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(河池学院化学与生物工程学院, 广西 宜州 546300)
大岩桐又名落雪尼,为苦苣苔科、大岩桐属多年生草本植物,原产于南美巴西[1]。许多苦苣苔科植物都具有极高的药用价值和观赏价值,而大岩桐的主要价值在于它极高的观赏性[2]。大岩桐花形奇妙,色彩艳丽,花期长,常作为室内盆栽,城市建设的花坛花卉。大岩桐因为其雌蕊柱头高于花药,且雄蕊早熟,所以大都自花难育,依靠自然繁殖难以产生优良植株[3],从而无法满足市场需求。因此,大岩桐的繁殖方式成为大岩桐栽培中急需解决的问题,而利用组织培养技术进行大岩桐快速繁殖是解决这一问题的有效途径。我国科研工作者于20世纪80年代开始了大岩桐的组织培养研究[4-5],目前大岩桐的组织培养技术已经取得了一定的成就,如外植体的选择、影响初代、继代培养的主要因素等都得到了初步的确定[6-9],初步形成了较系统的大岩桐组培快繁体系[10-11]。至今已经能够应用组织培养生物技术,在较短时间内获得大量的大岩桐组培快繁苗。目前生产上所栽培的大岩桐,其种苗大部分为组培无菌苗,前人对大岩桐组培苗的栽培技术开展了一些研究,李建民等研究发现,在珍珠岩、蛭石、河砂组成的基质中大岩桐组培苗的生根率达96%,成活率达90%以上[12];杨凉花报道,以珍珠岩与沙土1∶1混为基质移栽大岩桐组培苗,并用塑料薄膜覆盖,苗床温度保持在22~28 ℃,每天喷水1~2次,1周后揭去薄膜,移栽成活率达90%以上[13];李发虎等报道,松针土是最适宜于大岩桐成活的基质,其成活率可达91.7%[14];王海洪研究表明,德国Klasmann-Deilmann泥炭土422是大岩桐瓶苗炼苗移栽的最佳基质,移栽成活率高达98.47%[14];钱仁卷等报道,混合基质按腐质土∶椰糠∶珍珠岩=1∶1∶2进行配比移栽大岩桐组培苗,成活率可达98%[16]。
综上可见,对大岩桐组培苗移栽的研究主要集中在栽培技术方面,而对于大岩桐组培苗移栽后生长动态变化的研究还未见有报道。本研究以盆栽方式移栽大岩桐组培苗,通过跟踪测定移栽后不同时期大岩桐组培苗株高、叶长、叶宽等形态性状的变化,对大岩桐组培苗移栽后生长动态进行了研究,同时比较了3种不同的基质对大岩桐组培苗生长的影响,旨在探索大岩桐组培苗移栽后生长的动态变化,为完善大岩桐的栽培技术及产业化栽培提供理论参考。
选取经生根壮苗培养且长势一致的大岩桐组培苗为材料,并于移栽前进行炼苗。
试验采用盆栽方式,设3个基质处理,其中A基质处理为腐殖土∶泥炭土∶河沙∶蛭石=1∶1∶1∶1;B基质处理为腐殖土∶河沙∶蛭石=2∶1∶1;C基质处理为腐殖土∶粗砂=1∶1(以下简称A处理、B处理和C处理)。移栽前按每20 kg基质加甲霜噁霉灵25 g混合搅拌分别消毒各基质,并将基质装入盆中,备用。
炼苗完成后,小心的把试管苗从培养瓶中取出,将其基部和根部粘有的培养基洗干净,移栽时用镊子在基质中插出1个小孔,然后将幼苗放入孔中,将幼苗周围基质压实,再给基质浇透水,放于室内驯化15 d后,移至室外。每个处理60盆,每盆4株,分3次重复。
于移栽30 d统计大岩桐组培苗的成活率,并于移栽后30,45,60 d分别对不同处理的株高、叶片数、叶长、叶宽、根数、根长和根系活力进行测定,每个处理随机选取大岩桐30株测量再取其平均值。根系活力采用TTC 法[17]测定。
以Excel 2003软件进行数据处理,并通过SPSS 21.0软件进行统计分析。
移栽后30 d统计大岩桐组培苗在各栽培基质中的成活率(图1),A基质大岩桐成活率最高,达93.33%,其次是C基质;B基质成活率最低,为87.42%,导致这种情况发生可能是因为栽培时遇梅雨天气,B基质中河沙和腐殖土混合使得基质透气透水能力较差,根系长期处于过于潮湿状态而发生腐烂,植株因此而发生萎蔫死亡。
图1 不同基质处理大岩桐组培苗成活率
由表1可知,移栽到不同基质后大岩桐组培苗均有不程度的生长。移栽后30 d,A处理的株高最高,为6.97 cm,C处理的株高最矮,为5.72 cm,其中A处理增长了2.92 cm,B处理增长了2.82 cm,C处理增长了1.67 cm,且A处理的株高与C处理的株高差异达显著水平;移栽后45 d,各处理的株高差异不显著,与移栽后30 d相比,A处理增长了0.75 cm,B处理增长了0.64 cm,C处理增长了0.94 cm;移栽后60 d,A处理的株高为最高且与C处理的株高差异达显著水平,A处理与B处理和B处理与C处理的株高差异均不显著。从移栽后60 d比较,A处理的生长速率最大,为3.27 cm/月,其次是B处理;C处理的生长速率最低,为2.16 cm/月。
