杉木組培苗生根質量優化研究

蔣凡 買凱樂

摘要：從兩個方面優化杉木[Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ]組培苗生根質量，一是在增殖階段對其進行高濃度和低濃度激素培養基交替處理以優化組培芽苗的質量，從而達到優化杉木組培苗生根質量;二是在生根階段改變光源，以優化杉木組培苗生根質量。結果表明，高濃度激素和低濃度激素交替處理后的杉木增殖芽苗，具有增殖率高、生長快、節間距適中、木質化程度較高等表觀性狀，且這些性狀隨著繼代次數的增加表現比較穩定，增殖芽接種到生根培養基后，生根率最高達到86.5%，生根數量最高達到2.7條。LED復合光源紅藍光配比為2∶1時生根率最高，達到86.7%;在紅藍光配比為4∶1時生根數量最高，達到2.8條。

關鍵詞：杉木[Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ];組培苗;激素;LED復合光源

Abstract： The rooting quality of Chinese fir [Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ] tissue culture seedlings was optimized from two aspects： First， high concentration and low concentration hormone medium were used to optimize the quality of tissue culture seedlings at the stage of proliferation; Second， the rooting quality of Chinese fir tissue culture seedlings was optimized by changing the light source during rooting stage. The results show that the proliferative buds treated with high concentration hormone and low concentration hormone has high proliferation rate， fast growth， moderate knot spacing and high lignification degree et al. With the increase of subculturing times， these characters are relatively stable. The rooting rate reached 86.5% and the rooting number reached 2.7 after the proliferative buds were planted to the rooting medium. The rooting rate reached 86.7% when the red-blue light ratio was 2∶1; The number of rooting reached 2.8 when the red-blue light ratio was 4∶1.

Key words： Chinese fir [Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ]; tissue culture seedling; hormone; LED composite light source

杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb. ） Hook. ]具有生長快、適應性好、出材率高、用途廣等特性，是中國南方各省主要栽培樹種。由于用種子繁育苗木難以保持杉木優良母本的性狀，而采用植物組織培養方法繁育出的苗木既可以保持優良單株的性狀，又可以突破季節的生產限制，還能實現規模化生產。

組培苗的生根率和生根數量是生根質量的兩個重要因素，是完善杉木組培苗工廠化育苗的關鍵因素[1]。一般研究認為杉木組培苗根系的形成與植物體內激素含量有關，因此通過在培養基中添加適量的植物激素以促進不定根和側根生長。除此之外，劉海龍等[2]研究認為杉木組培芽苗本身的狀態對根系的形成同樣重要;徐盼盼等[3]認為組培苗根系形成還與光照有關。

實踐中，僅通過植物激素來提高杉木組培苗的生根質量仍存在以下問題：一是隨著杉木組培苗繼代次數的增加，芽苗增殖率逐漸降低，生長逐漸變慢，生根率逐漸降低;二是組培苗基部有愈傷，根系在洗苗過程中容易脫落，影響移栽成活率;三是生根率和生根數量還有提高的空間。因此，在已優化出杉木組培苗最佳生根培養基的基礎上，再通過提高杉木組培芽苗質量和篩選出更高效的光源，以進一步優化杉木組培苗的生根質量顯得尤為必要。為此，本試驗擬從兩個方面進一步優化杉木組培苗瓶內生根質量：一是在增殖階段對杉木組培苗進行高濃度和低濃度激素培養基交替處理以優化組培芽苗的質量，從而達到優化杉木組培苗生根質量;二是在生根階段改變光源，以提高生根質量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗以廣西優良無性系Y2杉木萌芽條作為材料最初來源，材料經過組織培養成為無菌苗后，再將經過5代增殖培養后的組培芽苗作為試驗材料。

