红掌品种‘大哥大’组培苗水培体系的建立

吴筱林,由翠荣,龚雪琴,郭善利

(烟台大学生命科学学院,山东 烟台 264005)

红掌(AnthuriumandraeanumL.)为天南星科花烛属多年生常绿草本植物,原产于南美洲热带,在欧洲、亚洲、非洲皆有广泛栽培,为国内外花卉生产中需求量较大的中高档盆栽花卉。红掌的栽培主要有基质栽培和水培两种形式[1-3],相对于大量的红掌繁殖技术方面的研究, 对其水培技术的研究仍比较少[4], 且目前仍没有一套针对水培红掌的标准化技术体系建立,这在很大程度上影响着红掌水培技术的推广。

水培的主要技术特点是采用营养液代替土壤进行植物培植[5]。我国水培花卉研究成果主要集中在营养液的筛选配比以及水培花卉的根系诱导驯化、生理生化特性、病害防治、水培根系形态解剖结构研究等方面[5-12]。本试验采用单因素试验探究营养液离子浓度、生长素种类与浓度、营养液更换时间及培养温度等因素对红掌品种‘大哥大’生长的影响,旨在探索最适‘大哥大’生长发育的水培培养条件,并为红掌水培技术的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及预处理

采用‘大哥大’组培苗(株高2.0～3.0 cm、长有5～6片叶子及3～5条1 cm以上的根系)为试验材料,基本培养基组成为改良的1/2MS+20 g/L葡萄糖+100 mg/L肌醇+100 mg/L乳蛋白+5.5 g/L琼脂,pH 5.8 ～6.0。接种后先在组培瓶中密闭无菌条件下生长30 d,30 d后开盖继续培养2个月再用于以下试验,期间每两周更换一次营养液并流水冲洗根部(筛选营养液更换时间试验除外)。再培养3个月后统计分析试验结果。

试验均采用改良的MS营养液,仅含有MS中的无机盐离子,即大量元素(Ⅰa和Ⅰb)、微量元素(Ⅱ和Ⅲ)和铁盐成分(Ⅳ)。

1.2 试验方法

1.2.1 最适营养液的筛选 营养液MS离子浓度的筛选:设置改良营养液的离子浓度为1/2MS、 1/4MS、 1/8MS、 1/10MS,每瓶营养液接种3株,每组处理5个重复,25±1 ℃下光照培养(16/8 h,2000 lx),3次平行试验。

生长素种类与浓度的筛选:以改良的1/10MS为基本营养液,同时营养液中添加不同质量浓度的NAA(0.1、0.3、0.5 mg/L)或IBA(0.1、0.3、0.5 mg/L),并以改良的1/10MS基本营养液作为对照。每组处理5个重复,3次平行试验。

1.2.2 最适营养液更换周期的筛选 设置更换营养液的间隔时间分别为7 d(只更换营养液)、14 d(只更换营养液)、21 d(只更换营养液)、7 d(营养液和纯净水交替更换)、7 d(纯净水对照组),分别标记为O、P、Q、R、CK。炼苗驯化期为30 d,用塑料膜罩住保湿,不加营养液,每7 d更换一次纯净水。炼苗驯化结束后每7 d更换一次营养液。水培苗每次更换营养液时均要冲洗根部和水培容器。每组处理5个重复,3次平行试验。

1.2.3 最适培养温度的筛选 将材料种于改良的1/10MS的营养液中,每瓶接种3株。将接种好的组培苗培养于不同温度(22、25、28、30 ℃)的光照培养箱中,光照强度均采用16/8 h,2000 lx,每组处理5个重复,3次平行试验。

1.3 统计学方法

2 结果与分析

2.1 不同MS离子浓度及不同生长素配比对组培苗水培生长的影响

2.1.1 不同MS离子浓度营养液对组培苗水培生长的影响 不同MS离子浓度营养液培养植株会影响植株成活率。由表1可知,1/8MS 和1/10MS在成活率指标上最高,成活率可达98%以上;其次为1/4MS,最差的是1/2MS和对照组(纯净水),成活率仅达66%。

表1 不同MS离子浓度营养液对组培苗生长的影响

以叶片增长数为指标,1/8MS 和1/10MS最高,二者间的差异无统计学意义;其次为1/4MS、1/2MS和对照组(纯净水),其浓度间的差异无统计学意义。在株高增长高度上,最高为1/10MS,其次为1/8MS,二者间的差异无统计学意义;尽管1/4MS和对照组(纯净水)在株高增长高度上高于1/8MS,但三者间的差异也无统计学意义。在新增根数上,不同浓度间的差异具有统计学意义。1/10MS和1/8MS根数增长量最高;其次为对照组(纯净水);1/4MS与对照组(纯净水)间的差异具有统计学意义,而根数增长量最低为1/2MS,与其他浓度比较,差异均具有统计学意义。

综合以上4个指标分析结果显示,1/8MS 和1/10MS生长指标最高,二者间的差异无统计学意义;其次为1/4MS和对照组(纯净水),最差的是1/2MS。本试验选用1/10MS作为后续试验营养液的最适离子浓度。

2.1.2 不同生长素种类与浓度对组培苗水培生长的影响 由表2可知,各组处理的组培苗成活率均为100%。以叶片增长数及植株增长高度为指标,不加任何生长素的1/10MS 营养液的增长量最高,均可达添加NAA或IBA处理的1.3倍左右,而添加NAA或IBA的处理间的差异无统计学意义。在新增根数上,最佳处理是添加(0.1～0.3)mg/L的NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA,新增长根数为7条左右;尽管不加任何生长素的1/10MS 营养液和0.5 mg/L NAA新增长根数与其他处理之间的差异有统计学意义,但根数增长也可以达到6条左右。