表1不同基质处理大岩桐组培苗株高比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前4.054.054.05移栽后30d6.97a6.87ab5.72b移栽后45d7.72a7.51a6.66a移栽后60d10.58a9.76ab8.36b月平均生长量(cm)3.272.862.16
注:小写字母表示5%水平上的差异显著,大写字母表示1%水平上的差异显著。下同。
由表2可知,移栽到不同基质30 d后大岩桐组培苗均长出了新叶,但数量均比较少,无明显差异,其中A处理长出新叶2片,B处理和C处理长出的新叶均只有1片;移栽后30~45 d,A处理和B处理均长出3片新叶,C处理长出的新叶只有1片,从总叶数比较,A处理与C处理、B处理与C处理间的差异都达显著水平,A处理和B处理间的差异不显著;移栽后60 d,A处理与B处理、B处理与C处理间的差异都达显著水平,A处理与C处理间的差异达极显著水平。从月平均长叶数比较,A处理的最多,为4片/月;C处理的最少,为2片/月。
表2不同基质处理大岩桐组培苗叶数比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前666移栽后30d8a7a7a移栽后45d11a10a8b移栽后60d14aA12bAB10cB月平均长叶数(片)432
由表3、表4可知,移栽后30 d和45 d,不同基质处理间的叶长、叶宽的差异都不显著;而移栽后60 d,A处理与C处理间的叶长、叶宽差异达显著水平,A处理与B处理、B处理与C处理间的叶长、叶宽差异均未达显著水平。在不同的测定时间,A处理的叶长、叶宽均为最大,其次是B处理;C处理间的叶长、叶宽最小。
表3不同基质处理大岩桐组培苗叶长比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前2.342.342.34移栽后30d3.56a3.41a3.02a移栽后45d5.05a4.73a4.33a移栽后60d6.26a5.81ab4.92b月平均生长量(cm)1.961.741.29
表4不同基质处理大岩桐组培苗叶宽比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前1.831.831.83移栽后30d2.8a2.71a2.47a移栽后45d4.1a3.86a3.52a移栽后60d5.25a4.38ab4.16b月平均生长量(cm)1.711.281.17
表5、表6表明,移栽到不同基质后大岩桐组培苗的根数逐渐增多,根长逐渐增长,其中A处理月平均长根数15条、根长月平均生长1.49 cm,B处理月平均长根数13条、根长月平均生长1.21 cm,C处理月平均长根数11条、根长月平均生长0.96 cm。在不同的测定时期,A处理大岩桐组培苗的根数、根长均为最大,且A处理与C处理间大岩桐组培苗的根数差异极显著;在移栽后30 d和移栽后45 d,A处理与B处理间的根数差异不显著,B处理与C处理间的根数差异显著;移栽后60 d,A处理与B处理、B处理与C处理间的根数差异显著;在不同的测定时期,不同处理的根长无显著差异。
表5不同基质处理大岩桐组培苗根数比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前171717移栽后30d34aA33aA20bB移栽后45d39aA36aA27bB移栽后60d47aA42bAB38cB月平均长根数(条)151311
根系是植物吸收水分和养分的主要器官,根系的吸收能力取决于根系活力的强弱,根系活力高,植物生长良好。由表7可知,随着栽培时间的延长,各处理的大岩桐组培苗根系活力逐渐增强,在不同的测定时期,A处理的根系活力均为最强,其次是B处理;C处理的根系活力最小。移栽后30 d和60 d,A处理与B、C处理间的根系活力差异显著,B处理与C处理间差异不显著;移栽后45 d,A处理与B处理间差异不显著,A、B处理与C处理间差异显著。
表6不同基质处理大岩桐组培苗根长比较
测定时间A处理B处理C处理移栽前2.212.212.21移栽后30d3.03a2.64a2.47a移栽后45d4.01a3.92a3.08a移栽后60d5.18a4.63a4.12a月平均生长量(cm)1.491.210.96
表7不同基质处理大岩桐组培苗根系活力比较[μg /(g·h)]
测定时间A处理B处理C处理移栽前20.3820.3820.38移栽后30d31.65a27.71b26.43b移栽后45d51.18a48.52a46.35b移栽后60d82.37a73.82b69.46b
以SPSS 21.0数据处理软件对不同指标进行相关性分析,结果(表8)表明,移栽后的大岩桐组培苗株高、叶长、叶宽、叶数分别与根数、根长、根系活力呈正相关,其中叶数分别与根数、根长呈极显著正相关,相关系数分别为0.998和1.000。
