杉木组培苗生根质量优化研究

蒋凡 买凯乐

摘要：从两个方面优化杉木[Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ]组培苗生根质量，一是在增殖阶段对其进行高浓度和低浓度激素培养基交替处理以优化组培芽苗的质量，从而达到优化杉木组培苗生根质量;二是在生根阶段改变光源，以优化杉木组培苗生根质量。结果表明，高浓度激素和低浓度激素交替处理后的杉木增殖芽苗，具有增殖率高、生长快、节间距适中、木质化程度较高等表观性状，且这些性状随着继代次数的增加表现比较稳定，增殖芽接种到生根培养基后，生根率最高达到86.5%，生根数量最高达到2.7条。LED复合光源红蓝光配比为2∶1时生根率最高，达到86.7%;在红蓝光配比为4∶1时生根数量最高，达到2.8条。

关键词：杉木[Cunninghamia lanceolata （Lamb. ） Hook. ];组培苗;激素;LED复合光源

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. ]具有生长快、适应性好、出材率高、用途广等特性，是中国南方各省主要栽培树种。由于用种子繁育苗木难以保持杉木优良母本的性状，而采用植物组织培养方法繁育出的苗木既可以保持优良单株的性状，又可以突破季节的生产限制，还能实现规模化生产。

组培苗的生根率和生根数量是生根质量的两个重要因素，是完善杉木组培苗工厂化育苗的关键因素[1]。一般研究认为杉木组培苗根系的形成与植物体内激素含量有关，因此通过在培养基中添加适量的植物激素以促进不定根和侧根生长。除此之外，刘海龙等[2]研究认为杉木组培芽苗本身的状态对根系的形成同样重要;徐盼盼等[3]认为组培苗根系形成还与光照有关。

实践中，仅通过植物激素来提高杉木组培苗的生根质量仍存在以下问题：一是随着杉木组培苗继代次数的增加，芽苗增殖率逐渐降低，生长逐渐变慢，生根率逐渐降低;二是组培苗基部有愈伤，根系在洗苗过程中容易脱落，影响移栽成活率;三是生根率和生根数量还有提高的空间。因此，在已优化出杉木组培苗最佳生根培养基的基础上，再通过提高杉木组培芽苗质量和筛选出更高效的光源，以进一步优化杉木组培苗的生根质量显得尤为必要。为此，本试验拟从两个方面进一步优化杉木组培苗瓶内生根质量：一是在增殖阶段对杉木组培苗进行高浓度和低浓度激素培养基交替处理以优化组培芽苗的质量，从而达到优化杉木组培苗生根质量;二是在生根阶段改变光源，以提高生根质量。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验以广西优良无性系Y2杉木萌芽条作为材料最初来源，材料经过组织培养成为无菌苗后，再将经过5代增殖培养后的组培芽苗作为试验材料。

1.2 试验设计

1.2.1 高浓度和低浓度激素增殖培养基交替处理对杉木生根质量的影响 杉木组培芽苗增殖阶段：杉木芽苗交替继代在高浓度和低浓度激素增殖培养基中培养，即第T次增殖用高浓度激素，第T+1次增殖用低浓度激素。高浓度激素培养基配方为MS改良培养基+2.5 mg/L KT（激动素，国药集团化学试剂有限公司生产） +1.0 mg/L 6-BA（6-苄氨基嘌呤，国药集团化学试剂有限公司生产）+0.5 mg/L IBA（吲哚丁酸，国药集团化学试剂有限公司生产）+3.0%（质量分数，下同）蔗糖+0.65%（质量分数，下同）琼脂，调培养基pH為6.0;低浓度激素培养基配方为MS改良培养基+0.5 mg/L KT+0.2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L IBA+3.0%蔗糖+0.65%琼脂，培养基pH为6.0。该阶段以仅用高浓度激素培养基和仅用低浓度激素培养基处理作为对照。该阶段处理40 d后，观察增殖芽苗的表观性状。连续3代作为一个阶段，连续记录3个阶段的数据。每处理100棵芽苗，3次重复。

生根诱导阶段：从增殖阶段获得的杉木丛生芽苗中选取生长健壮、长度3.0～4.0 cm的组培芽苗，接种到生根诱导培养基上，在23～26 ℃下暗培养5 d。生根诱导培养基配方为1/4 MS改良培养基+0.1 mg/L IBA+0.2 mg/L ABT1号生根粉（北京艾比蒂生物科技有限公司生产）+1.5%蔗糖+0.65%琼脂，培养基pH为6.0。暗培养5 d后，将其转移到LED红光和蓝光复合光源下每天照射14 h后，再暗培养10 h;LED复合光源红蓝光配比R∶B（光量比例，下同）为2∶1;LED红光的波峰为（660±20） nm，LED蓝光的波峰为（450±20） nm;该阶段培养温度为23～26 ℃，LED红蓝复合光源下培养时间为15 d。