1.2 試驗設計

1.2.1 高濃度和低濃度激素增殖培養基交替處理對杉木生根質量的影響 杉木組培芽苗增殖階段：杉木芽苗交替繼代在高濃度和低濃度激素增殖培養基中培養，即第T次增殖用高濃度激素，第T+1次增殖用低濃度激素。高濃度激素培養基配方為MS改良培養基+2.5 mg/L KT（激動素，國藥集團化學試劑有限公司生產） +1.0 mg/L 6-BA（6-芐氨基嘌呤，國藥集團化學試劑有限公司生產）+0.5 mg/L IBA（吲哚丁酸，國藥集團化學試劑有限公司生產）+3.0%（質量分數，下同）蔗糖+0.65%（質量分數，下同）瓊脂，調培養基pH為6.0;低濃度激素培養基配方為MS改良培養基+0.5 mg/L KT+0.2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L IBA+3.0%蔗糖+0.65%瓊脂，培養基pH為6.0。該階段以僅用高濃度激素培養基和僅用低濃度激素培養基處理作為對照。該階段處理40 d后，觀察增殖芽苗的表觀性狀。連續3代作為一個階段，連續記錄3個階段的數據。每處理100棵芽苗，3次重復。

生根誘導階段：從增殖階段獲得的杉木叢生芽苗中選取生長健壯、長度3.0～4.0 cm的組培芽苗，接種到生根誘導培養基上，在23～26 ℃下暗培養5 d。生根誘導培養基配方為1/4 MS改良培養基+0.1 mg/L IBA+0.2 mg/L ABT1號生根粉（北京艾比蒂生物科技有限公司生產）+1.5%蔗糖+0.65%瓊脂，培養基pH為6.0。暗培養5 d后，將其轉移到LED紅光和藍光復合光源下每天照射14 h后，再暗培養10 h;LED復合光源紅藍光配比R∶B（光量比例，下同）為2∶1;LED紅光的波峰為（660±20） nm，LED藍光的波峰為（450±20） nm;該階段培養溫度為23～26 ℃，LED紅藍復合光源下培養時間為15 d。

根的伸長與煉苗階段：將經過生根誘導處理后的杉木組培苗移入溫棚，在室溫下煉苗25 d，即完成了杉木組培苗的生根，統計生根率和生根數量。

1.2.2 生根誘導階段LED光源處理對杉木組培芽苗瓶內生根的影響 杉木組培芽苗增殖階段：同“1.2.1”。

生根誘導階段：前期培養同“1.2.1”。暗培養5 d后，將其轉移到LED紅光和藍光復合光源下每天照射14 h后，再暗培養10 h;所采用的LED光源紅藍光配比R∶B（光量比例，下同）為1∶0、0∶1、1∶1、2∶1、4∶1、6∶1;用白熾燈光處理的作為對照。每處理100棵芽苗，3次重復。

1.3 數據處理

采用Excel 2013和SPSS V19. 0軟件對獲得的數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 增殖階段高濃度和低濃度激素培養基交替處理對杉木組培苗生根質量的影響

從表1可以看出，增殖階段經不同方式培養處理40 d后，增殖芽苗在表觀性狀方面具有明顯差異，主要表現在增殖率、增殖芽的生長速度、節間距、木質化等方面。高濃度激素和低濃度激素培養基交替處理后的增殖芽苗，具有增殖率高、生長快、節間距適中、木質化程度較高等特點，且性狀相對比較穩定;僅用高濃度激素培養基處理后的增殖芽苗，隨著繼代次數的增加，其增殖率逐漸降低，生長逐漸變慢，節間距逐漸變短，而且逐漸出現白化苗;而僅用低濃度激素培養基處理后的增殖芽苗，隨著繼代次數的增加，其增殖率一直維持在比較低的水平，生長逐漸變慢，節間距一直都比較長，木質化程度較高，生根率和生根數量維持在較高水平;但由于增殖倍數太低，生長緩慢，成本較高，難以形成產業化。

