和功能。在研究中, 首先切取块根、叶
片和茎尖等不同部位外植体, 在无菌条件下, 补给营
养物质和激素培养。研究结果表明,块根和叶片均
未产生愈伤组织,只有从茎尖愈伤组织中的腋芽萌
动和有效节上能生长发育, 从而选择茎尖为最适宜
的培养部位。然后, 在所提供的 MS培养基,在温度
18~ 25 e ,光照 12 h, 光照度 2000 LX的小气候环
境诸因素不变条件下,促进细胞分裂和分化, 延迟组
织衰老,增强蛋白质合成, 抑制顶端优势, 促进侧芽
生长的细胞分裂素( 6-BA)的浓度( 1. 3. 6. mg / L) ,使
培养材料繁殖生产。由于培养期间的细胞分裂素浓
度不同,产生腋芽的有效节数和天数各异。结果表
明(表 4) , 微孔草茎尖在三个浓度的细胞分裂素上
都能够正常生长,并产生有效节。
2. 1. 2 在培养的 30 d 中, B1 所产生的有效节数最
多,比 A1 多 1. 78 倍, 比 C1 多 13. 58倍, 其中 B1 在
第 7 d长出第 1个有效节, 第 10 d有效节只占总节
数的 6. 86% , 15 d 为 14. 29%, 20 d 14. 29%, 25 d
28. 57%, 30 d 36. 00% ,可见, 20~ 25 d 之间节数呈
几何级数增加; A1 在第 16 d长出第 1 个有效节, 第
20 d有效节占总节数的 20. 63%, 25 d占 39. 68% ,
30 d 39. 68%,其分化生长速度较 B1 迟缓, 在第 25
~ 30 d则是出现有效节较多的时段; C1 在第 27 d生
长出第 1个有效节,其分化生长速度最缓慢。由此
可见,在茎尖初代培养中, 用细胞分裂素( 6-BA) 3
mg/ L 的浓度最佳。
表 4 茎尖愈伤组织产生的有效节数*
Table 4 Effective knot number of
tissue culture broductive for stalk point
培养基
Cultured
medium
7 d 10 d 15 d 16 d 20 d 25 d 27 d 30 d
A 1 0 0 0 1 1 2 2 2
B1 1 1 2 2 2 4 4 5
C1 0 0 0 0 0 0 1 1
* (引自:连荣芳、王梅春、王钦 2001~ 2002年测定资料)
2. 1. 3 将茎尖初代培养的芽, 继续培养, 使其产生
腋芽, 而成丛生芽, 从而加快试管苗的增殖。此后,
将丛生芽移入生根培养基( 1/ 2MS+ 1BA 1. 0 mg/ L
+ 蔗糖 2. 0% + 琼脂 0. 7%)诱导生根, 也可直接栽
培于有机质含量较高的森林土或草甸土长大成苗,
使幼根发育成膨大的块根,春季将块根栽培于大田
当年即可生产种子。
2. 2 育苗移栽
2. 2. 1 在自然繁殖的情况下,种子从萌发到块根形
成期间占用当地整个生长季 ( 120 d 左右) , 翌年由
越冬块根长出新芽, 发育成新的植株,并开花结实。
但因 2年只收获 1次种子, 且种子产量每公顷仅 96
kg,年均 48 kg,从而增加生产成本。研究并建立以
组培苗在温室生产块根,春季移栽于大田,当年可收
获种子 204 kg/ hm2,且能每年收获,使生长周期从 2
年缩短至 1年,加速了种子生产进程,使单位面积种
子生产量增加 3. 25倍。
2. 2. 2 在种源不足的情况下,用组培苗或种子直播
在温室(冬季)生产块根是快速繁殖的有效方法。依
据微孔草幼苗期所需营养面积确定种植密度。据测
定,在生长第一年叶长 4~ 12 cm , 叶宽0. 7~ 4. 4
cm ,单株具有 3~ 4 片叶, 在叶面积指数3. 2的情况
下,单株营养面积为 50 cm2, 即适宜的种植密度是
