菜薹花枝離體培養留種技術研究

吳藝飛，周曉波，張竹青，劉志全，丁茁荑

（湖南省蔬菜研究所，湖南省蔬菜工程技術研究中心，湖南 長沙 410125）

菜薹（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.perpereaHort.）為蕓薹屬十字花科白菜亞種蔬菜，是長江流域秋冬季的主要蔬菜之一。該蔬菜性喜冷涼氣候，主要生長季在秋冬季。此時外界氣溫較低，雨水多，光照不足，對菜薹的生殖生長和種子繁殖極為不利，具體表現為種子成熟期延長，有的甚至無法正常成熟。這嚴重影響了菜薹新品種的選育。為了解決這一問題，國內學者進行了大量探索，例如采用花藥、小孢子培養或其他組織培養手段進行繁育[1-3]。但這些方法對試驗材料及實驗室條件要求較高，同時擴繁周期較長，對于菜薹資源繁育有一定的局限性[4]。筆者所在科研團隊通過多年的摸索，從營養液成分、培養條件等方面入手，總結了一套實用性強的菜薹花枝離體培養留種技術，以期解決低溫、病害等其他不可控因素造成的菜薹種子無法成熟的問題，為菜薹科研的順利開展保駕護航。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為紅菜薹自交系H18-1，由湖南省蔬菜研究所菜薹課題組提供。田間試驗部分在湖南省蔬菜基地進行，室內試驗部分在湖南省蔬菜工程技術研究中心進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 花枝離體培養營養液的篩選 采集已經開放10～15 朵花的菜薹花枝，將已經結籽的莢摘去，留下當天開放的花朵，經人工花期輔助授粉后，切口斜切再插入裝有不同成分配比的營養液（表1）中，每處理扦插3 枝，每枝10～15 朵花，3 次重復，以不添加任何物質的自來水作為對照。將其置于光照培養室（或光照培養箱）中培養，保持室溫25～28℃，日照10 h/d，光強1 500～2 000 lx，培養40 d 以上，每10 d 觀察統計各處理花枝的生長情況；待種莢發黃，種子發黑時采收，統計各處理的結莢數、結莢率、結籽數、結籽率及種子的飽滿度、種色等指標。

表1 各處理的營養液配方

1.2.2 種子活力測定 大部分菜薹種子存在一定程度的休眠現象，為避免這一現象影響試驗結果，待種莢發黃、種子發黑后采下，置于自然條件下讓其自然后熟，2 個月后播種于發芽盒中，每個處理設3 次重復，3 d 后統計發芽勢，7 d 后統計發芽率。

1.3 數據分析

試驗數據采用DPS 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同營養液配方對花枝生長的影響

從表2 可以看出，菜薹花枝在生長第一個階段——受精期，即扦插后10 d，各處理大都生長正常，花蕾授粉受精完成，花瓣脫落，子房膨大（圖1B）；在種子發育的第二個階段——種子膨大期，即扦插后的10～20 d，處理2、5～12 表現花枝生長正常，種莢膨大（圖1C），枝條未見發霉，但處理1、3、4、13和對照均有部分枝條頂端出現干枯現象，枝條生長受限，特別是頂端種莢膨大受影響，甚至干枯而死；在種子發育的第三個階段——種子灌漿期，即扦插后25～35 d，僅處理9～12 生長正常（圖1D），未出現發霉現象，其余處理均出現不同程度的發霉現象，使花枝生長受限，部分花枝出現早衰，種子提早成熟采收；種子發育的第四個階段——種子成熟期，即扦插后的40～50 d，大部分處理由于花枝出現發霉，已采收，僅處理9～12 生長正常（圖1E），在扦插后60 d 仍未見發霉現象，種子自然成熟。

2.2 不同營養液配方對花枝結籽的影響

從表3 可以看出，各處理間的結籽情況差異極顯著。從結籽數方面看，處理5 結莢最多，為27 莢；處理12 和處理11 次之，分別為20 和19 莢；處理2結莢最少，僅5 莢。從結莢率來看，處理5 最高，達49.1%；處理12 和處理10 次之，為47.6%和45.0%。從總結籽數來看，處理12 最高，為225 粒；處理11次之，為187 粒；結籽最少的是處理2 和處理1，分別為5 和10 粒。從單莢結籽數來看，處理12 最多，為11.3 粒/莢；處理11、10 和13 次之，分別為9.8、9.2 和9.2 粒/莢，最少的是處理1 和處理2，分別為1.1和1.0 粒/莢。此外，從種子的外形來看，處理5～6、9～12 的種子呈黑色、圓潤飽滿有光澤，而其他處理的種子呈黃色，無光澤，較為干癟，不飽滿。綜合各項指標，以處理12的效果最佳，其結籽數最多，結莢率高，且單莢結籽數也最多，同時種子呈黑色，非常飽滿而富有光澤（圖1H）。

圖1 花枝離體培養各階段生長情況

表3 不同營養液配方處理的結籽情況

2.3 不同營養液配方對其收獲的種子萌發的影響

從表4 可以看出，各處理間的發芽情況差異顯著。從發芽勢來看，最高的是處理12，發芽勢強（圖1F），為91.1%；處理10、5 和11 次之，分別為88.5%、84.8%和84.0%；再是處理6、13 和9，分別為76.0%、75.0%和71.4%；最差的是處理1，未見有種子發芽。從發芽率來看，大部分處理種子的發芽率在90%以上，其中處理2、5、10、11、12 和13 的種子發芽率＞95%，以處理2 最高，為100%；處理1未見發芽，處理4 發芽率為40%。綜合2 個指標可以看出，處理12 的發芽勢和發芽率均較高，超過了90%。

表4 不同營養液配方處理收獲的種子的發芽情況

3 討論與結論

根據試驗結果，綜合評定多項指標，篩選出菜薹花枝扦插的最佳營養液配方為：10%多抗霉素1 000倍液+0.1%農用鏈霉素+2%白糖+6-BA 2 mg/L。在營養液中添加的多抗霉素和農用鏈霉素可以抑制大部分霉菌的滋生，以保證花枝正常吸水的需求[5]；添加少量的6-BA 可以促進角果發育，同時有利于種子膨大[6]；添加白糖可以為種子生長發育及成熟提供所需的養分；加上適宜的光照和溫度，保證菜薹花朵成功授粉授精，種莢正常膨大發育以及種子成熟[7]。

該研究比較了不同抗菌試劑的抗菌效果，結果表明，多抗霉素和農用鏈霉素的組合抗菌效果最好，在枝條扦插的整個生育期，均未見枝條出現發霉腐爛現象，從而能保證枝條對水和養分的吸收，為花枝離體培養提供了物質基礎，是該研究的關鍵技術之一[8]。

添加碳源（白糖）在一定程度上能提高花枝扦插的結籽率和單莢結籽數，比僅用清水培養效果更好，但僅添加白糖是不夠的，處理13（2%白糖）扦插前期花枝發育正常，但扦插15～20 d 后會出現花枝頂端干枯、基部長霉壞死等現象，影響種子后期發育。

花枝離體扦插留種的培養方式，在花卉及果樹的無性繁殖上應用較為廣泛[9-11]，但在蔬菜生產中，特別是以收獲有性繁殖種子為目的的生產中，國內外尚未見報道。花枝離體培養留種技術在逆境條件下進行菜薹材料的繁殖及重要資源的急救留種保存等方面應用潛力巨大，該研究為蔬菜的留種保存開辟了一個新思路和新途徑[12-16]。該技術在甘藍型油菜上初步試用效果良好，在蕓薹屬其他作物的留種保存中應該也可適用，具體操作有待進一步研究。