稀土對川中島白桃組織培養(yǎng)的影響研究

張秋梅

(山西省晉城市澤州縣林業(yè)局,山西晉城048000)

1 引言

稀土是稀有金屬元素的一類,它并非植物的必要元素,既不參與植物結(jié)構(gòu)組成,也不作為營養(yǎng)貯藏成分,但稀土能通過對植物生長發(fā)育一系列反應(yīng)過程的調(diào)節(jié)和影響,表現(xiàn)出類似植物激素的生理功能[1]。稀土元素對植物的生理作用有促進生根發(fā)芽,提高出苗率和移栽成活率;加快出葉速度,增加葉面積和葉綠素含量,因而能提高光合效率,增加干物質(zhì)的積累;促進根系發(fā)達,增加作物對N、P、K等營養(yǎng)元素的吸收,提高作物的營養(yǎng)水平。國內(nèi)外有關(guān)稀土元素在農(nóng)作物和園藝作物中的應(yīng)用及其對作物生長發(fā)育、生理生化效應(yīng)的研究認為,使用一定濃度的稀土元素,可以促進作物的新陳代謝活動,促進種子萌發(fā)、植株生長,利于作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和葉綠素的合成[2～4]。盡管有關(guān)稀土元素在農(nóng)作物生產(chǎn)方面的研究報道很多,但主要是在農(nóng)作物栽培方面的應(yīng)用[5～6],而將稀土元素應(yīng)用于桃組織培養(yǎng)快繁,以及對組培苗的生長發(fā)育和生理作用的相關(guān)報道還較少。因此,深入研究稀土元素與桃組織培養(yǎng)之間的相互作用和相互影響,為進一步了解稀土元素與植物之間的生理作用提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

2 材料和方法

2.1 外植體材料

本實驗選取從日本引進的“川中島白”的桃品種的1年生嫩枝的活動芽以及“川中島白”1年生枝條的冬季休眠芽作為實驗材料。采用由莖段外植體培養(yǎng)所獲得的組培苗葉片為誘導葉片愈傷組織的外植體材料。

2.2 實驗方法

2.2.1 莖段培養(yǎng)

“川中島白”組培苗培養(yǎng)在M S培養(yǎng)基上附加6-BA 0.5m g?L-1+NAA 0.1mg?L-1,在培養(yǎng)基中分別添加復合硝酸稀土(RENO3)和硝酸鑭 La(NO3)3的濃度為0、7、17、27、37 和47mg ?L-1,測定經(jīng)不同濃度復合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度處理下的“川中島白”組培苗單株鮮重、苗高和組培苗葉片的葉綠素含量。

2.2.2 葉綠素含量測定方法

稱取剪碎的新鮮樣品0.2g,加入無水乙醇-丙酮混合液(無水乙醇：丙酮=1∶1)25m L,搖勻,靜置24h。把葉綠體色素提取液倒入比色杯內(nèi),用722S可見光光度計在波長645nm和663nm下分別測定光密度,讀出數(shù)值,測量時以無水乙醇：丙酮=1∶1的混合液為空白對照。整個提取過程在低光強下進行以防止色素被破壞。

根據(jù)下面的公式計算總?cè)~綠素含量：

總?cè)~綠素含量(m g?g-1)=

其中D 663,D 645分別是波長為663nm,645nm處的光密度值。V是提取液體積(m L),W是樣品鮮重(g),計算出來的色素含量是葉片單位鮮重的含量[7～8]。

2.2.3 培養(yǎng)條件

本實驗未經(jīng)特殊說明,培養(yǎng)基均附加蔗糖30g?L-1,瓊脂7g?L-1,pH 值為5.8,培養(yǎng)基裝瓶后在121℃下濕熱滅菌20m in,培養(yǎng)溫度為25±1℃,光照強度為2 000～3 000lx,光照時間為16h/d。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理

對實驗所獲得的數(shù)據(jù),采用方差分析方法,所用統(tǒng)計分析軟件為SAS 8.2。

2.3 實驗結(jié)果與分析

2.3.1 稀土元素對“川中島白”桃莖段生長的影響

本研究選取出芽數(shù)和出芽率較高的“川中島白”組培苗,繼代培養(yǎng)在培養(yǎng)基MS+BA 0.5mg?L-1+NAA 0.1mg?L-1上,在培養(yǎng)基中分別添加不同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭。培養(yǎng)20d后,觀測經(jīng)不同濃度復合硝酸稀土和硝酸鑭處理下的“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高,結(jié)果見表1。

