一種速生抗性泡桐苗的組培繁育及種植環境監測

黃 蕊，覃國樂，黃金艷，唐秀楠，劉彩梅

（河池學院，廣西河池 546300）

白花泡桐（Paulownia fortunei）是我國速生木材和園林綠化樹種之一，不僅能改善生態環境，解決當前我國木材供應不夠充足的問題，還有助于提高農民收入[1]。由于泡桐屬種間可天然雜交，自然形成的種子變異的可能性較大，為保證母本的優良性狀，埋根、埋條和組培等無性繁殖是繁殖泡桐優株的主要方式[2]。但是埋根和埋條的繁殖速度慢且人力投入大、占地面積大。泡桐組培繁育技術研究始于20 世紀80 年代，但當時僅對泡桐離體快繁技術進行了初步研究，未形成高效的再生體系和遺傳轉化體系。本項目優選白花泡桐無節良材母株，重點研究速生抗性白花泡桐組織培養技術及種植推廣，并利用風云二號氣象衛星對泡桐種植環境進行監測。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

由廣西綠桐林業科技有限公司提供種根，經大棚里埋根所萌發的嫩芽。

1.2 試驗方法

培養基配比設計見表1。

表1 初代培養基配比表 單位：mg·L-1

繼代培養基組成為6-BA 0.5 mg·L-1+NAA 0.08 mg·L-1+TDZ 0.02 mg·L-1；誘導生根的培養基為1/2MS+IBA 0.75 mg·L-1+NAA 0.8 mg·L-1+活性炭0.1 g·L-1+氯化膽堿0.05 mg·L-1。

以上培養基中均添加蔗糖30 g·L-1、瓊脂5.2 g·L-1，pH 調至6.8；121 ℃高溫滅菌20 min。

1.3 實驗過程

1.3.1 白花泡桐外植體消毒和培養

覃玉鳳在開展檸檬草（Cymbopogon citratus）組織培養技術研究中發現，下部萌芽外植體誘導率較高，原因可能是莖段下部分生細胞較多，幼化性強，分化能力較強[3]。在植物組培的整個過程中，外植體消毒至關重要。對植物外植體消毒常用的方法有流水沖洗、0.1%氯化汞消毒、酒精消毒、肥皂水清洗及青霉素酸鈉浸泡等方式[4-6]。本研究在借鑒前人對外植體消毒的經驗基礎上，對白花泡桐采用無菌水沖洗3～5 次，用酒精消毒10 s，再用無菌水清洗3 次，再用0.1%氯化汞溶液消毒20 min，在消毒時持續晃動瓶子使外植體表面與氯化汞溶液充分接觸，待回收0.1%氯化汞溶液后再用無菌水清洗3～4 次，然后將芽取出置于無菌濾紙上吸干水分，剪去芽下端和葉柄后，轉入外植體培養基中。

1.3.2 白花泡桐繼代培養

將初代培養的無菌苗莖段剪切成1.5 cm 左右并去除葉柄進行繼代培養，接種20 瓶，重復3 次，統計繼代培養過程中的污染率，培養20 d 后統計腋芽誘導率。

1.3.3 白花泡桐生根誘導

按照前述配方對植株進行根系誘導實驗，在培養基中接種無菌苗，定期觀察和記錄植株生長情況，培養30 d 后，統計生根率。

1.3.4 白花泡桐煉苗及移栽

選擇生根培養基中植株正常、根系發育良好、莖段粗壯、株高7 cm 以上的芽苗為煉苗材料。為提高組培苗的質量，將所得的生根苗置于室溫、自然光下煉苗5 d，打開瓶蓋煉苗時噴施10%磷酸二氫鉀1～2 次，有助于提高組培苗的莖稈硬度，提高成活率。取出白花泡桐組培苗并洗凈根部培養基，移栽到裝有移栽基質的營養杯中，保持溫度25 ℃左右和濕度70%～80%，培養30 d 后統計其成活率。