增殖芽苗在生根誘導階段經相同方法處理后，生根率和生根數量上也有明顯差異。高濃度和低濃度激素培養基交替處理的生根率最高達到86.5%，生根數量最高達到2.7條;但隨著繼代次數的增加，生根率和生根數量逐漸降低，但降低幅度較小，相對比較穩定，可滿足工廠化生產要求。而僅用低濃度激素增殖培養基處理的生根率最高為82.3%，生根數量最高為2.5條;但隨著繼代次數的增加，生根率和生根數量逐漸降低，降低幅度比高濃度和低濃度激素培養基交替處理的要大。而僅用高濃度激素增殖培養基處理的生根率最高為48.2%，生根數量最高為1.2條;但隨著杉木組培芽苗繼代次數的增加，生根率和生根數量逐漸降低，降低幅度較大。

2.2 生根誘導階段，LED光源處理對杉木組培苗生根的影響

生根誘導階段，LED復合光源處理對杉木組培苗瓶內生根具有較大的影響。隨著紅光光源比例的增加，生根數量和生根率先增加后減少，并在紅藍光配比為2∶1時生根率最高，達到86.7%;在紅藍光配比為4∶1時生根數量最高，達到2.8條。而單純的藍光和單純的紅光生根率和生根數量顯著低于紅藍復合光源，單純的藍光照射杉木組培苗生根率和生根數量低于白熾燈，單純的紅光照射杉木組培苗生根率和生根數量略高于白熾燈。具體見表2。

3 小結與討論

3.1 木質化程度較高的杉木組培芽苗更容易生根

本研究發現木質化程度較高的杉木組培芽苗較木質化程度低的芽苗更容易生根，即杉木組培苗的生根質量與芽苗的生理狀態有較大關系。劉海龍等[2]和歐陽磊等[4]的研究結論也支持這一觀點，認為杉木組培芽苗的幼齡化程度和木質化程度等生理狀態對杉木組培苗生根有較大的影響，杉木組培芽苗的木質化程度將明顯影響生根率。因此，本研究通過高濃度和低濃度激素培養基交替處理，以增加杉木組培繼代繁育出芽苗的木質化程度，達到了提高生根率的目的。

3.2 長期在較高濃度激素培養基中培養，將抑制杉木組培芽苗增殖和木質化

本研究發現杉木組培苗長期在較高濃度激素培養基中生長，隨著組培芽苗體內激素的積累，芽苗增殖率先加快后逐漸降低，芽苗生長先增快后逐漸減慢，芽苗高度逐漸矮化，節間距逐漸縮短，木質化程度逐漸降低。因此，長期在較高濃度激素培養基中培養，將抑制杉木組培芽苗增殖和木質化。歐陽磊等[4]、韋如萍等[5]、張建華[6]的研究結論也支持這一觀點，隨著杉木組培芽苗增殖培養基激素總濃度的增加，在連續繼代一定次數后，芽苗的生長速度逐漸減慢，叢生芽比例逐漸增多，有效苗比例逐漸減少，高濃度激素對杉木組培芽苗的生長具有抑制作用。

3.3 LED光源處理對杉木組培苗生根有明顯影響

LED光源在植物組培上逐步得到應用，特別是對于難以生根的植物組培[7]。LED紅藍光源對植株組培苗生根的影響主要有三種觀點，第一種觀點是紅藍復合光源比單色藍光和紅光更有利于生根，任桂萍等[8]、李杰等[9]、李晗等[10]分別在蝴蝶蘭、金線蓮、菘藍等組培苗生根上得到驗證。第二種觀點是紅光抑制生根，藍光促進生根[10]，Kong等[11]、周鵬等[12]分別在蘭花、烏飯樹等組培苗生根上得到驗證。第三種觀點是紅光促進生根，藍光抑制生根，Moon等[13]、陳菲等[14]分別在日本雙蝴蝶、玉簪等組培苗生根上得到驗證。而本研究結論認為LED紅藍復合光源更有利于杉木組培苗生根，單純藍光一定程度上抑制了杉木組培苗生根，即本研究結果支持第一種觀點。其原因可能是不同波長的光質對植物離體培養細胞中酶的活性具有一定的促進或抑制作用，并在一定程度上影響植物根系的形成與生長[15]。因此，LED紅藍復合光源在杉木組培苗生根階段對酶活性的影響是下一步研究的重點。

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