石榴组培苗试管外生根条件探究

王 宁,钱晶晶,戴含晶,高青海,胡友军

(安徽科技学院 农学院,安徽 凤阳 233100)

石榴(PunicagranatumL.)中含有较多的化学成分以及人体所需的多种维生素、氨基酸等营养成分,具有较高的营养价值[1],深受国内外人们的喜爱。石榴组织培养因其有繁殖系数高、繁殖速度快且健壮植株比例高等优势[2],逐渐应用到石榴的工厂化生产中[3]。组织培养主要应用试管内诱导生根,但试管内生根存在诱导生根困难、根系发育不健壮、需要炼苗驯化环节、移栽成活率低、育苗生产周期长、成本高等问题[4],尤其炼苗驯化过程是将组织培养的幼苗由组培环境转移到非组培环境下,会使幼苗直接暴露在不良环境条件中影响植物生长[5],严重制约了组培苗工厂化生产。

试管外诱导生根培养技术同时完成生根与驯化,极大促进了苗木根系生长,提高了移栽成活率,大幅度降低了育苗的成本[6]。试管外生根主要受物种本身的特性、苗木质量、移栽基质、环境条件、外源激素等因素的影响[7]。目前,试管外生根已经运用到苹果砧木[8]、油茶[9]、东方白栎[10]等植物的育苗中,并且效果显著。但是关于石榴的组织培养体系研究较少,且研究发展较慢,尚未查阅到石榴组培苗试管外生根的相关研究。因此,开展石榴组培苗试管外生根的研究是建立完整的石榴组培体系、缩短石榴育苗周期、降低育苗成本的石榴工厂化种苗生产的重要基础。

本研究以‘白花玉石籽’石榴组培苗为研究对象,通过对不同浓度的IBA、基质配比、培养环境条件以及覆膜时间的研究,筛选出石榴组培苗试管外生根的最佳条件,找出替代炼苗驯化的方法,为石榴工厂化育苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为安徽科技学院园艺组培室茎尖接种,并进行5次继代培养后的‘白花玉石籽’组培苗。选取第6次继代培养15 d,生长健壮且带有5片及以上叶片的组培苗。继代培养基为WPM+0.2 mg/L IBA。培养条件：温度为(25±2) ℃,光照强度为2 000 lx,光照时间为12 h。

1.2 试验方法

1.2.1 不同覆膜时间的石榴组培苗试管外生根 将培养15 d的石榴组培苗移栽到装有基质(草炭与蛭石质量比为1∶4)的穴盘中,覆膜时间为6 d(S1)、9 d(S2)、12 d(S3)、15 d(S4)、18 d(S5),培养30 d后统计石榴组培苗成活率。每个处理组移栽16棵,3次重复。

1.2.2 不同环境条件的石榴组培苗试管外生根 将培养15 d的石榴组培苗移栽到装有基质(草炭与蛭石质量比为1∶4)的穴盘中,将穴盘放到设有不同环境条件的光照培养箱中,分别为P1(温度25 ℃、光照时间8 h、光照强度2 000 lx)、P2(温度25 ℃、光照时间10 h、光照强度2 000 lx)、P3(温度25 ℃、光照时间12 h、光照强度2 000 lx)、P4(温度25 ℃、光照时间8 h、光照强度3 000 lx)、P5(温度25 ℃、光照时间10 h、光照强度3 000 lx),选择最优覆膜时间进行覆膜,在光照培养箱中培养30 d,观察结果。每个处理组移栽16棵,3次重复。

1.2.3 不同浓度IBA的石榴组培苗试管外生根 将培养15 d的石榴组培苗移栽到装有基质(草炭与蛭石质量比为1∶4)的穴盘中,选择前期石榴组培苗诱导生根最优激素IBA做为试管外生根激素,探讨IBA 0 mg/L(A1)、0.2 mg/L(A2)、0.4 mg/L(A3)、0.6 mg/L(A4)、0.8 mg/L(A5)、1.0 mg/L(A6)对石榴组培苗试管外生根的影响。用加入不同浓度IBA的WPM培养基溶液浇透基质,每个浓度为1个处理,每个处理组移栽16棵,3次重复,培养30 d,观察结果。

