培養(yǎng)環(huán)境對鐵皮石斛組培苗生長的影響

汪一婷，呂永平，牟豪杰，周迪江，陳 志，陳利萍，陳劍平*

（1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院病毒學(xué)與生物技術(shù)研究所，浙江杭州 310021）

培養(yǎng)環(huán)境對鐵皮石斛組培苗生長的影響

汪一婷1，2，呂永平2，牟豪杰2，周迪江2，陳 志2，陳利萍1，陳劍平2*

（1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院病毒學(xué)與生物技術(shù)研究所，浙江杭州 310021）

對影響鐵皮石斛組培苗生長的環(huán)境因子進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，光照時(shí)間是影響鐵皮石斛組培苗增殖及品質(zhì)的最大影響因子，12h·d-1為最佳的光照時(shí)間。而不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度及光照強(qiáng)度對鐵皮石斛組培苗生長的影響差異不顯著。從組培苗質(zhì)量和生產(chǎn)成本考慮，適宜的鐵皮石斛組培苗規(guī)模化生產(chǎn)的環(huán)境條件為光照時(shí)間12h·d-1，光照強(qiáng)度30μmol·m-2·s-1，培養(yǎng)溫度25℃左右。

鐵皮石斛；組織培養(yǎng)；培養(yǎng)環(huán)境

鐵皮石斛（Dendrobiumoffcinale）是我國傳統(tǒng)名貴中藥材，現(xiàn)代藥理研究證明，鐵皮石斛具有增強(qiáng)免疫力、消除腫瘤、抑制癌癥等作用，特別是對人體肺癌細(xì)胞具有極大的抑制作用，抑制率達(dá)74.7%～97.2%。據(jù)浙江省食品藥品監(jiān)督管理局資料，截至2011年，僅浙江省鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過20億元，相關(guān)人士預(yù)計(jì)，2015年全省鐵皮石斛產(chǎn)值將達(dá)到40億元。資料顯示，浙江省鐵皮石斛種植面積達(dá)867hm2，預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)1333hm2以上，按目前667m2栽培密度10萬株，優(yōu)質(zhì)種苗年需求將達(dá)200億株。

由于鐵皮石斛生境特殊、自然繁殖率低、生長緩慢等原因，鐵皮石斛的供給一直嚴(yán)重不足，因此，利用植物組織培養(yǎng)方式進(jìn)行鐵皮石斛種苗生產(chǎn)，便成為快速解決這一供需矛盾的有效途徑。

目前國內(nèi)鐵皮石斛組培方面文獻(xiàn)較多，多以基本培養(yǎng)基、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、添加物的篩選為主［1-5］，而對影響組培苗生長的其他環(huán)境因子（光照時(shí)間、培養(yǎng)溫度、光照強(qiáng)度等）研究較少。因此，本研究擬通過對影響鐵皮石斛組培苗的光照時(shí)間、培養(yǎng)溫度、光照強(qiáng)度等因子進(jìn)行研究，建立一套科學(xué)合理的鐵皮石斛組培苗培養(yǎng)環(huán)境控制體系，為進(jìn)行鐵皮石斛組培苗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1供試材料

供試材料為本實(shí)驗(yàn)室建立的鐵皮石斛組培苗，組培苗以腋芽為外植體，利用直接不定芽再生體系獲得再生苗。

取生長一致、成簇的鐵皮石斛不定芽從基部以每4株不定芽為單位分開，接種于培養(yǎng)基中，每瓶接種4叢，然后置于不同培養(yǎng)環(huán)境中培養(yǎng)。試驗(yàn)光源為飛利浦T8/36W熒光燈。

1.2 處理設(shè)置

1.2.1 光照時(shí)間對組培苗的影響

試驗(yàn)設(shè)置10，12，14，16h·d-1共4個(gè)光照時(shí)間處理，培養(yǎng)溫度為（25±1）℃，光照強(qiáng)度為30μmol·m-2·s-1，每處理3瓶，重復(fù)3次。

1.2.2 光照強(qiáng)度對組培苗的影響

試驗(yàn)設(shè)置30，40，50μmol·m-2·s-1共3個(gè)光照強(qiáng)度處理，培養(yǎng)溫度為（25±1）℃，培養(yǎng)時(shí)間為16h·d-1，每處理3瓶，重復(fù)3次。