1.3.5 白花泡桐育苗階段煉苗土金屬成分和pH 測量

采用6 種基質作為煉苗基質，分別為天橋種植基地土壤、中州種植基地土壤、椰糠、馴化舊基質、進口泥炭、復配基質，且按順序命名為1 號、2 號、3 號、4 號、5 號、6 號，并將其研磨成細粉末狀，烘干待測。1）金屬成分檢測：將研磨細的干燥土壤適量分類裝袋，使用土壤重金屬檢測儀依次檢測。2）pH 測量：將土壤和純水按照1 ∶5 的質量比，攪拌成溶液，靜置分層后，用pH 計測量上層清液。

1.3.6 培養條件

培養光照強度和時間按培養階段進行不同處理，初代、繼代、生根及實驗培養為光照培養，光照強度為1 500～2 500 lx，每天12～14 h。誘導愈傷及愈傷組織增殖實驗暗培養。室內溫度均為（25±2）℃，煉苗移栽置于大棚中培養。

1.3.7 實驗數據處理

污染率、成活率、腋芽誘導率、愈傷組織誘導率、生根率、愈傷組織增殖率的計算公式如（1）～（6）所示。

式中，R1、R2、R3、R4、R5分別為污染率、成活率、腋芽誘導率、愈傷組織誘導率、生根率，%；n1為污染個數、n2為接種數、n3為未污染且成活個數、n4為萌發腋芽數、n5為接種莖段數、n6為產生愈傷組織的外植體數、n7為接入外植體數、n8為生根植株數，個。

式中，R6為愈傷組織增殖率，%；m1為培養后愈傷組織質量、m2為接入時愈傷組織質量，kg。

1.3.8 種植環境衛星監測

水、土壤、大氣等是環境監測的重點，其工作內容包括調查、布點、取樣、測試、分析等[7-8]。通過建立的生態環境監測系統實現生態環境、大氣環境質量及自然災害等的實時預警預報，充分發揮生態環境監測及環保技術的作用[9]。本實驗主要通過風云二號氣象衛星對泡桐種植環境中的CO2濃度變化、鹽堿地塊土壤pH 值變化進行監測，為實現“碳達峰、碳中和”及鹽堿地種植土壤改良提供數據支撐和理論參考。

2 結果與分析

2.1 白花泡桐消毒與接種

采用上述消毒措施處理后，成活率為80%。

2.2 白花泡桐繼代培養生長情況

繼代第20 d 白花泡桐生長狀況良好，成活率為89.6%，腋芽誘導率達76%，增殖系數達到最大值5，所培養出的材料較好，根莖和頂芽枯萎、死亡或者植株玻璃化的現象較少，而且所得幼苗莖稈均勻健壯，葉片大且鮮綠，苗高5～6 cm。

2.3 白花泡桐生根誘導

將無菌植株接種到生根誘導培養基，接種5～8 d后基部膨大出現愈傷組織，出現根點，根的生長速度較快。8～10 d 后可觀察到白花泡桐長出大量根系，培養30 d，生根率可達98%，根的數量多且壯實，生長均勻，瓶苗的大部分根可以在整個培養基上生長。葉片深綠豐滿，株高在7～10 cm。

2.4 白花泡桐煉苗及移栽

白花泡桐組培苗誘導生根15 d 后，選擇根系發育良好、莖段粗壯、株高7 cm 以上的苗進行煉苗移栽。置于室溫、自然光下煉苗后，移栽到裝有移栽基質的營養杯中，培養30 d 后其成活率可達85%。

2.5 白花泡桐育苗階段煉苗土金屬成分和pH 測量

所采集的6 個區域的土壤樣品中，中州種植基地的泡桐苗生長狀況良好，天橋種植基地和馴化舊基質的生長情況不好，其中馴化舊基質的苗死亡的情況出現較多，故對這3 個區域的金屬成分進行比對分析，如表2 所示。

表2 三個典型區域土壤的金屬成分測定值 單位：mg·kg-1

測定采集的6 種基質pH 值：天橋種植基地pH 為6.28；中州種植基地pH 為4.53；椰糠pH 為6.44；馴化舊基質pH 為6.54；進口泥炭pH 為5.18；復配基質pH 為6.25。由此可知泡桐煉苗適宜在微酸和中性土壤中生長。

