灑金肖竹芋離體快繁體系的建立

摘要 以天南星科、肖竹芋屬（Calathea）觀葉植物灑金肖竹芋（Calathea ‘Network’）為試驗(yàn)材料，研究植物生長調(diào)節(jié)劑種類及其濃度、接種方式對芽增殖的影響；不同培養(yǎng)基配方對生根誘導(dǎo)的影響；不同移栽基質(zhì)對移栽存活率的影響。結(jié)果表明：單芽接種的方式效果較好，培養(yǎng)基MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L BA適合灑金肖竹芋不定芽增殖，培養(yǎng)30 d后，不定芽誘導(dǎo)率為98.89%，增殖芽3.29個；生根適宜培養(yǎng)基1/2MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L AC，培養(yǎng)15～25 d即可達(dá)到出瓶標(biāo)準(zhǔn)。泥炭∶椰糠=3∶1基質(zhì)適用于灑金肖竹芋試管苗移栽，移栽存活率為97.22%。該研究成功建立灑金肖竹芋高效離體快繁體系，為其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 灑金肖竹芋；組織培養(yǎng)；離體快繁；芽增殖

中圖分類號 S682.36 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）21-0082-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.017

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Establishment of in vitro Rapid Propagation System of Calathea ‘Network’

GUO Bei-yi， YU Jie-mei， WANG Qian-wen et al

（Guangzhou Institute of Forestry and Landscape Architecture/Guangzhou Collaborative Innovation Center on Science-tech of Ecology and Landscape， Guangzhou， Guangdong 510405）

Abstract The ornamental plant Calathea ‘Network’， belonging to the Araceae and the Calathea， was the material for this study. We studied the effects of types and concentrations of plant growth regulators， inoculation methods on bud proliferation， different media formulations on rooting induction， and different cultivation medium on transplant survival rate. The results showed that the single bud inoculation method had a better effect. The culture medium MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L BA was suitable for the shoot proliferation in C. ‘Network’. After 30 days of cultivation， the induction rate of adventitious buds was 98.89%， and proliferative buds was 3.29. The optimal medium for rooting 1/2MS+0.1 mg/L NAA+0.5 g/L AC could reach transplanting standard in 15-25 days. The peat∶coir = 3∶1 substrate was suitable for transplanting the in vitro seedlings of C. ‘Network’ and the survival rate of transplanting was 97.22%. This study successfully established an efficient in vitro propagation system for the industrialization of the plant， providing technical support for its industrial production.

Key words Calathea ‘Network’；Tissue culture；In-vitro rapid propagation;Shoot proliferation

基金項(xiàng)目 廣州市科學(xué)技術(shù)局基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究專題（206206）——幾種肖竹芋屬植物工廠化生產(chǎn)技術(shù)研究（任務(wù)書編號：2023A04J0877）。

作者簡介 郭貝怡（1994—），女，廣東廣州人，博士，從事園林植物繁育研究。*通信作者，正高級工程師，從事風(fēng)景園林研究。

收稿日期 2024-03-15；修回日期 2024-04-24

灑金肖竹芋（Calathea ‘Network’）系天南星科、肖竹芋屬多年生草本植物，其葉片表面濃綠，沿葉脈分布有淺綠色或黃綠色的長方形小斑塊，與馬賽克紋理相似，故又稱“馬賽克竹芋”。其葉片紋理特殊、光澤感強(qiáng)，觀賞價(jià)值高，具有株型緊湊、耐陰性好等特點(diǎn)，可適用于家庭園藝或園林景觀，是具有較高市場潛力的觀葉植物。

肖竹芋屬植物具有根莖，可通過分株或切分根莖的方式進(jìn)行繁殖，但受限于季節(jié)及母本材料狀態(tài)，繁育效率較低，生產(chǎn)周期長，難以滿足市場需求。植物組織培養(yǎng)的方式可以高效繁育大量表型一致的植株，對于繁育效率低的園林植物種苗生產(chǎn)意義重大［1-2］。因此，對于肖竹芋屬植物而言，是理想的繁育手段［3-4］，目前市場上的肖竹芋屬植物多數(shù)是通過植物組織培養(yǎng)的方式進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)19年代開始，已有研究者對肖竹芋屬植物開展組織培養(yǎng)技術(shù)研究［5-6］，然而，涉及品種不多，研究系統(tǒng)性不強(qiáng)。肖竹芋屬植物種類多樣，不同品種間最適的培養(yǎng)條件不同，因此對于一些觀賞價(jià)值高的品種有必要開展系統(tǒng)的組織培養(yǎng)體系建立研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

