-
闽楠Phoebe bournei为樟科Lauraceae楠属Phoebe植物,常绿乔木,分布于江西、福建、浙江南部、广东、广西等地的亚热带常绿阔叶林地带,为中国特有的国家二级保护植物。闽楠材质优良、用途广泛,有很高的经济价值,是优良珍贵用材和园林绿化树种[1-2]。然而,由于长期人为破坏,闽楠自然繁育率低,自然资源已接近枯竭[3]。种子繁殖是楠木常规的繁殖方式[4],但是种苗繁殖效率低,生长周期长,具有很高的杂合性,很难保持其优良性状。目前,在扦插繁殖中,基质、生根促进剂质量浓度、季节等3种因子都会影响闽楠嫩枝扦插生根率及幼根生长[5-6]。植物组织培养技术是建立珍贵树种无性繁殖体系的重要手段,这一技术不仅能缩短育种周期,在短时间内快速繁育良种,还能为转基因平台的搭建打下基础。以闽楠近成熟种子为外植体进行组培快繁技术研究未见报道。因此,本研究以闽楠近成熟胚为外植体建立闽楠微扦插繁殖体系,探讨抗褐化剂和生长素对近成熟胚萌发以及微扦插生根的影响,以期获得闽楠微扦插繁殖的最佳培养条件,为闽楠良种的快速繁殖、后续生理及分子研究提供参考。
HTML
-
从表 1可见:虽然不同株系胚褐化率有所差异,但是整体表现出相似的规律,即保留全部子叶时褐化率最高,其中1号株系褐化率最高,达60.81%,而不留子叶时褐化率最低,在6号株系中褐化率仅为13.84%。然而,对萌发后无菌苗后续生长观察发现,切除全部子叶的无菌苗较细长,长势较差,真叶无法正常展开。因而,后续研究中采用保留全部子叶、通过抗褐化剂控制子叶褐化程度的方法来提高胚的萌发率并保证无菌苗的生长。
子叶切除状态 不同株系的褐化率/4 1号 2号 3号 4号 5号 6号 保留全部子叶 60.81 ± 9.84 cB 49.77 ± 3.14 cB 47.25 ± 2.45 bB 54.07 ± 3.57 cC 59.67 ± 3.96 cB 55.98 ± 1.32 cB 切除一半子叶 39.89 ± 4.88 bA 39.13 ± 7.49 bB 35.62 ± 10.47 bAB 36.65 ± 2.35 bB 48.34 ± 3.26 bB 43.33 ± 8.22 bB 切除全部子叶 20.89 ± 3.04 aA 14.29 ± 4.34 aA 18.03 ± 8.14 aA 14.78 ± 4.75 aA 32.12 ± 4.70 aA 13.84 ± 6.80 aA 说明:褐化率为平均值±标准差。同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P < 0.05),同列不同大写字母表示不同处理间 Table 1. Effect of cotyledonectomy on embryo browning
-
如图 1A所示:闽楠近成熟胚在1/2 MS培养基中培养3 d时开始发生褐变,在未加入任何抗褐化剂时,种子褐化程度较重,10 d时光密度D(475)达1.2,且萌发较为迟缓。而添加VC和PVP的种子褐化程度降低,生长状况渐好。不同种类和质量浓度的抗褐化剂对抑制褐化的效果不同,添加了PVP或VC时在第3天时都有不同程度褐化,其中褐化程度为添加1.00 g·L-1PVP>2.00 g·L-1PVP>4.00 g·L-1PVP。VC褐化值在0~10 d均低于PVP和ck,到第3天时,添加0.50和1.00 g·L-1VC的褐化值均下降,到了第10天时,VC褐化程度均呈上升趋势,当VC的添加量为1.00 g·L-1,培养10 d时,种子褐化率最低,为25%。
-
分析PPO活力(图 1B)可见:在添加了PVP的培养基中,子叶中PPO活性在第3天时与ck大致相等,呈平稳状态,到第10天时,PVP组的活性高于ck组,其中,PPO活性为添加4.00 g·L-1PVP>1.00 g·L-1PVP>2.00 g·L-1PVP。VC组在整个过程中,子叶中PPO活性一直呈下降趋势,第3天时,PPO活性为添加1.00 g·L-1VC>0.25 g·L-1VC>0.50 g·L-1VC,到了第10天,PPO活性为添加0.25 g·L-1VC>0.50 g·L-1VC>1.00 g·L-1VC,且一直低于PVP组和ck组。因此,添加的最适抗褐化剂为2.00 g·L-1PVP。
