柱型蘋果在生根培養中的組培特性研究

劉國娟，劉殿紅，王 闖，劉 敏，徐 寧

(聊城職業技術學院，山東聊城 252000)

柱型蘋果在生根培養中的組培特性研究

劉國娟，劉殿紅，王 闖，劉 敏，徐 寧

(聊城職業技術學院，山東聊城 252000)

[目的] 為研究蘋果地上部的生長發育提供參考。[方法] 以‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型株系莖尖為試材，對2種株系蘋果莖尖進行莖尖培養、擴繁培養、生根培養，莖尖萌發培養基為MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，擴繁培養基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，生根培養基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA，并在適宜條件下移到水培完全營養液中對2種樹型蘋果的根部性狀進行了比較。[結果] 柱型蘋果成活率較高，染菌率較低，增殖系數高，根的生根率、生長速度、主根長度和側根數量均優于非柱型蘋果。[結論] 柱型性狀是蘋果育種上可利用的優良性狀之一。

柱型蘋果；生根培養；培養基

蘋果因其生態適應性強，供應周期長，已成為當今世界上栽植最廣泛的落葉果樹[1]。目前，矮化栽培是現代果樹栽培的主要模式。部分發達國家矮化蘋果面積已占蘋果栽培總面積的90%以上，而我國矮化蘋果栽培面積尚不足1%，且缺乏優良的矮化種質資源[2]。柱型蘋果(Columnar apple)是英國東茂林國際園藝研究所Tobutt[3]以威賽克(Wijcik)[4]為材料，其特點為單干直立生長，嫁接在矮化砧木上的植株很少有中長營養枝，節間短，很少或無側生延長新梢，既不同于傳統的短枝型也不同于矮化型，表現為柱型的生長特性[5]。柱型蘋果的栽培已成為果樹栽培發展的新趨勢，我國對柱型蘋果的引種試驗正在開展中[6]。

與普通型蘋果相比，柱型蘋果常采用高密度栽植方式，苗木需求量大，傳統的嫁接繁殖方式難以滿足市場的需求，因此建立蘋果苗的組培快繁體系很有必要[7-9]。筆者以‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型株系蘋果莖尖為試驗材料，分別進行莖尖培養、擴繁培養、生根培養并移到水培完全營養液中，對2種樹型蘋果苗的根部性狀進行比較分析，比較根部的形態差異，通過地下部的生理差異分析有助于研究地上部的生長發育。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗材料為‘富士’ב特拉蒙’雜交后代的柱型和非柱型蘋果株系長約30 cm的枝條。MS培養基所用成分均為國家分析純試劑。

1.2 方法

1.2.1培養基及培養條件。分別配制MS培養基、莖尖培養基、擴繁培養基和生根培養基，莖尖萌發培養基為MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，擴繁培養基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，生根培養基為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA，滅菌溫度121 ℃，滅菌時間1 h。培養條件為：培養溫度為(25±2)℃,光照強度約2 000 lx,日光照時間12 h。

1.2.2莖尖培養。取蘋果枝條，用刀片剝取側芽和頂芽，將采到的莖尖切成0.5～1.0 cm長，去除大葉，休眠芽先剝除鱗片。將剝好的莖尖放在盛有蒸餾水的小燒杯中，用無菌水沖洗3遍，在75%乙醇中浸漬30 s，用無菌水沖洗3次，再用0.1%次氯酸鈉溶液表面消毒5 min，用無菌水沖洗3次。將清洗好的莖尖置于無菌培養皿的濾紙上，吸取多余水分后進行接種。在超凈工作臺中進行無菌操作，將滅菌后的莖尖接種到MS培養基上，每瓶接種3個芽。為防止蘋果芽接種到培養基上后發生褐化，5 d后將芽轉接到莖尖培養基中。

將接種好的莖尖置于培養室中進行培養，日光照時間12 h，光照強度約2 000 lx，培養溫度為(25±2)℃。

1.2.3擴繁培養。將植物生長需要的營養元素和激素配制成擴繁培養基，并將培養基分裝到清洗干凈的玻璃瓶中，放入高壓滅菌鍋中，經過2 h高壓滅菌后，取出冷卻。

從莖尖培養基中選取生長健壯的組培苗，用自來水沖洗干凈，剪成1～2 cm的小段，然后在超凈工作臺上進行表面消毒，用95%乙醇消毒20 min，外植體消毒后用無菌水沖洗3次。

將消毒后的外植體在經過消毒的超凈工作臺上，逐段接種到已裝瓶滅菌的擴繁培養基中，然后放入培養室培養，日光照時間12 h，光照強度約2 000 lx，培養溫度為(25±2℃)。