灑金肖竹芋母本材料保存于廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院種苗研發(fā)中心陳田基地溫室大棚（113.30°E，23.22°N）。

1.2 外植體消毒處理

于晴天的上午，從灑金肖竹芋母本的塊莖上切取葉片尚未展開的新生側(cè)芽，切取時(shí)須保留部分塊莖組織。在流水下沖洗側(cè)芽并用小刷子刷凈表面泥土，然后置于陰涼干燥處晾干。晾干后，用刀片切除側(cè)芽外部的葉鞘，然后在超凈工作臺上用75%乙醇棉球擦拭側(cè)芽表面，并在75%乙醇中浸泡30 s；處理后的側(cè)芽浸泡于0.1%升汞溶液中12 min后，用無菌水沖洗5～8次，然后接種到初代誘導(dǎo)培養(yǎng)基（MS+2.0 mg/L 6-芐基腺嘌呤（6-Benzylaminopurine，BA）+0.2 mg/L萘乙酸（1-Naphthaleneacetic acid，NAA）上。

1.3 不定芽增殖誘導(dǎo)

將無菌側(cè)芽分別接種到添加有0.1 mg/L NAA和不同濃度BA（0.5～3.0 mg/L）、6-糠基氨基嘌呤（Kinetin，KT）（1.0～3.0 mg/L）和噻苯?。═hidiazuron，TDZ）（1.0～3.0 mg/L）的MS培養(yǎng)基中，以添加有0.1 mg/L NAA的MS培養(yǎng)基作為對照。

除MS培養(yǎng)基基本成分及上述植物生長調(diào)節(jié)劑外，培養(yǎng)基中另外添加6.5 g/L卡拉膠、30 g/L蔗糖，pH調(diào)節(jié)至5.8～6.0，分裝到培養(yǎng)瓶后在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌20 min（121 ℃，0.1 MPa）。

除特殊注明外，所有組培瓶均在培養(yǎng)室中培養(yǎng)，培養(yǎng)室溫度為23～25 ℃，光照強(qiáng)度為54～63 μmol/（m2·s），光周期為12 h/d。

1.4 接種方式對不定芽增殖的影響

以3種不同的切分方式處理灑金肖竹芋的無菌芽，分別是①單芽：將叢芽切分為單芽進(jìn)行接種；②單芽縱切：將叢芽切分為單芽后，縱切其基部0.2～0.4 cm后進(jìn)行接種；③叢芽：將叢芽切分成3～4個芽的叢芽團(tuán)，然后進(jìn)行接種。培養(yǎng)基為MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L BA。每個處理接種30個外植體，重復(fù)3次。接種30 d后，統(tǒng)計(jì)各處理增殖芽平均數(shù)。

增殖芽平均數(shù)=誘導(dǎo)培養(yǎng)后芽數(shù)/接種時(shí)芽數(shù)

1.5 試管苗生根誘導(dǎo)

將灑金肖竹芋無根的無菌苗切分為單株，分別接種于以下生根誘導(dǎo)培養(yǎng)基中：①1/2MS；②1/2MS+0.5 g/L 活性炭（activated carbon，AC）；③1/2MS+0.1 mg/L NAA；④1/2MS+0.1 mg/L NAA+0.5 g/L AC；⑤1/2MS+0.5 mg/L NAA；⑥1/2MS+0.5 mg/L NAA+0.5 g/L AC。每處理接種30個外植體，3次重復(fù)。接種30 d后，觀察各處理根系狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)各處理生根率。