1.2.3 培養(yǎng)溫度對組培苗的影響

試驗(yàn)設(shè)置（20±1）℃和（25±1）℃2個(gè)光照溫度處理，光照強(qiáng)度為30μmol·m-2·s-1，培養(yǎng)時(shí)間為16h·d-1，每處理3瓶，重復(fù)3次。

1.2.4 培養(yǎng)基對組培苗的影響

試驗(yàn)設(shè)置2種培養(yǎng)基處理，光照強(qiáng)度為30μmol·m-2·s-1，光照時(shí)間為10，12，16h·d-1，培養(yǎng)溫度為（25±1）℃，每處理3瓶，重復(fù)3次。M1：MS+6-BA1.0mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1+香蕉粉20g·L-1；M2：MS+6-BA 0.1mg·L-1+NAA1.0mg·L-1+香蕉粉20g·L-1。

1.3考查項(xiàng)目

培養(yǎng)3個(gè)月后，記錄不同處理下的組培苗的增殖芽數(shù)、苗高、開花率及根長指標(biāo)。隨機(jī)選取10叢組培苗，分別測量每叢不定芽數(shù)量、最長的苗高、根長，以及開花頻率（開花的芽數(shù)/總芽數(shù)），重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算及圖表繪制，采用DPS7.05進(jìn)行Duncan’s多重比較（P=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照時(shí)間

如表1所示，在不同光照時(shí)間下培養(yǎng)3個(gè)月后，光照時(shí)間為10和12h·d-1處理的培養(yǎng)材料苗高顯著高于光照時(shí)間為14和16h·d-1處理的。不定芽增殖情況則相反，光照時(shí)間14h·d-1處理的鐵皮石斛不定芽增殖數(shù)量顯著高于光照時(shí)間為10和12h·d-1處理的，其他各光照時(shí)間下培養(yǎng)材料間差異不顯著。

表1 光照時(shí)間對鐵皮石斛組培苗的影響

在光照時(shí)間為14和16h·d-1下鐵皮石斛組培苗均在瓶內(nèi)開花，開花率分別為1.67%和1.25%，在光照時(shí)間為10和12h·d-1下培養(yǎng)的鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)未見開花。鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花的情況，會(huì)不同程度降低組培苗的品質(zhì)。本試驗(yàn)中，開花組培苗不僅單株高生長低于未開花組培苗，整叢不定芽的平均高生長均明顯低于未開花組培苗，生物量嚴(yán)重降低（圖1）。

圖1 鐵皮石斛開花組培苗與未開花組培苗生長情況

2.2 光照強(qiáng)度

如表2所示，本試驗(yàn)設(shè)置的不同光照強(qiáng)度對鐵皮石斛組培苗開花率、苗高及不定芽增殖的影響差異均不顯著，因此，在鐵皮石斛組培苗規(guī)模化生產(chǎn)的時(shí)候，利用較低光照強(qiáng)度進(jìn)行培養(yǎng)，可有效降低組培苗成本。同時(shí)，組培苗瓶內(nèi)開花率結(jié)果再次表明，光照強(qiáng)度為30μmol·m-2·s-1時(shí)，鐵皮石斛平均開花率為1.25%。

表2 光照強(qiáng)度對鐵皮石斛組培苗的影響

表3 培養(yǎng)溫度對鐵皮石斛組培苗的影響

2.3 培養(yǎng)溫度

如表3所示，本試驗(yàn)設(shè)置的不同培養(yǎng)溫度對鐵皮石斛組培苗開花率、苗高及不定芽增殖的影響均不顯著，培養(yǎng)溫度為（25±1）℃時(shí)，組培苗瓶內(nèi)開花率為1.66%。與表2結(jié)果對比表明，培養(yǎng)時(shí)間均為16h·d-1時(shí)，在光照強(qiáng)度為30μmol·m-2· s-1、培養(yǎng)溫度為20℃環(huán)境中與光照強(qiáng)度為40和50 μmol·m-2·s-1、培養(yǎng)溫度為25℃環(huán)境中培養(yǎng)的材料之間的開花率、苗高及不定芽增殖的差異不顯著。