表1 RENO3和La(NO 3)3濃度對“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高的影響

由表1可知,在培養(yǎng)基中添加復合硝酸稀土和硝酸鑭時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高都比不添加復合硝酸稀土和硝酸鑭的對照中高;相同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭處理時,“川中島白”組培苗單株鮮重和苗高在復合硝酸稀土處理下均高于硝酸鑭處理;在復合硝酸稀土和硝酸鑭濃度為27m g?L-1時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高都比其他濃度處理時高,分別為2.33g、4.69cm和2.54g、6.59cm;方差分析結(jié)果表明,稀土元素對“川中島白”培養(yǎng)組培苗單株鮮重的影響差異顯著(F=11.91,p＜0.000 1);對單株苗高的影響差異顯著(F=12.14,p＜0.000 1)。

由以上結(jié)果可以得出,復合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度在7～27mg?L-1之間時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高隨著其濃度的升高而逐漸升高;復合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度在27～47mg?L-1之間時,“川中島白”組培苗的單株鮮重和苗高隨著其濃度的升高而逐漸降低。這表明在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭,一定濃度范圍內(nèi)(7～27m g?L-1)有利于“川中島白”組培苗的單株鮮重的增加和組培苗的生長,明顯的促進了“川中島白”組培苗莖段的生長;但當添加的復合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度＞27mg?L-1時,一定程度上抑制了植株的生長和發(fā)育,且植株生長不健壯,葉片發(fā)黃卷曲。

2.3.2 稀土元素對“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量的影響

將“川中島白”組培苗在MS培養(yǎng)基上,附加6-BA 0.5m g?L-1+NAA 0.1mg?L-1,在培養(yǎng)基中分別添加復合硝酸稀土和硝酸鑭的濃度為0、5、15、25、35、45m g?L-1。處理 25d后,測定不同濃度復合硝酸稀土和硝酸鑭處理下的“川中島白”組培苗葉片的葉綠素含量。結(jié)果見表2。

表2 RENO3和 La(NO3)3濃度對“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量的影響

實驗結(jié)果得知(表2),復合硝酸稀土和硝酸鑭處理,都是當濃度為27m g?L-1時“川中島白”葉片葉綠素含量最高,分別為3.872和4.643mg?g-1;相同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭處理下,復合硝酸稀土處理的“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量均高于硝酸鑭處理;不同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭處理時“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量均高于對照即不添加任何稀土元素。方差分析結(jié)果表明,稀土元素對“川中島白”繼代培養(yǎng)組培苗葉綠素含量的影響達顯著差異水平(F=15.67,p＜0.000 1)。

由以上結(jié)果得出,濃度范圍為7～47mg?L-1時,“川中島白”組培苗葉片葉綠素含量隨著復合硝酸稀土和硝酸鑭濃度的升高葉綠素含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;這表明在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭,一定濃度范圍內(nèi)(7～27mg?L-1)明顯的促進了“川中島白”組培苗葉片濃綠伸展,從而在一定程度上減少了“川中島白”組培苗分化生長細弱、頂芽褐變和葉片黃化的現(xiàn)象,這與任紅旭等[9]在枸杞組織培養(yǎng)研究中的結(jié)果相同。而且相同濃度條件下相比硝酸鑭處理,復合硝酸稀土處理更能提高“川中島白”組培苗葉片的葉綠素含量[10]。

3 結(jié)語

施用適當濃度的稀土元素能夠促進植物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用;稀土元素對植物的生長起一定的調(diào)節(jié)和刺激作用,是促進植物生長的有益元素;在適當濃度的稀土作用下,植物體內(nèi)的生長素、赤酶素、細胞分裂素等激素的含量有不同程度的增加。本試驗中在培養(yǎng)基中添加不同濃度的復合硝酸稀土和硝酸鑭,濃度為7～27mg?L-1時促進了“川中島白”組培苗生長,提高了葉綠素含量,在一定程度上減少了苗細弱、頂芽褐死和葉片黃化的現(xiàn)象。但濃度過高將會抑制植株的生長,降低葉綠素含量。稀土元素能通過對植物生長發(fā)育一系列反應(yīng)過程的調(diào)節(jié)和影響,表現(xiàn)出類似植物激素的生理功能[11],因此培養(yǎng)中稀土元素的種類和濃度對離體培養(yǎng)的作用應(yīng)引起重視。目前稀土元素的應(yīng)用主要是在農(nóng)作物栽培方面,而在木本果樹組織培養(yǎng)中的研究較少,今后的工作可以在已取得成果的基礎(chǔ)上不斷完善,這樣更有利于了解稀土元素與植物之間的生理作用。

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