杉木組織培養(yǎng)的初步研究

摘要：杉木組培技術(shù)研究對(duì)優(yōu)化杉木品種，提高杉木生產(chǎn)力有重要意義。本文先介紹杉木的生態(tài)繁殖特性，然后詳細(xì)解析杉木組培技術(shù)要點(diǎn)，包括外植體的選擇和處理，愈傷組織、芽組織、根組織的誘導(dǎo)，最后簡(jiǎn)析了組培繁殖方法，列舉相關(guān)研究中還存在的問題。

關(guān)鍵詞：杉木；組織培養(yǎng)；繁殖技術(shù)

中圖分類號(hào)： S791.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1674-0432（2013）-18-74-2

開展杉木組織培養(yǎng)技術(shù)研究，不僅能夠降低杉木苗木成本，還能優(yōu)化杉木品種，提高杉木的生產(chǎn)力。國(guó)內(nèi)外對(duì)桉樹、楊樹等速生樹種的優(yōu)良無(wú)性系組培研究已經(jīng)取得成功，這對(duì)開展杉木組培研究會(huì)有一定借鑒作用。建立杉木優(yōu)良無(wú)性系組培繁殖體系，也是杉木造林的發(fā)展方向。

1 杉木生態(tài)繁殖特性

杉木，屬于常綠裸子植物，是我國(guó)特有的速生商品材樹種。生長(zhǎng)迅速，樹高可達(dá)30多米，胸徑可達(dá)2～3米。主要分布在年平均溫度為15℃～20℃，年降雨量在800～2000毫米之間的地區(qū)。杉木比較喜歡光照，對(duì)土壤要求也比較高，喜歡肥沃深厚疏松排水良好的土壤。

杉木傳統(tǒng)繁殖以播種為主，苗木參差不齊，育苗成本過高，隨著無(wú)性繁殖技術(shù)的引入，杉木組織培養(yǎng)克服了播種育苗的劣勢(shì)，也為后來杉木繁殖方式的革新奠定了基礎(chǔ)。

2 外植體選擇與處理

2.1 外植體的種類

杉木的種類很多，在杉木組織培養(yǎng)中，要根據(jù)不同的生長(zhǎng)環(huán)境，選擇優(yōu)良品種進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以作為培養(yǎng)的外植體還不是很多，帶芽的外植體有莖尖、頂芽、根莖連接點(diǎn)的萌蘗，還有已經(jīng)分化器官的嫩莖。單體細(xì)胞的花粉作為外植體，在一些地方也有組培成功的案例。

2.2 外植體的選擇

選擇不同的外植體進(jìn)行誘導(dǎo)，對(duì)離體快速培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)是不同的，利用莖尖和頂芽作為外植體為誘導(dǎo)時(shí)，側(cè)重于抑制主軸的發(fā)育，對(duì)原有莖葉生長(zhǎng)也有抑制作用，促進(jìn)腋芽的萌發(fā)，能夠促進(jìn)繁殖的系數(shù)。利用根莖連接點(diǎn)的萌蘗為外植體，因?yàn)槊忍Y芽具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)能力，利于扎根。

在外植體的選擇時(shí)，還要注意杉木個(gè)體不同年齡、不同生理狀態(tài)和不同采集時(shí)間。因?yàn)樯寄旧L(zhǎng)階段生長(zhǎng)旺盛程度和年齡成正比，而在生殖階段，它們的繁殖能力卻與年齡成反比。所以，在外植體采集時(shí)，不能過分追求各項(xiàng)性狀成熟度而造成繁殖能力的缺失，這也會(huì)給組織培養(yǎng)帶來一定難度。一般情況下，要選擇外植體的杉木年齡應(yīng)該在5～10年之間，既保證了各項(xiàng)性狀的成熟度，又有較強(qiáng)的繁殖能力，確保組織培養(yǎng)的高質(zhì)量。

選擇外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)，還要注意時(shí)間的選擇，這對(duì)培養(yǎng)的成功與否也有很大的影響，一般選擇夏秋季節(jié)進(jìn)行，要盡量避開冬春季節(jié)。