-
从表 2可见:以1/2 MS为基础培养基,添加0.2 mg·L-1 IBA,3号株系在添加PVP诱导近成熟种子胚的萌发效果较好,而添加2.00 g·L-1 PVP的效果最好,萌发率为83.57%,添加VC时胚萌发则较差,在添加0.25 g·L-1时,胚萌发率为53.06%。
抗褐化剂 质量浓度/(g·L-1) 萌发率/% PVP 1.00 61.64 ± 5.61 bAB PVP 2.00 83.57 ± 4.49 aA PVP 4.00 43.80 ± 9.24 cdBC VC 0.25 53.06 ± 9.78 bcBC VC 0.50 33.27 ± 1.52 deCD VC 1.00 19.43 ± 4.66 eD 说明:萌发率为平均值±标准差。同列不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05),同列不同大写字母表示处理间差异极显著(P < 0.01) Table 2. Change of different anti-browning agents on cotyledon embryo germination
-
从表 3可以看出:闽楠近成熟胚萌发对IBA较为敏感,较低质量浓度的IBA诱导即可萌发,且萌发率较高。IBA质量浓度为0.2 mg·L-1时效果最好,萌发率最高的6号株系可达89.71%。随着IBA质量浓度的升高萌发率下降,IBA质量浓度达1.0 mg·L-1及以上时,萌发率低于ck。闽楠近成熟胚萌发较适IBA质量浓度为0.2 mg·L-1。
IBA质量浓度/(mg·L-1) 不同株系的萌发率/% 4号 5号 6号 0.2 75.37 ± 5.75 aA 84.27 ± 3.41 aA 89.71 ± 6.63 aA 0.5 67.96 ± 7.78 aA 73.27 ± 5.89 aAB 78.43 ± 7.13 aAB 1.0 38.20 ± 9.38 bB 58.67 ± 9.01 aB 40.42 ± 4.69 cC 1.5 29.97 ± 4.64 bB 27.92 ± 8.09 aC 36.95 ± 1.91 cC 0 (ck) 42.77 ± 7.33 bB 52.53 ± 6.57 aB 61.82 ± 9.24 bB 说明:萌发率为平均值±标准差。同列不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05),同列不同大写字母表示处理间差异极显著(P < 0.01) Table 3. Change of different concentrations of IBA on cotyledon embryo germination
-
从表 4可见:以添加1.5 mg·L-1IBA的1/2 MS培养基为基础培养基,添加PVP诱导闽楠无菌苗微扦插生根效果较好,顶芽生根率均达100%。其中,添加2.00 g·L-1PVP在接种15 d开始生根,至30 d时,顶芽平均生根数为3.86条,平均根长1.56 cm;侧芽生根率为60.27%,平均生根数为1.55条,平均根长0.85 cm。添加VC时生根效果较差,仅在添加0.25 g·L-1时有66.81%的顶芽生根,但是生根数量与平均根长均明显低于添加PVP的培养基,而随着质量浓度的升高,顶芽微扦插后无法生根。在添加了VC的生根培养基中,侧芽均无法生根。在不添加任何抗褐化剂(ck)中顶芽生根情况也没有添加PVP效果好,闽楠近成熟种子微扦插生根较适用的抗褐化剂为2.00 g·L-1PVP。