生根率=生根外植體數(shù)目/接種的外植體數(shù)目

1.6 煉苗移栽

當(dāng)生根苗高達(dá)到2 cm時(shí)進(jìn)行移栽。移栽前，將瓶蓋擰松，置于煉苗室放置1 d；然后將瓶蓋完全打開，置于煉苗室放置1 d。將生根苗從瓶中取出，流水沖洗干凈根系上的固體培養(yǎng)基后瀝干水分，移栽至72孔穴盤中，采用4種不同基質(zhì)：純泥炭、泥炭∶蛭石（V/V）=3∶1、泥炭∶珍珠巖（V/V）=3∶1、泥炭∶椰糠（V/V）=3∶1。移栽后于大棚中培養(yǎng)，進(jìn)行統(tǒng)一管養(yǎng)。移栽第7、15、20、30天后，統(tǒng)計(jì)其新根萌發(fā)率，公式如下：

新根萌發(fā)率=萌發(fā)新根植株數(shù)目/統(tǒng)計(jì)的植株總數(shù)×100%

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用軟件Microsoft Office Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)；采用軟件IBM SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；組間差異顯著性分析均采用Duncan’s法。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長調(diào)節(jié)劑對芽增殖的影響

根據(jù)不同植物生長調(diào)節(jié)劑對灑金肖竹芋芽增殖的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（表1）可知，0.1 mg/L NAA和不同濃度BA（0.5、1.0、2.0、3.0 mg/L）共同處理下，灑金肖竹芋的芽增殖誘導(dǎo)率顯著高于0.1 mg/L NAA處理、0.1 mg/L NAA和不同濃度TDZ或KT（1.0、2.0、3.0 mg/L）共同處理，且不定芽健壯，植株?duì)顟B(tài)正常（圖

1A）。這表明BA是用于誘導(dǎo)灑金肖竹芋芽增殖的最佳細(xì)

胞分裂素。此外，同時(shí)添加有0.1 mg/L NAA和不同濃度TDZ（1.0、2.0、3.0 mg/L）處理下，新芽會發(fā)生畸形，主要表現(xiàn)為莖段扭曲，葉片黃化，新生芽生長停滯（圖1B），表明TDZ不適合用于誘導(dǎo)灑金肖竹芋芽誘導(dǎo)培養(yǎng)。

2.2 接種方式對芽增殖的影響

使用不同切分方式進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單芽縱切的增殖芽平均數(shù)顯著高于單芽和叢芽接種方式（圖2）。試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，以叢芽方式接種，老芽會隨著新芽的發(fā)生而部分死亡，因此增殖的平均芽數(shù)目較少。單芽縱切后，若多于4個，則增殖的叢芽中多數(shù)新芽的長勢較弱（圖1C）。單芽接種方式增殖形成的新芽長勢相對一致（圖1A）。

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑對生根的影響

盡管灑金肖竹芋增殖階段也會自然生根，但根系較硬，無根毛（圖1D），直接移栽易折斷，因此移栽前有必要另外進(jìn)行生根誘導(dǎo)。由不同培養(yǎng)基配方對灑金肖竹芋生根的影響可知（表2），0.1～0.5 mg/L NAA的添加對生根率沒有促進(jìn)作用，相反會降低其平均根數(shù)。同時(shí)添加NAA和0.5 g/L AC能提高平均根數(shù)，若單獨(dú)使用0.5 g/L AC會降低生根率。

因此，NAA與0.5 g/L AC同時(shí)使用效果較好。結(jié)合生產(chǎn)成本考慮，最適合用于灑金肖竹芋生根誘導(dǎo)的培養(yǎng)基配方為1/2MS+

0.1 mg/L NAA+0.5 g/L AC。該處理下生根培養(yǎng)15～25 d，灑金肖竹芋根系狀態(tài)良好，根毛多（圖1E），植株長勢良好，可達(dá)到出瓶標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 移栽基質(zhì)對試管苗移栽的影響

由不同的移栽基質(zhì)影響灑金肖竹芋試管苗新根萌發(fā)率的結(jié)果可知（表3），在移栽后的7 d，添加了蛭石、珍珠巖、椰糠的基質(zhì)顯著促進(jìn)了試管苗新根的萌發(fā)。表明在移栽前期，較好的透氣、透水性有利于灑金肖竹芋新根的萌發(fā)。15～20 d新根的萌發(fā)率在不同處理間有差異，泥炭∶椰糠=3∶1處理萌發(fā)率最高。在移栽培養(yǎng)30 d時(shí)，純泥炭、泥炭∶椰糠=3∶1處理，灑金肖竹芋的新根萌發(fā)率無顯著差異，且新根萌發(fā)率較高，以泥炭∶珍珠巖=3∶1處理的新根萌發(fā)率最高，達(dá)97.62%。移栽30 d后新根萌發(fā)的試管苗存活率為100%（圖1F）。

