紅葉石楠液體間歇浸沒培養的初步探索

許建民　王永平

摘要：采用間歇浸沒培養裝置對紅葉石楠進行組培快繁研究，結果表明：在液體間歇浸沒培養下，紅葉石楠的株高、地上部鮮重和干重都比固體培養的高；液體間歇浸沒培養下的紅葉石楠積累的生物量接近傳統固體培養的3倍；液體間歇浸沒培養下紅葉石楠的葉片水勢比固體培養的低，但沒有玻璃化現象發生；液體間歇浸沒培養下，紅葉石楠的繼代和生根過程合二為一，因此可以縮短培養時間；在液體間歇浸沒培養下，紅葉石楠的氣孔面積是固體培養下的3.2倍，氣孔頻度是固體培養的1.7倍。綜合研究結果，間歇浸沒培養方式相對于傳統的固體培養在各項生理指標上均表現較好，可用于大規模培養紅葉石楠。

關鍵詞：紅葉石楠；間歇浸沒生物反應器；植物組織培養；組培苗；工廠化生產

中圖分類號： Q813.1+2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0063-03

收稿日期：2013-08-05

項目資助：江蘇省科技支撐計劃（編號：BE2011349）；江蘇省鎮江市科技支撐計劃（編號：NY2010023）。

作者簡介：許建民（1981—），男，甘肅張掖人，博士研究生，講師，研究方向為設施作物的生理生態。E-mail：cauee@163.com。

通信作者：王永平，男，江蘇宜興人，教授，研究方向園藝植物育種，Tel：（0511）87291229；E-mail：wyp1961@126.com。紅葉石楠（Photinia frasery）是光葉石楠（P. glabra） 和石楠（P. serrulata）的雜交種，屬于薔薇科石楠屬常綠闊葉小喬木或多枝叢生灌木，因其新梢和嫩葉鮮紅而得名。紅葉石楠生長速度快，且萌芽性強、耐修剪，可以根據園林需要栽培成不同的樹形，因而在園林綠化上的用途廣泛[1-2]。目前紅葉石楠的繁殖多采用扦插繁殖，但隨著扦插代數增加，其葉色會變淡、變暗，且葉色不整齊，從而降低了其品質[3-4]。利用植物組織培養技術可大規模生產優質種苗，大大提高商品的產量及質量，但傳統的培養方式程序多、苗木成本高，且隨著繼代次數的增加，增殖系數降低，在工廠化生產方面的應用仍較少。間歇浸沒培養是在液體培養的基礎上發展的新型組培方式，主要依靠外在動力實現液體培養基的間歇式供給，間歇液體培養過程中的培養基物質交換速度快，植物組織產生的代謝物質不易在組織塊周圍積累，因此植物組織在液體培養基中的生長速度大于固體培養基，特別是在易發生褐變的花卉培養上效果明顯。國外對液體間歇浸沒培養的研究和應用較多，主要集中于玉簪[5]、芭蕉[6]、馬鈴薯[7]等經濟作物；國內有人對辰星草[8]、甘蔗[9]、馬鈴薯[10]、三葉半夏[11]等植物進行過初步研究，但關于紅葉石楠的液體間歇浸沒培養尚未見報道。本研究將利用液體間歇浸沒培養技術開展對紅葉石楠生長的研究，并對比傳統的固體培養技術和液體間歇浸沒培養技術在生長指標上的優劣，以期為紅葉石楠的大規模工廠化生產提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為紅葉石楠組培苗——紅羅賓（Photinia fraseri “Red Robin”），由江蘇農林職業技術學院組培室提供。

1.2試驗方法

選取在傳統固體培養條件下生長一致的紅葉石楠組培苗，分別接種至液體間歇浸沒培養容器和傳統固體培養容器內。在固體培養過程中，取300 mL的組培瓶作為培養容器，每個組培瓶中接種3株組培苗。液體培養基配方為：MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA。根據預試驗結果設置培養的浸沒頻率為1 min/6 h；培養時間為45 d；培養室溫度為（25±2） ℃，光照時間為12 h/d，光照強度為 70 μmol/（m2·s）。每種培養方式設5個重復。

1.3測定項目及方法

1.3.1測定項目在上述條件下培養45 d后測定組培苗的株高、莖粗、葉長、葉寬、葉面積、根長、根莖的干鮮重、根系活力、葉綠素含量、葉片水勢、氣孔特性參數（氣孔長度、氣孔寬度、氣孔開度、氣孔密度）等參數。