2.3 外植體的處理

外植體采集回來后，要進(jìn)行相關(guān)處理，可以剪去全部針葉，然后再剪切成2厘米左右的帶芽莖段。這些外植體帶有各種細(xì)菌，還要進(jìn)行相關(guān)清洗和消毒殺菌?？梢杂孟礉嵕礈?，然后用75%酒精和0.1%HgCl2進(jìn)行滅菌。

3 杉木組織培養(yǎng)方法研究

早期的杉木組織培養(yǎng)主要是對(duì)培養(yǎng)基和其激素水平進(jìn)行探究，隨著研究的不斷深入，逐漸轉(zhuǎn)移到各種激素的不同濃度配比關(guān)系對(duì)組織培養(yǎng)誘導(dǎo)、增殖、復(fù)壯等機(jī)理的研究方面。

3.1 愈傷組織的誘導(dǎo)

杉木外植體在脫離母株之后，通常情況下要形成一定的愈傷組織，然后才能形成芽和根。適于誘導(dǎo)杉木外植體形成愈傷組織的培養(yǎng)基有很多，其中應(yīng)用最為普遍的是1/2MS復(fù)配BA0.5 毫克/升，再加上2，4-D0.5～2.0 毫克/升。通過這個(gè)復(fù)配的培養(yǎng)基誘導(dǎo)杉木莖尖、頂芽和莖段，所產(chǎn)生的愈傷效果最好。在培養(yǎng)基中，2，4-D的濃度是一個(gè)重要因子。因?yàn)?，4-D能夠引起脫分化和未組織化細(xì)胞的生長(zhǎng)，在2，4-D含量較低的情況下，可以形成的愈傷組織大小適當(dāng)。相反，在2，4-D濃度較高時(shí)，培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織就會(huì)膨大突起，抑制了莖芽的誘導(dǎo)生長(zhǎng)。

與此同時(shí)，愈傷組織的誘導(dǎo)培養(yǎng)還適合在黑暗的環(huán)境中進(jìn)行，所以，在進(jìn)行愈傷組織培養(yǎng)時(shí)，要盡量選擇黑暗的環(huán)境。

3.2 芽組織的誘導(dǎo)

在杉木組織培養(yǎng)繁殖過程中，芽組織的誘導(dǎo)應(yīng)該是比較簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)。在MS和1/2MS培養(yǎng)基中，只要加入0.2～0.5 毫克/升的生長(zhǎng)素和0.5毫克/升的激動(dòng)素，就可以誘導(dǎo)出大批的不定芽，在生長(zhǎng)旺盛的情況下，還可以形成苗莖。這說明不同濃度的生長(zhǎng)素和激動(dòng)素的配合，對(duì)不定芽的誘導(dǎo)和苗梢生長(zhǎng)有重要影響。因?yàn)樵谡T導(dǎo)過程中，生長(zhǎng)素的作用是促進(jìn)生長(zhǎng)的，而激動(dòng)素的作用是促進(jìn)不定芽的形成和分化的，二者配合濃度直接影響芽組織培養(yǎng)的方向。濃度配合適當(dāng)，有助于促進(jìn)芽組織的生長(zhǎng)和分化。目前市面上應(yīng)用廣泛的生長(zhǎng)素有IBA、IAA、NAA等型號(hào)，都可以選用。

3.3 根組織的誘導(dǎo)

在杉木組織培養(yǎng)中，根組織的誘導(dǎo)要比芽誘導(dǎo)困難一些，誘導(dǎo)外植體生根比較不容易。在添加20克/升蔗糖的1/2MS培養(yǎng)基中，+NAA或者IBA0.25～0.5毫克/升生長(zhǎng)素，也可以采用+IBA0.5毫克/升+ IAA0.5毫克/升對(duì)苗期幼樹上的外植體進(jìn)行誘導(dǎo)，或者采用附加+NAA0.5毫克/升來誘導(dǎo)苗木上的莖段，效果也是不錯(cuò)的。通過上述實(shí)踐得出的結(jié)果可以看出，當(dāng)IBA、IAA、NAA等濃度大于1.0毫克/升時(shí)，就會(huì)形成較大的愈傷組織，分化出來的根很難和莖相連，植株成活率就比較低。而當(dāng)IBA、IAA、NAA等濃度小于0.5毫克/升時(shí)，外植體發(fā)根也比較困難。所以，生長(zhǎng)素的使用濃度應(yīng)該在0.5～1.0毫克/升之間為宜。針對(duì)壯齡杉木的莖段的根的誘導(dǎo)，需要加大生長(zhǎng)素的濃度，因?yàn)檫@類外植體難誘導(dǎo)難脫分化，IBA、IAA、NAA濃度可達(dá)2.0毫克/升。