根的伸长与炼苗阶段：将经过生根诱导处理后的杉木组培苗移入温棚，在室温下炼苗25 d，即完成了杉木组培苗的生根，统计生根率和生根数量。

1.2.2 生根诱导阶段LED光源处理对杉木组培芽苗瓶内生根的影响 杉木组培芽苗增殖阶段：同“1.2.1”。

生根诱导阶段：前期培养同“1.2.1”。暗培养5 d后，将其转移到LED红光和蓝光复合光源下每天照射14 h后，再暗培养10 h;所采用的LED光源红蓝光配比R∶B（光量比例，下同）为1∶0、0∶1、1∶1、2∶1、4∶1、6∶1;用白炽灯光处理的作为对照。每处理100棵芽苗，3次重复。

1.3 数据处理

采用Excel 2013和SPSS V19. 0软件对获得的数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 增殖阶段高浓度和低浓度激素培养基交替处理对杉木组培苗生根质量的影响

从表1可以看出，增殖阶段经不同方式培养处理40 d后，增殖芽苗在表观性状方面具有明显差异，主要表现在增殖率、增殖芽的生长速度、节间距、木质化等方面。高浓度激素和低浓度激素培养基交替处理后的增殖芽苗，具有增殖率高、生长快、节间距适中、木质化程度较高等特点，且性状相对比较稳定;仅用高浓度激素培养基处理后的增殖芽苗，随着继代次数的增加，其增殖率逐渐降低，生长逐渐变慢，节间距逐渐变短，而且逐渐出现白化苗;而仅用低浓度激素培养基处理后的增殖芽苗，随着继代次数的增加，其增殖率一直维持在比较低的水平，生长逐渐变慢，节间距一直都比较长，木质化程度较高，生根率和生根数量维持在较高水平;但由于增殖倍数太低，生长缓慢，成本较高，难以形成产业化。

增殖芽苗在生根诱导阶段经相同方法处理后，生根率和生根数量上也有明显差异。高浓度和低浓度激素培养基交替处理的生根率最高达到86.5%，生根数量最高达到2.7条;但随着继代次数的增加，生根率和生根数量逐渐降低，但降低幅度较小，相对比较稳定，可满足工厂化生产要求。而仅用低浓度激素增殖培养基处理的生根率最高为82.3%，生根数量最高为2.5条;但随着继代次数的增加，生根率和生根数量逐渐降低，降低幅度比高浓度和低浓度激素培养基交替处理的要大。而仅用高浓度激素增殖培养基处理的生根率最高为48.2%，生根数量最高为1.2条;但随着杉木组培芽苗继代次数的增加，生根率和生根数量逐渐降低，降低幅度较大。

2.2 生根诱导阶段，LED光源处理对杉木组培苗生根的影响

生根诱导阶段，LED复合光源处理对杉木组培苗瓶内生根具有较大的影响。随着红光光源比例的增加，生根数量和生根率先增加后减少，并在红蓝光配比为2∶1时生根率最高，达到86.7%;在红蓝光配比为4∶1时生根数量最高，达到2.8條。而单纯的蓝光和单纯的红光生根率和生根数量显著低于红蓝复合光源，单纯的蓝光照射杉木组培苗生根率和生根数量低于白炽灯，单纯的红光照射杉木组培苗生根率和生根数量略高于白炽灯。具体见表2。

3 小结与讨论

3.1 木质化程度较高的杉木组培芽苗更容易生根

本研究发现木质化程度较高的杉木组培芽苗较木质化程度低的芽苗更容易生根，即杉木组培苗的生根质量与芽苗的生理状态有较大关系。刘海龙等[2]和欧阳磊等[4]的研究结论也支持这一观点，认为杉木组培芽苗的幼龄化程度和木质化程度等生理状态对杉木组培苗生根有较大的影响，杉木组培芽苗的木质化程度将明显影响生根率。因此，本研究通过高浓度和低浓度激素培养基交替处理，以增加杉木组培继代繁育出芽苗的木质化程度，达到了提高生根率的目的。