1.3.2測定方法株高、葉長、葉寬、根長采用直尺測量，莖粗用游標卡尺測定，葉面積用Photoshop圖像處理法獲得，根莖鮮重用電子天平稱量，根系活力用TTC法測定，葉綠素含量采用舒展等的方法[12]，葉片水勢用WP4C露點水勢儀測定，組培瓶內的濕度用濕度傳感器測定。

3討論

間歇浸沒培養能降低生產成本，縮短培養時間，主要是由于間歇浸沒培養使得植物根部與營養液充分接觸，而且氧氣的交換也較充足[13]。Yan等研究表明，在液體間歇浸沒培養下羅漢果的增殖率、株高、根的干鮮重和生物量等各項指標均優于固體培養和液體培養，間歇浸沒培養還可以抑制愈傷組織的生長[14]。Jova等研究表明，采用液體間歇浸沒培養可以使得甘薯試管薯的質量大于3g，遠遠高于固體培養的對照組[15]。本試驗結果顯示，紅葉石楠在液體間歇浸沒培養下的株高、地上部干鮮重、葉綠素總量等指標均優于傳統的固體培養；此外在固體培養條件下，紅葉石楠的繼代和生根是2個相對獨立的過程，而在液體培養下的紅葉石楠除了莖的生長優于固體培養外，還可直接在繼代培養過程中生根，這與Yan等的研究結果[14]基本一致。總體看來，間歇浸沒培養可以在同樣的條件下得到更多更優質的組培苗，而且可以縮短組培生產時間，從而相應減少組培苗的培育成本。

水勢是表示植物水分狀況或水分虧缺程度的一個直接指標，在植物各部位的水勢中，葉片水勢是反映植物體內水分虧缺最靈敏的生理指標， 反映了植物各種生理活動受環境水分

條件的制約程度。本研究中2種培養條件下紅葉石楠葉片水勢不同，固體培養的葉片水勢高于液體間歇浸沒培養的。Hahn等研究發現，固體培養下菊花的葉片水勢要高于液體間歇浸沒培養的[16]。本試驗中液體間歇浸沒培養下的紅葉石楠葉片水勢比傳統固體培養的低，為-1.00 MPa，與Hahn等的結果[16]一致；雖然液體間歇培養下的水勢較低，但液體間歇浸沒培養下的地上部含水率為75.43%，低于固體培養的77.98%，表明液體間歇浸沒培養沒有使植株產生玻璃化現象。徐志剛的研究表明：相對濕度為50%～65%較適合荔蒲芋組培苗生根階段培養的需要，其次是75%～80%的相對濕度[17]；本研究中液體間歇培養瓶內、固體培養瓶內的濕度分別為83%、65%，恰好在這2個范圍之內，說明液體間歇浸沒培養條件下瓶內的濕度是適合植物生長的濕度。

氣孔作為植物與外界環境進行氣體交換（主要是二氧化碳和水蒸氣）的重要通道，在調節植物光合作用、蒸騰作用以及水分利用中扮演著至關重要的角色。植物通過蒸騰散失的水分中有90%以上是通過氣孔散失的，植物通過改變氣孔數目和開閉程度而調節葉片的蒸騰速率和水勢。當葉片水勢降至某一閾值時會引起氣孔關閉，而氣孔關閉反過來又會減少水分散失并有助于葉片水勢恢復。本試驗中液體間歇浸沒培養和傳統固體培養相比容器內濕度不同，液體間歇浸沒培養的環境濕度大于傳統固體培養，受此影響，液體間歇浸沒培養下氣孔開度較大，氣孔面積也較大，氣孔頻度也最大。左應梅等對木薯的盆栽試驗研究表明，空氣相對濕度與氣孔導度之間呈極顯著正相關，當土壤相對含水量較低時，土壤相對含水量是影響氣孔導度的主導因子[18]。考慮到植物進行光合作用和干物質積累所需要的二氧化碳也是通過氣孔而獲得，而在組培生產過程中，培養容器內氣體成分復雜，因此影響液體間歇浸沒培養下氣孔開閉的主要因素是容器內濕度還是其他因素還需要進一步研究。

參考文獻：

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