4 建立杉木的快速繁殖體系

杉木快速繁殖方式有很多，有性繁殖則是通過種實(shí)培育實(shí)生苗，無(wú)性繁殖則是通過組織培養(yǎng)的方式，對(duì)莖芽、愈傷、嫩梢等組織進(jìn)行培養(yǎng)。從發(fā)展的眼光來看，無(wú)性繁殖將是未來林業(yè)發(fā)展的主方向。

培養(yǎng)基可以分為誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基、分化培養(yǎng)基和長(zhǎng)根培養(yǎng)基等，培養(yǎng)基調(diào)配之后，要導(dǎo)入試管中，用脫脂棉塞好，然后進(jìn)行消毒處理。接種后的培養(yǎng)基器皿，要用膠帶封口。誘導(dǎo)愈傷組織，接種后要轉(zhuǎn)入分化培養(yǎng)基中，置于光照下。如果培養(yǎng)基不適合愈傷組織生長(zhǎng)和分化，就要將愈傷組織切成小塊，轉(zhuǎn)移到新鮮的培養(yǎng)基中。

杉木經(jīng)過一系列的培養(yǎng)后形成了試管苗，將這些試管苗移植到苗床上，這樣就可以建立起優(yōu)株組培苗采穗圃，形成優(yōu)株組培苗快速繁殖體系，可以為后來造林所用了。在扦插接穗時(shí)，接穗必須從成株上采取，采集的時(shí)間最好是晴天的早上，選擇生長(zhǎng)期5年以上枝條，木化一定要充分。采用組培技術(shù)育苗能夠保持常規(guī)組培苗的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然有很好的發(fā)展空間。

5 杉木組培研究中存在的問題與思考

組培技術(shù)毋庸置疑，但現(xiàn)在的組培技術(shù)設(shè)備還比較落后，特別是試管苗組培成本比常規(guī)育苗成本還要高，不利于工廠化育苗的推廣。如何在技術(shù)和設(shè)備上進(jìn)行革新簡(jiǎn)化，有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

杉木組培研究還比較落后，缺少?gòu)?qiáng)有力的科技支撐，僅憑經(jīng)驗(yàn)辦事當(dāng)然會(huì)存在許多短板。對(duì)杉木器官和胚狀體發(fā)生機(jī)理還需要做進(jìn)一步的探討，盡量減少研究中的盲目性。

在激素平衡問題上還需要細(xì)化研究和探索。因?yàn)樵纪庵搀w在植株的不同部位所受到的遺傳內(nèi)在因素影響有差異，內(nèi)含激素水平當(dāng)然就不均衡，導(dǎo)致誘導(dǎo)效果出現(xiàn)差異，如何確定最佳激素水平，提高繁殖系數(shù)降低誘導(dǎo)成本，也是需要認(rèn)真對(duì)待的問題。

6 結(jié)語(yǔ)

杉木組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到杉木的繁殖過程之中，這對(duì)杉木品種改良、降低苗木培養(yǎng)成本，都有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。雖然杉木組織培養(yǎng)中還存在一些技術(shù)難題，但隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)等方面新成就的互相滲透，杉木組織培養(yǎng)發(fā)展前景值得期待。

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作者簡(jiǎn)介：肖建軍，男，廣西融安人，就職于廣西融安縣西山林場(chǎng)，研究方向：營(yíng)林技術(shù)、良種杉苗培育。