1.2.4生根培養。選取擴繁培養基中莖長在2 cm以上生長健壯的組培苗，在含有0.5 mg/L IBA的培養基中培養14 d，待根原基或幼根形成后，轉移至無植物生長調節劑的培養基上，將轉移好的培養基在日光照時間12 h、光照強度約2 000 lx、培養溫度為(25±2)℃的培養室中培養。為促進生根，將轉移好的培養基在培養室中進行7 d的暗培養。

1.2.5水培。配制水培完全營養液，選取組培苗中根比較明顯，無污染，生長健壯的幼苗，在室溫下開蓋煉苗3 d，移入水培完全營養液中，用硬紙板固定，觀察并記錄根的生長狀況。

2 結果與分析

2.1 組培過程中的染菌情況造成組培苗污染的主要污染物包括細菌和真菌2大類。它們接觸培養基后，生長速度比莖尖要快得多，最終導致莖尖的死亡。造成污染的原因很多，如材料本身帶菌、培養基滅菌不徹底或者在操作過程中操作不規范等。對接種在MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA培養基上2種不同樹型的莖尖培養分析發現，細菌和真菌對2種樹型蘋果培養基的污染情況相差不大，柱型蘋果萌發率為40.0%，非柱型蘋果萌發率為37.0%。

2.2 組培過程中的褐變情況在植物組織培養過程中，組培苗發生褐變的現象普遍存在。褐變產物不僅使外植體、細胞、培養基等變褐，而且對許多酶有抑制作用，從而影響培養材料的生長與分化，嚴重時甚至導致死亡[10]。

該試驗中外植體接種后10 h即出現褐變，24 h后十分嚴重。據報道，外植體接種后3～4 d立即轉移到新鮮培養基中，可以有效地防治褐變[11]。

2.3 擴繁培養基中組培苗的動態觀察接種在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA擴繁培養基上的莖尖于接種后第3天開始轉綠。5 d后，芽體明顯膨大；8 d后莖芽生長較快，第20天開始出現叢生芽，25 d后高度達3.0～4.0 cm。

試驗發現，柱型蘋果的增殖系數優于非柱型蘋果，柱型蘋果的增殖系數為5.2，而非柱型蘋果的增殖系數為4.9。這說明在該條件下柱型株系蘋果苗增殖較快，柱型性狀是蘋果育種上可利用的優良性狀之一。

2.4 生根培養基中組培苗的動態觀察接種在MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA生根培養基上的組培苗于接種22 d后開始生根，25 d后生長速度逐漸加快，28 d后開始出現側根。

試驗發現，柱型蘋果生根率高于非柱型蘋果。該試驗結果表明，柱型蘋果生根率為24.6%，其主根長，直徑小，開始長出側根，非柱型蘋果主根短，直徑較柱型蘋果粗，側根不明顯。由此可見，柱型性狀是組培繁殖體系中的優良性狀之一。

2.5 水培中組培苗根的動態觀察自移入水培完全營養液起，觀察記錄根的生長動態。從表1可以看出，柱型蘋果的主根比非柱型蘋果長，根系生長速度較非柱型蘋果快，非柱型蘋果主根直徑比柱型蘋果粗，在側根數量上開始時二者差異不明顯，隨著培養時間的延長，柱型蘋果側根數量明顯增多，但側根生長細小，二者差異不明顯。

表1 水培0～28 d后根的生長情況

3 討論與結論

根系既是吸收水分和養分的重要器官，也是多種有機酸、氨基酸和激素的合成場所，其生長發育與地上部的生長、產量、品質的形成有密切關系。柱型蘋果因其很少發生側枝，葉片緊密，結構緊湊，有利于最大限度截地獲光能，是進行高密度栽植的理想樹型。筆者從宏觀方面研究非柱型蘋果和柱型蘋果根在培養基中的生長情況，結果發現柱型蘋果率先形成愈傷組織，并在愈傷組織上長出不定根，通過對培養基中根的表型的觀察發現柱型蘋果在生根率、根的生長速度、根長、側根數量等方面均有優勢，是進行高密度栽植和蘋果育種的寶貴品種資源。

此外，在組織培養過程中組培苗褐化現象經常發生。該試驗中褐變對接種材料的影響很大，接種后2種樹型蘋果苗均產生嚴重的褐變現象。這可能是由溫度過高、光照過強、滅菌不當造成的。為此，將外植體接種4 d后轉移到新鮮培養基中，褐變可以被有效地控制。外植體的褐變是由于芽體中含有較多的酚類物質和丹寧所致，一般初代培養中褐變嚴重，但是在繼代培養中褐變會明顯減輕。

柱型性狀是一個極為復雜的綜合性狀[12]，影響蘋果根系生長的因素很多，如生長調節劑、pH[13-14]、溫度[15-16]、光照等。該試驗中的根系生長研究從一定程度上對于指導株型蘋果的推廣應用具有重要的指導意義和參考價值。

[1] 田世英.我國蘋果產業概況及發展思路[J].中國果樹,2004,15(4)：32-33.