3.2 长期在较高浓度激素培养基中培养，将抑制杉木组培芽苗增殖和木质化

本研究发现杉木组培苗长期在较高浓度激素培养基中生长，随着组培芽苗体内激素的积累，芽苗增殖率先加快后逐渐降低，芽苗生长先增快后逐渐减慢，芽苗高度逐渐矮化，节间距逐渐缩短，木质化程度逐渐降低。因此，长期在较高浓度激素培养基中培养，将抑制杉木组培芽苗增殖和木质化。欧阳磊等[4]、韦如萍等[5]、张建华[6]的研究结论也支持这一观点，随着杉木组培芽苗增殖培养基激素总浓度的增加，在连续继代一定次数后，芽苗的生长速度逐渐减慢，丛生芽比例逐渐增多，有效苗比例逐渐减少，高浓度激素对杉木组培芽苗的生长具有抑制作用。

3.3 LED光源处理对杉木组培苗生根有明显影响

LED光源在植物组培上逐步得到应用，特别是对于难以生根的植物组培[7]。LED红蓝光源对植株组培苗生根的影响主要有三种观点，第一种观点是红蓝复合光源比单色蓝光和红光更有利于生根，任桂萍等[8]、李杰等[9]、李晗等[10]分别在蝴蝶兰、金线莲、菘蓝等组培苗生根上得到验证。第二种观点是红光抑制生根，蓝光促进生根[10]，Kong等[11]、周鹏等[12]分别在兰花、乌饭树等组培苗生根上得到验证。第三种观点是红光促进生根，蓝光抑制生根，Moon等[13]、陈菲等[14]分别在日本双蝴蝶、玉簪等组培苗生根上得到验证。而本研究结论认为LED红蓝复合光源更有利于杉木组培苗生根，单纯蓝光一定程度上抑制了杉木组培苗生根，即本研究结果支持第一种观点。其原因可能是不同波长的光质对植物离体培养细胞中酶的活性具有一定的促进或抑制作用，并在一定程度上影响植物根系的形成与生长[15]。因此，LED红蓝复合光源在杉木组培苗生根阶段对酶活性的影响是下一步研究的重点。

参考文献：

[1] 彭丽萍，董丽芬. 樟子松组织培养不定根的诱导[J]. 中南林业科技大学学报，2008，28（1）：93-97.

[2]  刘海龙，陈晓明，覃子海，等. 杉木优良无性系组培生根技术优化[J]. 林业科技开发，2015，29（5）：67-69.

[3]  徐盼盼，符真珠，曹秀婷，等. LED红光处理对牡丹试管苗生根及其酶活性的影响[J]. 河南农业大学学报，2011，45（1）：38-41， 78.

[4]  欧阳磊，郑仁华，翁玉臻，等. 杉木优良无性系组培快繁技术体系的建立[J]. 南京林业大学学报（自然科学版），2007， 31（3）：47-51.

[5]  韦如萍，胡德活，郑会全，等. 植物激素对杉木组培苗增殖和生根的影响[J]. 广东林业科技，2013，29（4）：11-17.

[6]  张建华. 云南省杉木优良无性系组培快繁育苗技术研究[J]. 绿色科技，2014（4）：77-83.

[7]  闫新房，丁林波，丁 义，等. LED光源在植物组织培养中的应用[J]. 中国农学通报，2009，25（12）：42-45.

[8]  任桂萍，王小菁，朱根发. 不同光质的LED对蝴蝶兰组织培养增殖及生根的影响[J]. 植物学报，2016，51（1）：81-88.

[9] 李 杰， 王再花， 刘海林， 等. 不同光质的LED对2种金线莲组培苗增殖、生根及生长的影响[J].  热带作物学报，2017，38（9）：1666-1670.

[10] 李 晗，杨丹婷，孟佳美，等. LED不同光质对菘蓝愈伤组织诱导及再生的影响[J]. 中国农学通报，2018，34（36）：65-69.

[11] KONG S S， MURTHY H N， HEO J W， et al. The effect of light quality on the growth and development of in vitro cultured Doritaenopsis plants[J].  Acta physiologiae plantarum， 2008， 30（3）： 339-343.

[12] 周 鵬， 张 敏， 吴双竹，等. LED光质对乌饭树组培苗茎段增殖和生根的影响[J]. 植物研究，2018，38（5）：697-703.

[13] MOON H K， PARK S Y， YONG W K， et al. Growth of tsuru-rindo （Tripterospermum japonicum） cultured in vitro under various sources of light-emitting diode （LED） irradiation[J].  Journal of plant biology， 2006， 49（2）： 174-179.

[14] 陈 菲， 李 黎， 韩 辉， 等. 不同LED光质对玉簪组培苗增殖和生根的影响[J]. 国土与自然资源研究，2016（4）：94-96.

[15] 胡 阳，江 莎，李 洁，等. 光强和光质对植物生长发育的影响[J]. 内蒙古农业大学学报（自然科学版），2009，30（4）：296-303.