活性炭在华北蓝盆花离体培养中的应用

闹干朝鲁,王 纯,阿拉坦其其格*

(1.内蒙古农业大学园艺与植物保护学院,内蒙古呼和浩特 010019;2.内蒙古大学生命科学学院,内蒙古呼和浩特 010020)

华北蓝盆花(ScabiosatschiliensisGrun.)是川续断科蓝盆花属多年生草本植物,其抗逆性强[1-3],分布较广[4],是蒙药蓝盆花的主要成分[5],也是一种良好的地被植物[6],目前华北蓝盆花的利用仍处于野生状态,但市场需求日益加大,资源日渐减少,因此人工栽培和组培快繁技术是蓝盆花野生资源保护和种苗生产来源的主要措施。关于华北蓝盆花的组织培养技术研究较少[7],且其组培苗生根比较困难,研究表明,在培养基中添加一定量的活性炭,不仅能吸附对组培苗生长不利的物质,还可以为植株创造一个适宜于根系生长的黑暗环境[8],并具有抑制褐变[9-10]、促进外植体芽的伸长[11]、增加生根率和根数、使根系生长健壮[12-13]等作用,但研究发现活性炭用量过大时,植株生长发育所需的营养元素被吸附而不利于植株生长[14]。笔者以华北蓝盆花茎段为外植体,在MS培养基中添加不同浓度的活性炭进行培养,研究不同浓度的活性炭对华北蓝盆花组培苗生长的影响,探究适合华北蓝盆花组培苗生长的活性炭浓度,同时筛选炼苗移栽基质种类,为华北蓝盆花离体快繁和种苗生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料外植体材料为华北蓝盆花当年生带顶芽的茎段,来源于内蒙古大学园艺植物栽培实验室。活性炭(粉)由福晨化学试剂有限公司生产。

1.2 试验方法

1.2.1外植体消毒。外植体在超净工作台中,用95%乙醇处理30 s,再用0.1% HgCl2溶液处理1.5 min,最后用无菌水漂洗3～5次后接种在培养基中。

1.2.2活性炭浓度设计。以MS粉+3%蔗糖+0.6%琼脂为基本培养基(pH 5.9～6.0),添加不同浓度的活性炭(AC),活性炭浓度梯度为0(CK)、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L。制备培养基时调节pH之前添加活性炭,培养基分装灭菌后培养基凝固前要轻轻摇晃三角瓶,防止活性炭沉淀瓶底或分布不均匀。每个100 mL三角瓶内装入30～40 mL培养基,每个处理接种10瓶,每瓶接种1株,重复3次。

1.2.3培养条件。组培苗放置于温度(25±1)℃、光照强度为2 500～3 000 lx、光照时间12 h/d的光电培养箱(SANYO)中进行培养。

1.2.4移栽基质种类与配比。生根培养60 d的华北蓝盆花组培苗在室内灯光下放置炼苗7 d。开盖取出组培苗,洗净根部培养基后,分别移栽到蛭石、珍珠岩、蛭石+珍珠岩(1∶1)的基质中,先放避光的实验台上缓苗7 d,再放置光照培养架上养护,每天喷水,7 d浇透一次水。养护30 d后统计成活率和生长势。用不同基质移栽30 d后再分别移入营养土、营养土+蛭石(1∶1)、营养土+珍珠岩(1∶1)的培养土中进行上盆管理,30 d后统计成活率和生长势。

1.3 数据分析每天定时观察,记录生根时间,接种35 d后统计根长、根数、株高等,观察记录植株生长势。将试验数据用Excel 2016软件整理、作图,用SPSS 26.0软件单因素AVONA分析中沃勒-邓肯分析法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的活性炭对植株生长势的影响由图1可知,未添加活性炭时,华北蓝盆花组培苗生长速度较慢,植株矮小,叶片浅绿,且茎基部有轻微褐化现象,根短而细。培养基中添加活性炭后,植株褐化现象消失,活性炭浓度在0.5～1.0 g/L时,植株生长势良好,叶片舒展。活性炭浓度在1.5～2.0 g/L时,生长受抑制,生根率下降。浓度1.0 g/L时,植株地上部分长势最优。