總體而言，泥炭∶椰糠=3∶1基質(zhì)適用于灑金肖竹芋試管苗移栽。

3 討論

前人通過對肖竹芋屬植物立體快繁技術(shù)開展了研究，盡管已有一些肖竹芋屬植物成功建立了立體快繁體系，但由于不同品種間的特性不同，對于不同離體快繁階段所需的培養(yǎng)條件也有較大差異。培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的使用對于芽再生的成功與否關(guān)系密切［7］。肖竹芋屬植物的芽增殖誘導(dǎo)通常會同時(shí)使用細(xì)胞分裂素和生長素［8-14］。雙線竹芋（C.asanderiana）在增殖培養(yǎng)基MS+4.0 mg/L BA+0.2 mg/L NAA上培養(yǎng)，增殖倍數(shù)為3.4［10］ ；紅、黃響尾蛇竹芋（C.crotalifera）頂芽和腋芽增殖的最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基均為MS+3.5 mg/L BA+1.0 mg/L NAA，其頂芽增殖系數(shù)為2.0～2.6，腋芽增殖系數(shù)為4.0～4.4［15］；安娜竹芋（C.veitchiaana J.G.Veitch ex J.D.Hooker）在增殖培養(yǎng)基MS+3.5 mg/L BA+2.0 mg/L KT中，每50 d的增殖系數(shù)可達(dá)4.3 ［11］；羅曼竹芋在MS+10.0 mg/L BA誘導(dǎo)下才能實(shí)現(xiàn)最高的增殖率［16］。而灑金肖竹芋增殖所需的植物生長調(diào)節(jié)劑所需濃度較低，當(dāng)BA濃度高于1.0 mg/L時(shí)，其增殖誘導(dǎo)率反而隨著BA濃度的上升而下降。而在玫瑰竹芋增殖研究中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)BA濃度超過其最適的增殖誘導(dǎo)濃度2.0 mg/L時(shí)，不利于增殖培養(yǎng)，苗的發(fā)育和形態(tài)會受到影響［17］?？梢?，不同的肖竹芋屬植物對于外源植物生長調(diào)節(jié)劑的敏感程度不同，灑金肖竹芋可能對于外源植物生長調(diào)劑的敏感度較高。

除了外源植物生長調(diào)節(jié)劑外，接種方式對植物增殖效率也有明顯的影響。單芽縱切可以通過破壞生長點(diǎn)的方式提高灑金肖竹芋的增殖芽平均數(shù)，在紅、黃響尾蛇竹芋增殖培養(yǎng)過程中也得到相同的結(jié)論［15］。

雙線竹芋、貓眼竹芋需要在1.0～2.0 mg/L IBA誘導(dǎo)下才有較好的生根效果［10］；紫蘋果竹芋（C.rotundifolia）最佳的生根誘導(dǎo)IAA濃度為2.0 mg/L［13］，更低的IAA濃度誘導(dǎo)無論是生根率還是生根數(shù)均較低。相較而言，灑金肖竹芋的生根更容易，0.1 mg/L NAA就能較好地誘導(dǎo)根系形成，這與紅玫瑰竹芋是類似的［17］。增殖培養(yǎng)過程中灑金肖竹芋能生根，但較高濃度的BA處理下形成的根系幾乎沒有根毛。在BA處理下，青蘋果竹芋（C.ornata）形成的根系也缺少側(cè)根，移栽后生長速度慢［6］。這表明肖竹芋屬植物增殖培養(yǎng)后，重新進(jìn)行生根誘導(dǎo)更利于其后續(xù)生長及移栽。

綜上，該研究發(fā)現(xiàn)，使用增殖誘導(dǎo)培養(yǎng)基MS+0.5 mg/L BA+0.1 mg/L NAA，結(jié)合單芽縱切的接種方式，灑金肖竹芋的增殖系數(shù)可以達(dá)到4.22。從產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的角度來看，該技術(shù)的優(yōu)勢明顯，生產(chǎn)成本低，繁育效率高。

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