表2 不同生长素浓度对组培苗生长的影响

综合以上4个指标分析结果显示,除(0.1～0.3)mg/L NAA或(0.1～0.5)mg/L的IBA 在新增根数有一定促进作用,在成活率指标上无显著影响外,在其他指标上不加任何生长素1/10MS 营养液均显著高于添加生长素的处理。因此,不加任何生长素的改良的1/10MS 营养液是‘大哥大’水培组培苗的最佳营养液。

2.2 不同营养液更换周期对组培苗水培生长的影响

由表3试验结果表明,营养液不同更换周期对组培苗水培的生长有影响。在生长指标上,营养液不同更换时间对水培组培苗生长的影响的差异无统计学意义。各处理的组培苗成活率均为100%,植株高度和新生叶片均有良好的增长;而在叶面积增量上,每7 d更换一次营养液的处理叶面积增长可达到2.91 cm2,每14d更换一次叶面积增长可达到2.68 cm2,两处理之间结果的差异无统计学意义,与其他处理之间结果的差异有统计学意义。因此,采用每7 d～14 d更换一次营养液的方式都适宜组培苗水培生长,为节约试验成本,本试验最终采用每14 d更换一次营养液。

表3 营养液不同更换周期对组培苗生长的影响

2.3 不同培养温度对组培苗水培培养的影响

由表4试验结果可以看出,不同培养温度对‘大哥大’水培组培苗生长的影响的差异有统计学意义。温度在25 ℃和28 ℃时成活率最高,可达97%以上；而温度达到30 ℃,植株成活率为0。在25 ℃水平处理下的组培苗的各项生长指标增量最高,其次为28 ℃和22 ℃。综合分析,本试验中组培苗的最适培养温度为25 ℃。

表4 不同温度对组培苗生长的影响

3 讨 论

3.1 营养液离子浓度及生长素配比对组培苗水培生长的影响

3.1.1 营养液离子浓度对组培苗水培生长的影响 MS营养液是组织培养试验中常用的,包含了植物生长所需的大量元素及微量元素,植物种类不同,所需最适生长离子浓度条件不同。以往研究探讨了不同营养液种类对红掌生长发育的影响[13],未曾研究最适红掌生长发育的MS 营养液浓度。本研究通过试验筛选,得到最适的离子浓度为1/10MS,离子浓度过高则会形成高渗透压,导致植株成活率降低并生长缓慢。

3.1.2 生长素种类与浓度对组培苗水培生长的影响 在促进不定根形成方面,生长素起着关键作用[14]：IBA 能促进植物主根生长并提高植株的成活率,在一定浓度下具有光稳定性[15]；NAA 可以促进植株生根尤其是不定根的形成。刘武等[13]采用不同浓度的IBA处理诱导水生根系并筛选出了IBA最佳诱导浓度。研究结果表明,红掌的生根诱导所需IBA浓度较低,0～50 mg/L的IBA均能使其生根,高浓度的IBA会造成毒害作用。岑益群等[16]试验结果表明诱导红掌生根的最佳NAA浓度为0.1 mg/L,张云开等[17]也证明了NAA在植物生根培养中的作用。本研究发现,IBA和NAA可以促进组培苗根的生成,但与不添加任何生长素处理下组培苗的生根情况差异不显著,且其新生叶片增量与植株高度增量反而低于没有添加生长素的处理,这一结果与岑益群等[16]、张云开等[17]的研究结果不一致,其原因可能与红掌品种有关。这说明生长素浓度应根据植物的特性研究选择。

3.2 营养液更换周期对组培苗水培生长的影响

更换营养液能够给水培花卉补充养分,增加营养液中的溶氧量,防止根系腐烂。换液周期短有利于花卉的生长,但是换液周期长能够节约营养液和培养时间[18]。在用营养液诱导红掌生根时,黄虹心[19]指出,换水频率是影响红掌水培根系生长的重要因素,其研究结果表明,上瓶定植观赏时仍需每隔5～10 d换液1次并清洗瓶壁,才能使根系生长良好,若换水的间隔时间拉长,则会出现水生根腐烂的情况。本试验结果表明,营养液最适更换时期为7 d～14 d,与黄虹心试验结果有一致性,若更换营养液的间隔时间拉长或营养液与纯净水交替更换时,植株新增叶片数、增长高度及新增叶面积等指标均有所下降。因此,适宜的营养液更换周期既可以保证植株在生长过程中得到充足的物质和能量供应,又可以避免更换时间过长对植株带来的负面影响。

3.3 培养温度对组培苗水培培养的影响

植物的生长发育需要适宜的温度,本试验确立了最适‘大哥大’组培苗水培生长的温度为25 ℃,这与罗珍珍等[20]对‘Alabama’品种红掌组培苗生长的最适培养条件的研究得出的结论基本一致。试验发现,培养温度过低时其生长增量明显降低,而培养温度过高时,植株出现死亡现象,这说明红掌虽是热带花卉,喜温,但培养温度也需控制在适宜范围内,不宜过高。只要在适宜的温度、光照的条件下,及时补充植物生长发育所需要的营养物质,植物就可以在水培的高湿缺氧的环境中正常生长。

4 小 结

在实验室条件下,适宜红掌品种‘大哥大’组培苗生长的最适水培条件为:不加生长素的改良1/10MS营养液，营养液更换时间7～14 d，培养温度25 ℃。经过11～12个月的生长,成功获得‘大哥大’水培开花植株,株高约25～30 cm;17～18个月的生长后,株高达40～50 cm,每双株开花3～7朵。本研究为建立水培红掌的标准化技术体系提供了参考数据。