1.2.4 不同基质配比的石榴组培苗试管外生根 草炭与蛭石质量比为5∶0(G1)、4∶1(G2)、3∶2(G3)、2∶3(G4)、1∶4(G5)、0∶5(G6),不同配比的基质配好后装入32孔穴盘中,并将培养15 d的石榴组培苗移栽至穴盘中,用优选激素的WPM溶液浇透基质,选择最优覆膜时间,放入最优培养条件下培养30 d,观察结果。每个处理组移栽16棵,3次重复。

1.2.5 试管内生根与试管外生根比较 对同时继代培养的石榴组培苗进行试管内生根培养(B1)与试管外生根培养(B2),统计继代到移栽的时间及试管苗移栽后30 d的成活率。每个处理组移栽16棵,3次重复。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜时间对石榴组培苗试管外生根成活率的影响

地膜覆盖具有保温保湿的作用,覆膜时间直接关系到土壤的水分和温度[11],决定了试管外生根的成活率。分析结果表明,不同覆膜时间对石榴组培苗成活率影响显著。由表1可以看出,各处理组成活率由高至低依次为：S3、S4、S5、S2、S1,其中S3处理组成活率可达100%,且与其他处理组差异显著。综上,处理组S3(覆膜时间为12 d)是石榴组培苗试管外生根的最佳处理。

表1 不同覆膜时间对石榴组培苗试管外生根的影响Table 1 Effects of different plastic film covering time on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.2 不同环境条件对石榴组培苗试管外生根的影响

环境条件是石榴组培苗试管外生根的重要条件之一[12],不同的培养环境对石榴组培苗生根及生长影响较大。由表2可以看出,不同环境条件对石榴组培苗生根率、根长、生根数及株高影响均显著,生根率、生根数及株高最佳的为P2处理组,且差异显著,分别为100%、(11.33±1.51)个和(4.47±0.15) cm;根长最佳的为P3处理,但与P2处理组差异不显著,P3和P2的根长分别为(2.63±0.15) cm、(2.50±0.20) cm。综上,处理组P2(温度25 ℃、光照强度2 000 lx、光照时间10 h)是石榴组培苗试管外生根的最佳处理。

表2 不同环境条件对石榴组培苗试管外生根的影响Table 2 Effects of different environmental conditions on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.3 不同浓度IBA对石榴组培苗试管外生根的影响

IBA具有促进植物生长及生根的作用[13],本试验显示其对石榴组培苗试管外生根促进作用较好,且不同浓度IBA对石榴组培苗生长状态影响显著。由表3可以看出,不同浓度IBA对组培苗生根有不同的影响,其中A5处理组效果最为理想。具体表现为：生根率为100%,生根数高达(13.33±1.53)个,根长可达(4.67±0.35) cm,均与其他处理组存在显著差异。相较于地下部分,A5处理地上部分长势也较好,处理后株高最高达(4.2±0.26) cm,并与其他处理之间差异显著。综上,A5处理组即一次性加入IBA 0.8 mg/L的WPM培养基溶液浇透基质后,石榴组培苗的生长效果最佳。

表3 不同浓度IBA对石榴组培苗试管外生根的影响Table 3 Effects of different concentrations of IBA on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.4 不同基质配比对石榴组培苗试管外生根的影响

基质在生根培养中起到支持和固定的作用[14],本试验显示不同基质配比对石榴组培苗的生根及生长影响较大。由表4可以看出,不同基质配比对石榴组培苗生根率、生根数、根长及株高影响均显著,G5处理组的生根率、生根数、平均根长及株高均为最佳且差异显著,分别为100%、(12.39±1.33)个、(4.58±0.46) cm和(4.32±0.37) cm。综上,处理组G5(草炭土与蛭石质量比为1∶4)是石榴组培苗试管外生根的最佳基质配比。

表4 不同基质配比对石榴组培苗试管外生根的影响Table 4 Effects of different matrix ratios on in ex-vitro rooting of pomegranate tissue culture seedlings