移栽是大岩桐工厂化生产的一个重要环节,而移栽后生长性状的变化是衡量移栽成功与否的重要指标,植株的生长通常可从株高、叶长、叶宽等地上的形态指标反映出来。本研究结果表明,大岩桐组培苗在移栽后,其株高、叶长、叶宽和叶数均逐渐增加,在移栽后60 d,A基质处理的株高、叶长、叶宽和叶数分别增加了6.53 cm、3.92 cm、3.42 cm和8片,B基质处理的株高、叶长、叶宽和叶数分别增加了5.71 cm、3.47 cm、2.55 cm和6片,C基质处理的株高、叶长、叶宽和叶数分别增加了4.31 cm、2.58 cm、2.33 cm和4片,可见A基质处理的株高、叶长、叶宽和叶数增加的幅度最高,表现出了较好的长势,C基质处理的相应指示增加的幅度最小。地上部分的生长与根系的生长密切相关,根系对作物生长的贡献不仅取决于根系的生长量,更取决于根系活力的强弱,根系活力高,吸收能力强,植株生长良好[18]。杜红霞等研究表明,水、氮调控下玉米根系活力与叶面积、茎粗、茎干重、株高、籽粒产量之间存在极显著正相关[19];牛一川等研究发现,亚麻根系活力与单株果数、单株粒重、单株花朵数呈高度正相关[20];研究表明,水稻根系活力与产量正相关[21-22];董雅致等报道,大豆根系活力与地上部生物量呈显著正相关[23];王秀波等报道,小麦根系活力和地上部生长呈极显著正相关[24];吴晓婷等报道,苹果砧木试管苗在移栽过程中根系活力与根长、根数呈极显著正相关[25]。在本研究中,A基质处理的根数、根长和根系活力的表现均分别优于B、C基质处理,这可能是A基质处理地上部分长势好于B、C基质处理的主要原因。在移栽后60 d,A基质处理的根数、根长和根系活力分别增加了30条、2.97 cm和61.99μg /(g·h),B基质处理的根数、根长和根系活力分别增加了25条、2.42 cm和53.44μg/(g·h),C基质处理的根数、根长和根系活力分别增加了21条、1.91 cm和49.08μg/(g·h)。相关性分析表明,移栽后的大岩桐组培苗株高、叶长、叶宽、叶数分别与根数、根长、根系活力呈正相关,这与前人研究的结果基本一致,同时相关性分析结果与各处理的生长表现是一致的。
表8不同指标间相关性分析结果
项目株高叶长叶宽叶数根数根长根系活力相关性10.999∗∗0.8860.9890.9770.9850.944株高显著性(双侧)0.0240.3060.0950.1360.1090.213N3333333相关性0.999∗∗10.8680.9830.9690.9780.931叶长显著性(双侧)0.0240.3300.1190.1600.1330.237N3333333相关性0.8860.86810.9460.9640.9520.989叶宽显著性(双侧)0.3060.3300.2110.1700.1970.093N3333333相关性0.9890.9830.94610.998∗∗1.000∗∗0.983叶数显著性(双侧)0.0950.1190.2110.0410.0140.118N3333333相关性0.9770.9690.9640.998∗∗10.999∗∗0.993根数显著性(双侧)0.1360.1600.1700.0410.0270.077N3333333相关性0.9850.9780.9521.000∗∗0.999∗∗10.987根长显著性(双侧)0.1090.1330.1970.0140.0270.104N3333333相关性0.9440.9310.9890.9830.9930.9871根系活力显著性(双侧)0.2130.2370.0930.1180.0770.104N3333333
注:“*”表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关。
基质的选择是组培苗移栽的重要环节,不同的基质由于组成不同,其理化性状差异也较大,对组培苗的移栽成活及其生长都有明显的影响。本实验中,3个基质处理的组成都不相同,这可能是导致大岩桐组培苗生长表现不一样的原因。A基质处理由腐殖土∶泥炭土∶河沙∶蛭石=1∶1∶1∶1组成,其结构疏松,容重为0.473 g/cm3,透性良好,对大岩桐组培苗移栽后根系的生长非常有利,移栽后60 d其根系的生长量和根系活力都比B、C处理高,因而其地上部分的生长具有较好的长势,另外其成活率也是最高,达到93.33%;B基质处理由腐殖土∶河沙∶蛭石=2∶1∶1组成,C基质处理为腐殖土∶粗沙=1∶1,由于二者都没有加入泥炭土,其容重均大于A基质处理,其中B基质处理的容重为0.769 g/cm3,C基质处理的容重为0.641 g/cm3。因此,B、C处理的成活率均低于A基质处理,且从移栽后大岩桐组培苗的生长来看,B、C基质处理均不如A基质处理,研究结果与王海洪的研究比较接近。综合前人的研究及本研究结果,在大岩桐组培苗的移栽基质选择中以腐殖土和泥炭土为主料最理想,以蛭石、珍珠岩、椰糠等为辅料比较合适,而各成分的比例则需要根据实际情况及实践实验而定。