注:A～E分别为活性炭浓度为0、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L。Note:A-E was 0,0.5,1.0,1.5,2.0 g/L activated carbon.图1 接种35 d时组培苗生长状况Fig.1 Growth of tissue culture seedlings at 35 days after inoculation

2.2 不同浓度的活性炭对生根时间的影响由图2可知,随着活性炭浓度的升高,生根时间与对照相比均有不同程度的延长。当活性炭浓度为1.0～1.5 g/L时,其生根时间与对照相比有一定差异,较对照组稍延长。当活性炭浓度为2.0 g/L时,平均生根时间为25 d,显著高于对照(P<0.05)。其他浓度活性炭处理与对照差异不显著。

注:不同小写字母表示不同活性炭浓度间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.图2 活性炭浓度对组培苗生根时间的影响Fig.2 Effect of AC concentration on rooting time of tissue culture seedlings

2.3 不同浓度的活性炭对根长的影响由图3可知,活性炭对华北蓝盆花组培苗根长的影响显著。当活性炭浓度为0.5 g/L时,其平均根长高于对照组102.41%,但差异不显著。当活性炭浓度为1.0 g/L时,其平均根长略低于对照,差异不显著。当活性炭浓度为1.5 g/L时,其根长显著高于对照(P<0.05),高234.94%。当活性炭浓度为2.0 g/L时,其根长显著低于对照(P<0.05)。各处理的组培苗平均根长表现为1.5 g/L>0.5 g/L>CK>1.0 g/L>2.0 g/L。

注:不同小写字母表示不同活性炭浓度间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.图3 活性炭浓度对组培苗根长的影响Fig.3 Effect of AC concentration on root length of tissue culture seedlings

2.4 不同浓度的活性炭对根数的影响由图4可知,不同浓度活性炭对华北蓝盆花生根数量的影响有一定差异。添加0.5 g/L的活性炭后,平均根数最多,为5.33条。随着活性炭浓度的升高,生根数量减少,当活性炭浓度为2.0 g/L时,平均根数少于对照组。各处理的组培苗平均根数表现为0.5 g/L>1.5 g/L>1.0 g/L >CK >2.0 g/L。

注:不同小写字母表示不同活性炭浓度间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.图4 活性炭浓度对组培苗根数的影响Fig.4 Effect of AC concentration on root number of tissue culture seedlings

2.5 不同浓度的活性炭对株高的影响由图5可知,华北蓝盆花组培苗株高在不同浓度活性炭处理间无显著差异。随着活性炭浓度的升高,华北蓝盆花组培苗株高有不同程度增加。当添加的活性炭浓度为1.0 g/L时,组培苗平均株高最高,为3.10 cm。各处理的组培苗平均株高表现为1.0 g/L>0.5 g/L>1.5 g/L>2.0 g/L>CK。

2.6 华北蓝盆花组培苗移栽基质的筛选

2.6.1不同基质移栽效果。在蛭石、珍珠岩、蛭石+珍珠岩(1∶1)3种不同的移栽基质中,华北蓝盆花组培苗的成活率均达100%。其中,采用蛭石移栽的华北蓝盆花组培苗植株挺立,叶片舒展,新生叶片较少,根较长且具有较多侧根。采用珍珠岩移栽的华北蓝盆花组培苗叶色鲜绿至浅绿,基部叶片发黄,新生叶片较少,有枯叶,根长较短但分枝多。采用蛭石+珍珠岩(1∶1)移栽的华北蓝盆花组培苗,植株生长速度快,植株挺立,叶色鲜绿,新生叶片较多,有枯叶,根较长但分枝少(图6)。地上部长势表现为蛭石+珍珠岩(1∶1)>蛭石>珍珠岩,地下部长势表现为蛭石>蛭石+珍珠岩(1∶1)>珍珠岩。

注:不同小写字母表示不同活性炭浓度间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different AC concentrations at 0.05 level.图5 活性炭浓度对组培苗株高的影响Fig.5 Effect of AC concentration on plant height of tissue cultured seedlings