表4 培養(yǎng)基和關(guān)照時(shí)間對鐵皮石斛組培苗的影響

2.4 培養(yǎng)基

如表4所示，在相同光照時(shí)間下，不同培養(yǎng)基對鐵皮石斛組培苗開花率、苗高、不定芽數(shù)量及根長的影響差異不顯著，同時(shí)，光照時(shí)間是影響鐵皮石斛開花的關(guān)鍵因素，與表1結(jié)果相同，因此，光照時(shí)間不長于12h·d-1可有效控制鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)主要對影響鐵皮石斛組培苗生產(chǎn)的環(huán)境因子進(jìn)行研究，通過對不同光照時(shí)間進(jìn)行測試，結(jié)果顯示，光照培養(yǎng)12h·d-1不僅能夠有效抑制鐵皮石斛組培苗在瓶內(nèi)開花，而且組培苗其他形態(tài)指標(biāo)均優(yōu)于或不低于其他光照時(shí)間下培養(yǎng)的組培苗。鮑順淑等［6］通過對不同光照時(shí)間下培養(yǎng)鐵皮石斛組培苗凈光合速率、葉綠素含量、干重、多糖含量及不定芽增殖等指標(biāo)進(jìn)行測量，得出與本研究相同的結(jié)果，但該研究未對不同光照時(shí)間對鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花的影響進(jìn)行研究，而本研究發(fā)現(xiàn)，光照時(shí)間對鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花影響較大。

本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，不同培養(yǎng)基對鐵皮石斛影響差異不顯著，同樣，本研究其他結(jié)果表明，光照強(qiáng)度與培養(yǎng)溫度對鐵皮石斛組培苗的影響差異也不顯著，對于鐵皮石斛組織培養(yǎng)影響最大的環(huán)境因素是光照時(shí)間。劉世平［7］研究結(jié)果表明，鐵皮石斛組培苗生長對培養(yǎng)基選擇性不大，但培養(yǎng)環(huán)境對組培苗的影響明顯，與本研究結(jié)果相同，但其僅對培養(yǎng)溫度與濕度對鐵皮石斛組培苗的影響進(jìn)行了測試，并未對本研究所涉及到的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間進(jìn)行測試。潘梅等［8］研究也認(rèn)為在光照強(qiáng)度1500lx和2000lx環(huán)境下培養(yǎng)的鐵皮石斛組培苗差異不顯著。

田思源［9］研究結(jié)果表明，溫度25℃比20，30和35℃更有利于鐵皮石斛外植體的出芽率和生長勢的提高，但并未給出具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)，陳青青等［10］在誘導(dǎo)鐵皮石斛組培苗生根過程種得到了與之相同的結(jié)果；而潘梅等［8］研究表明，培養(yǎng)溫度為22～28℃時(shí)，鐵皮石斛組培苗無顯著差異，但均顯著優(yōu)于30℃以上的培養(yǎng)溫度，本研究結(jié)果表明，20和25℃下鐵皮石斛組培苗長勢及生根情況無差異，鑒于培養(yǎng)室生產(chǎn)成本控制，建議鐵皮石斛組培苗適宜培養(yǎng)溫度為25℃。

綜上所述，從組培苗質(zhì)量和成本考慮，本研究認(rèn)為，適宜的鐵皮石斛組培苗規(guī)模化生產(chǎn)的培養(yǎng)環(huán)境為光照時(shí)間12h·d-1，光照強(qiáng)度30μmol·m-2· s-1，培養(yǎng)溫度25℃左右。

［1］ 袁正仿，張衛(wèi)明，丁小余，等.鐵皮石斛的組織培養(yǎng)研究［J］.中國醫(yī)學(xué)生物技術(shù)應(yīng)用雜志，2002（3）：58-60.

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（責(zé)任編輯：張 韻）

S567文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0528-9017（2014）07-1021-03

文獻(xiàn)著錄格式：汪一婷，呂永平，牟豪杰，等.培養(yǎng)環(huán)境對鐵皮石斛組培苗生長的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（7）：1021-1023.

2014-03-25

農(nóng)業(yè)部引進(jìn)國際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃（2011-G31）

汪一婷（1971-），女，副研究員，從事植物組織培養(yǎng)方面研究工作。E-mail：wangyiting830@163.com。

陳劍平，研究員。E-mail：jpchen2001@126.com。