2.5 试管内生根与试管外生根比较

由表5可知,试管内生根培养要经过30 d的瓶内生根诱导和15 d的炼苗,从组培苗接种到培养基中到移栽需要45 d,其成活率为85.21%±5.34%。而试管外生根培养只要经过在培养基中缓苗15 d,其移栽后的成活率为100%。综上,试管外生根比试管内生根花费时间短,成活率高。

表5 不同生根方式所需时间及移栽后存活率Table 5 Time required for different rooting methods and survival rate after transplanting

3 讨论与结论

石榴主要的繁殖方式为扦插繁殖,扦插繁殖存在繁殖率低,易造成品种退化等问题,利用组织培养技术繁育石榴组培苗可以解决该问题。组培苗生根方式分为试管内生根培养和试管外生根培养。石榴组培苗试管内生根,生根率低,移栽成活率低,育苗周期长。试管外生根培养有效缩短了育苗时间,节约生产成本,相对于试管内生根的组培苗,提高了移栽成活率,缩短了出苗时间,是一项在组培工厂化育苗中值得应用与推广的技术[15]。

植物的生长是内外因素共同作用的结果,组培苗试管外生根需要提供适宜的环境条件[16]。在试管外生根过程中,组培苗要经过高湿度到低湿度,覆膜能够保持土壤湿度及温度,后期需要揭开薄膜使植株保持低湿[17]。本试验结果表明,在试管外生根过程中,适宜的覆膜时间对石榴组培苗试管外生根成活率有较好的促进作用。在试管外生根过程中,组培苗要经过弱光到强光的逐渐适应过程[17],前期弱光比强光有利于生根。本试验还发现,在试管外生根过程中,前期弱光有利于生根。因此,适宜的环境条件对石榴组培苗试管外生根效果显著。也有关于组培苗试管外生根过程中在不同环境条件下培养的研究,黄玉梅等[18]、彭醒醒等[19]研究表明,环境条件对组培苗试管外生根影响较大。

外源激素是诱导生根的关键因素[20],前期研究结果表明,IBA对石榴组培苗生根诱导效果较好[21]。本试验结果表明,在试管外生根过程中,IBA同样起到了较好的促进生根作用。在试管外生根的条件下,IBA是一次性加入培养基质中,随着水分的流失及不断浇水,低浓度的IBA存留在培养基质的几率较低。因此,0.8 mg/L IBA可以起到较好的刺激石榴生根的效果。也有关于组培苗试管外生根过程中浸蘸IBA的研究,王春华等[22]、王雪娇等[23]的研究表明,激素浓度对于组培苗试管外生根的影响较大。

基质在生根培养中起到支撑和固定的作用,也为植物根系提供一个适宜的生长环境[24]。本研究表明,在试管外生根过程中,添加蛭石对石榴组培苗生根有较好的促进作用,且其生根效果优于组培过程中的生根效果。究其原因,笔者认为在组培过程中以琼脂为基质透水通气性差,不利于生根,而在试管外生根的条件下,以草炭土与蛭石混合作为培养基质,草炭土中含有大量有机质,蛭石能够增加基质的透气性和孔隙度[25],少量的草炭土与蛭石混合的基质具有良好的透水透气作用,并为石榴生长提供有机质。因此,草炭与蛭石质量比为1∶4混合作为生根基质对石榴组培苗试管外生根效果较好。也有关于组培苗试管外生根过程中不同基质中的研究,余宏傲等[26]、张彩铃等[27]等的研究均表明基质对组培苗试管外生根影响较大。

综上,在石榴组培苗试管外生根培养过程中,生长调节剂、培养环境及基质对石榴组培苗生根均有显著的影响。筛选出石榴组培苗试管外生根的最适环境条件：温度为25 ℃,光照强度为2 000 lx,光照时间10 h。以草炭与蛭石质量比为1∶4为培养基质,用WPM+0.8 mg/L IBA浇透基质,覆膜12 d,生根率可达100%。石榴组培苗试管外生根培养比试管内生根培养节约了30 d,移栽成活率提高14.79%。本研究提高石榴组培苗的生根率,节约生产时间,提高生产效率,降低生产成本,为石榴组培苗工厂化育苗提供依据。