注: a.蛭石+珍珠岩(1∶1),b.珍珠岩,c.蛭石;A.移栽7 d时的生长状况,B.移栽30 d时的生长状况。Note: a.Vermiculite+perlite (1∶1), b.Perlite, c.Vermiculite;A. Growth status after 7 days of transplantation, B. Growth status after 30 days of transplantation.图6 不同基质移栽的华北蓝盆花组培苗生长势Fig.6 Growth potential of Scabiosa tschiliensis Grun.transplanted with different substrates

2.6.2不同配方培养土移栽效果。在营养土中移栽的植株成活率最低,为50%,在营养土+蛭石(1∶1)和营养土+珍珠岩(1∶1)的培养土的移栽成活率均为100%。采用营养土+蛭石(1∶1)和营养土+珍珠岩(1∶1)的培养土植株长势良好,叶色鲜绿,叶片舒展宽大,后期在同等环境下营养土+珍珠岩(1∶1)的植物长势变弱(图7)。

3 结论与讨论

3.1 活性炭对华北蓝盆花组培苗生长的影响在MS培养基中加入不同浓度的活性炭,华北蓝盆花组培苗植株挺立,叶片舒展,植株褐化现象消失,总体长势良好。低浓度的活性炭对华北蓝盆花组培苗的生长具有促进作用,但浓度过高抑制植物的生长,组培苗株高呈先增高后下降的趋势,但总体株高高于对照组,这与何平等[15]、万林[16]的研究结果相似。

华北蓝盆花组培苗生根受活性炭浓度的影响较大,在活性炭浓度为1.5 g/L时根长最长,在活性炭浓度为2.0 g/L时,根长最短。在活性炭浓度为0.5 g/L时组培苗生根数最多,生根率最高,为60%(对照组生根率为50%),在活性炭浓度为2.0 g/L时,根数最少,生根率最低,为30%,因此,随着活性炭浓度的升高,华北蓝盆花组培苗的生根受到抑制,这与刘健晖等[13]、金香花等[14]的研究结果相符合。活性炭的添加对华北蓝盆花组培苗的初见根时间有抑制作用,随着活性炭浓度的升高,生根时间均有不同程度延长。综合分析,在华北蓝盆花组培中最适宜的活性炭浓度为0.5 g/L。

3.2 组培苗移栽基质的筛选在该试验的6种移栽基质中,除营养土的移栽成活率最低为50%外,其余5种基质的移栽成活率均达100%。由于营养土质地相对容易造成土壤板结,透气性差,易造成烂根[17],导致移栽成活率下降。加入蛭石和珍珠岩可以有效提高土壤透气性,保证根系正常生理活动。单独采用珍珠岩,基质透气性好但保水能力下降,植株大部分出现叶片发黄及枯叶现象,植株生长速度减慢,根长较短。单独采用蛭石,基质保水能力较好,地上部植株挺立,但生长速度相对较慢,地下部根长较长。采用蛭石+珍珠岩(1∶1)混合基质,既有合适的疏松度,保证了良好的透气性,又有一定的保水能力,华北蓝盆花组培苗地上部生长速度快,地下部根系健壮,是华北蓝盆花组培苗炼苗移栽的适宜基质,这与张可凡等[18]在金钱蒲移栽基质选择的研究结果相符。采用营养土+蛭石(1∶1)混合基质,保水能力强于营养土+珍珠岩(1∶1),后期植株长势较好,是华北蓝盆花组培苗适宜的盆栽基质。

注:a.营养土,b.营养土+蛭石,c.营养土+珍珠岩;A.移栽当天的生长状况,B.移栽30 d时的生长状况,C.移栽90 d时的生长状况。Note: a. Nutrient soil, b. Nutrient soil+vermiculite, c. Nutrient soil+perlite;A. The growth status on the day of transplantation, B. The growth status at 30 days of transplantation, C. The growth status at 90 days of transplantation.图7 不同配方培养土移栽的华北蓝盆花组培苗生长势变化Fig.7 Changes of growth potential of Scabiosa tschiliensis Grun.transplanted with different formulations