[2] 張文,李光晨,朱元娣,等.柱型蘋果雜種實生苗幾個形態指標與柱型性狀的關系[J].果樹學報,2002,19(4):265-266.

[3] TOBUTT K R.Breeding columnar apple at East Malling[J].Acta horticulture,1985,159:63-68.

[4] FISHER D.V.Spur-type strains of mcintosh for high density planting[J].British columbia fruit graver’s association quartly report,1969,14(2):3-10.

[5] 戴洪義,王善廣,于士梅,等.柱型蘋果引種研究[J].果樹科學,1998(1)：13-19.

[6] 高華,魯玉苗,趙正陽,等.柱型蘋果雜交后代果實性狀遺傳[J].西北農業學報,2004,13(1):76-79.

[7] 何松林,朱道圩,孫利華.蘋果莖尖培養與培養材料采取時期關系的研究[J].華北農學報,1997,11(S1):166-168.

[8] 何水濤,劉沛鎮,崔懷玉,等.培養條件對長富2號蘋果新稍增殖和生長的影響[J].果樹科學,1996,13(4):219-222.

[9] 何水濤,劉沛鎮.蘋果莖頂培養脫毒技術的研究[J].河南農業科學,1996(11):25-28.

[10] 張偉,程蕾潔.植物組織培養中克服外植體褐變的研究[J].實驗研究,1995(14):55-56.

[11] WANG Q,HUANG H Y,FANG W.Effect of anti-sense PPO gene on the tuber-browning ofSolanumtuberosumL.[J].Soc,Hort Sci,2001(11):133-135.

[12] 張文,李光晨,朱元娣,等.柱型蘋果雜種實生苗幾個形態指標與柱型性狀的關系[J].果樹學報,2002,19(4):265-266.

[13] 趙伶俐,葛紅,范崇輝.蝴蝶蘭組培中pH和溫度對外植體褐化的影響[J].園藝學報,2006,33(6):1373-1376.

[14] 孫振元,徐文忠,趙梁軍.高pH和鐵素對毛白杜鵑和迎紅杜鵑根系Fe3+還原酶活性的影響[J].核農學報,2005,19(6)：456-460.

[15] 王曉明,李永欣,易靄琴,等.灰氈毛忍冬新品種組培苗生根的研究[J].河南林業科技，2006,26(4)：1-3.

[16] 姚莉莉,趙海汪,申立營,等.西伯利亞花揪組培苗煉苗技術[J].水土保持應用技術，2006(3)：59-60.

Study on the Tissue Culture Characteristics of Columnar Apple Tress in the Rooting Culture

LIU Guo-juan, LIU Dian-hong, WANG Chuang et al

(Liaocheng Vocational and Technical College, Liaocheng, Shandong 252000)

[Objective] The research aimed to provide references for the growth of over-ground parts of apple. [Method] Taking the shoot tips of the columnar and standard apple of ‘Fuji’בTelamon’offsprings as test materials, the shoot tips of columnar and standard apple were used to make the shoot tip culture, propagation culture and the rooting culture. The germination medium of shoot tip was MS+1.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA，the propagation medium was MS +1.0 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA and the rooting medium was MS +1.0 mg/L 6-BA +0.1 mg/L NAA +0.5 mg/L IBA. And they were transferred in the complete hydroponic nutrient solution under the appropriate conditions and the traits of roots of columnar and standard apple trees were compared. [Result] The survival rate, bacterial contamination rate, multiplication coefficient, rooting rate, growth rate, root length and number of lateral roots of columnar apple trees were higher than that of standard apple. [Conclusion] The columnar traits of apple could be used as a fine character in apple breeding.

Columnar apple; Rooting culture; Culture medium

山東省星火計劃項目(2013XH14015)。

劉國娟(1987-)，女，山東聊城人，助教，碩士，從事園藝植物栽培等方面的研究。

2015-08-07

S604+.3

A

0517-6611(2015)28-018-02