2.6 衛星監測種植環境CO2 變化結果

通過風云二號氣象衛星從2022 年12 月至2023 年8 月中旬對泡桐種植環境中的CO2濃度進行監測，結果表明泡桐種植地CO2濃度顯著降低，說明泡桐能夠吸收環境中的CO2，有利于種植環境往生物固碳方向發展，見圖1～圖4。

圖1 2022 年12 月泡桐種植地CO2 濃度檢測數據

從圖1 可以看出，2022 年12 月泡桐種植地CO2濃度最高值高于840 mg·kg-1的天數為31 d；2023 年2月泡桐還在休眠期，無葉片進行光合作用，種植地CO2濃度最高值僅有2 d（10 日、11 日）低于800 mg·kg-1（圖2）；從圖3 可以看出2023 年7 月泡桐種植地最低CO2濃度高于600 mg·kg-1的天數為8 d，其余23 d的CO2濃度低于600 mg·kg-1，整個7 月基本都小于800 mg·kg-1。原因是泡桐樹在5 月為始葉期，歷經5 月和6 月，泡桐葉片明顯增加，這時光合作用明顯增強，吸收CO2能力提升。

圖2 2023 年2 月泡桐種植地CO2 濃度檢測數據

圖3 2023 年7 月泡桐種植地CO2 濃度檢測數據

從圖4 可以看出15 d 的時間里1 日、2 日、6 日和10 日為睛天高溫天氣，空氣CO2濃度在476 mg·kg-1向415 mg·kg-1遞減，其余時間基本為下雨天，空氣CO2濃度在396 mg·kg-1向300 mg·kg-1遞減，因為這個階段泡桐的葉片數和葉面積明顯增多，吸收的CO2量比7 月更多。

圖4 2023 年8 月1—15 日泡桐種植地每天最低CO2 濃度檢測數據

2.7 衛星監測種植環境pH 變化結果

根據2022 年欽北區近海泡桐種植基地土壤的pH變化數據，pH 由9.2 降低到8.3 左右，說明泡桐在堿性土壤中也能生長，并能逐漸降低土壤的堿性，其落葉腐爛后提高了土壤的有機質含量。

3 結論與討論

繼代第20 代以后白花泡桐生長狀況較差，增殖系數變低且根莖、頂芽、葉柄還會出現不同程度的枯萎和死亡，與蘇江在白花泡桐增殖培養中植物生長調節劑濃度配比失當時的情況相似[10]。張永珊在藏紅花球莖生物學特性及繁育增殖的初步研究中表明氯化膽堿可促進組培苗生根、根的伸長，且不定根短粗有助于培養健壯的組培苗，提高移栽成活率[11]。因此在NAA 和6-BA 的基礎上添加氯化膽堿有助于無菌苗生根。煉苗有助于移栽，若不進行煉苗直接移栽，易引起白花泡桐組培苗根部腐爛死亡使得移栽成活率降低[12]。組培苗從無菌環境進入有菌環境生長要對移栽基質進行消毒，做好移栽后一段時間內的覆膜保濕、保溫等工作可確保組培苗移栽的成活率。

不同的植物生長調節劑組合對白花泡桐植株的生長高度、增殖系數、葉片數量、腋芽數會產生一定的影響，在參試因素中，白花泡桐植株生長高度的因素影響力排序為6-BA ＞TDZ ＞NAA。與Mohamad 添加了高濃度6-BA 的培養基中植株長得最高的結論相似[13]。利用風云二號氣象衛星對泡桐種植環境進行監測，結果表明泡桐對CO2和粉塵有較強的吸收能力，并能有效降低土壤的pH 值。

4 展望

泡桐樹是生態環境友好的鄉土速生樹種，既能吸收環境中的CO2還能降低堿性土壤的pH 值，市場前景廣，經濟價值高。上述研究結果和經驗可以為白花泡桐優株種苗組培快繁產業化提供技術支撐，為打造碳匯交易林，助力實現“雙碳”目標貢獻力量。