200株/ m2。据此,将组培苗或种子种植在有机质含
量高的土壤,使其形成块根,待翌春移栽于大田生产
种子。
以种子直播大田, 建立块根生产基地,即第 1年
春季以上述密度生产块根, 翌春以 1B8 的比例移栽
于大田生产种子。用直播法建植块根基地的有效种
323第 4期 王 钦等:微孔草扩繁和栽培技术研究
子用量是 199. 95 万粒/ hm2, 并使每粒种子均匀撒
落,发育成植株, 才能达到块根生产所需的种植密
度,依据该密度和种子千粒重( 1. 5 g )进而计算播种
量[ 11]。
2. 3 轮作灭草
2. 3. 1 微孔草生产地区的草害严重,致使种子产量
下降 50%左右。且微孔草为药剂敏感性植物, 因而
不能使用化学除草剂灭除杂草。在这种情况下, 笔
者研究并提出以一部分土地种植麦类或油菜作物,
而另一部分土地种植微孔草, 实行定期轮换种植的
农作制[ 12]。轮作制可因建植微孔草收种区的方法
不同而异,即以块根建植的收种区,因其在田间只生
长1年,而采用三区轮作制;用种子直播的收种区,
因其在田间生长 2年,可用四区轮作制。
2. 3. 2 轮作地段用化学除草剂进行土壤处理或茎
叶处理杀死杂草,减轻危害。研究结果表明, 大麦或
青稞区,用 2. 4-滴丁酯或 2甲 4氮防除阔叶杂草; 用
燕麦畏防除野燕麦;以野燕麦为主兼有阔叶杂草时
可用燕麦畏混用 2. 4-滴丁酯防除。油菜区用禾草
克、盖草能等减少禾本科杂草的危害,并可减少杂草
种子来源。微孔草区用 48%氟乐灵 250 mL, 兑水
20 kg 喷雾地面,要边喷边耙, 耙地方式以对角线交
叉为宜。该药见效快,持续期长, 对作物安全, 是理
想的除草剂,施药后 10~ 15 d即可种植。大麦青稞
区依据杂草种类采用不同的药剂和方法除草, 其防
除效果达 87. 6%~ 91. 7%。但因杂草种类繁多, 生
育期不一,以及浸入种等因素而使之持续发生,且化
学除草并非唯一措施。在轮作中可用不同耕作方式
对不同生育期的杂草进行灭除, 此外还要进行人工
拔草,但须坚持不懈,才能控制高海拔地区杂草的危
害,保证作物和微孔草持续生产。
3 结论
3. 1 以微孔草块根、叶片、茎尖等不同部位外植体
的组织培养结果表明, 块根和叶片均未能产生愈伤
组织, 只有从茎尖愈伤组织培养中腋芽萌动和有效
节生长发育,因而选择并确定茎尖为适宜的培养部
位。通过单因子实验方案选出促进侧芽生长的细胞
分裂素 6-BA最佳浓度是 3 mg/ L , 在所提供的 MS
培养基在温度18~ 25 e 、光照12 h, 光照度 2000 LX
的小气候条件下分化和生长,并不断产生腋芽, 进而
继代培养,不断扩繁,再经生根培养、试管苗移栽育
苗,使其形成块根,供大田栽培生产种子。
3. 2 研究并提出由微孔草生长和生产所需营养面
积确定种植密度, 并依据种子千粒重将用种粒数表
示的密度换算成重量单位,用称量法计算播种量的
结果是: 育苗区的密度 200 株/ m2, 播种量 3 kg/
hm2;收种区为 25株/ m2,播种量 0. 375 kg/ hm2。并
依据种子生产计算实际用种量, 依据生境条件确定
附加种子量,具有生产实用价值。
3. 3 高原地区田间杂草危害严重,从而抑制微孔草
的生长,并造成减产,且微孔草和杂草混生,其生育
期相近。而微孔草是化学药剂敏感性植物,因而不
能使用除草剂除杂草。在这种情况下, 研究确定采
用三区和四区轮作制, 在前茬作物进行土壤处理和
茎叶处理灭除杂草的系统工程控制杂草蔓延,保证
了微孔草持续稳定生产。
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324 草 地 学 报 第 11卷