抗褐化剂 质量浓度/(g·L-1) 顶芽 侧芽 生根率/% 平均生根数/条 平均根长/cm 生根率/% 平均生根数/条 平均根长/cm PVP 1.00 100 aA 2.13 ± 0.08 bcC 1.47 ± 0.49 aA 32.84 ± 6.01 cC 1.12 ± 0.23 bB 0.43 ± 0.33 bAB 2.00 100 aA 3.86 ± 0.37 aA 1.56 ± 0.31 aA 60.27 ± 1.74 aA 1.55 ± 0.19 aA 0.85 ± 0.29 aA 4.00 100 aA 2.72 ± 0.37 bB 1.47 ± 0.35 aA 45.85 ± 7.29 bB 1.31 ± 0.11 bAB 0.75 ± 0.2 aA VC 0.25 66.81 ± 7.78 bB 1.69 ± 0.42 cC 0.51 ± 0.31 bB 0 dD 0 cC 0 cB 0.50 0 dD 0 eE 0 bB 0 dD 0 cC 0 cB 1.00 0 dD 0 eE 0 bB 0 dD 0 cC 0 cB ck 0.00 38.89 ± 6.76 cC 1.05 ± 0.14 dD 0.23 ± 0.09 bB 0 dD 0 cC 0 cB 说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05),同列不同大写字母表示处理间差异极显著(P < 0.01) Table 4. Change of diiferent anti-browning agents and concentrations on rootage after microcuttage
-
如图 2所示:闽楠微扦插生根较慢,平均15 d左右开始生根。从表 5可以看出:在无菌苗继代生根培养中,1.5 mg·L-1IBA效果最好,生根率最高,顶芽生根率均达100%,15 d可发新根,平均生根数约2.85条,平均根长为1.07 cm,侧芽生根率为52.24%,平均生根数约1.48条,平均根长为0.56 cm。闽楠无菌苗微扦插生根较适培养基为1/2 MS+1.5 mg·L-1IBA+2.00 g·L-1PVP。
IBA质量浓度/(mg.L—1) 顶芽 侧芽 生根率/% 平均生根数/条 平均根长/cm 生根率/% 平均生根数/条 平均根长/cm 0.2 66.67 ± 3.85 1.44 ± 0.23 0.97 ± 0.46 33.41 ± 5.49 1.25 ± 0.16 0.22 ± 0.10 1.5 100 2.85 ± 0.32 1.07 ± 0.28 52.24 ± 6.75 1.48 ± 0.23 0.56 ± 0.30 说明:数据为平均值±标准差 Table 5. Change of different concentrations of IBA on micro-cutting of sterile seedlings
-
从表 6可见:4号、5号、6号株系生根率均为100%。其中4号株系的无菌苗芽小而短,可用于微扦插的芽较少,因而繁殖系数偏低,而3号株系有较多丛生芽现象出现(图 2G~I),繁殖系数高。综上,闽楠无菌苗微扦插体系中,3号、5号、6号株系表现较好,其中3号家系繁殖系数为24.40。
株系 生根率/% 平均生根数/条 平均根长/cm 繁殖系数 1号 91.27 ± 6.89 aB 2.18 ± 0.41 bcCD 1.09 ± 0.22 abBC 7.29 2号 96.38 ± 2.28 aAB 2.57 ± 0.25 bcBC 1.18 ± 0.35 abBC 4.00 3号 75.48 ± 4.31 bC 1.85 ± 0.18 cD 0.97 ± 0.12 bA 24.40 4号 100 aA 4.14 ± 0.35 aA 1.69 ± 0.20 aA 3.20 5号 100 aA 3.86 ± 0.37 aA 1.56 ± 0.31 abAB 3.44 6号 100 aA 2.85 ± 0.32 bB 1.07 ± 0.28 abC 3.55 说明:平均生根率、平均生根数、平均根长为平均值±标准差。同列不同小写字母表示同一指标不同株系间差异显著(P < 0.05),同列不同大写字母表示同一指标不同株系间差异极显著(P < 0.01) Table 6. Change of reproductive coefficient of different families