影響草莓品種“紅顏”快速繁殖系數(shù)因素研究

李金華，曾萬(wàn)勇，黃 強(qiáng)，田 靜

(武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，湖北武漢430023)

草莓是薔薇科(Rosaceae)草莓屬(Fragaria)多年生草本植物，原產(chǎn)南美洲，后被世界各地廣泛引種栽培，是當(dāng)今世界十大水果之一，享有“水果皇后”之美譽(yù)。中國(guó)是草莓生產(chǎn)大國(guó)［1］。除直接被食用外，草莓還可深加工成果醬、果汁、果酒、糖水罐頭及各種冷飲和速凍食品，是發(fā)展?jié)摿薮蟮乃?/p>

在生產(chǎn)上，草莓常用匍匐莖繁殖，繁殖速度慢。離體培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用于草莓生產(chǎn)，可在較短時(shí)間內(nèi)提供整齊的良種苗、脫毒苗，與常規(guī)育種相結(jié)合可更有效地培育抗病高產(chǎn)良種，也可以作為離體再生途徑研究和種質(zhì)資源保存的一種手段。

目前，有關(guān)草莓組培的報(bào)道很多，但不同品種特性不同，培養(yǎng)方法也有差異［2-8］?！凹t顏”草莓品種(簡(jiǎn)稱“紅顏”)是近年來(lái)深受消費(fèi)者喜愛(ài)的優(yōu)質(zhì)品種，但其自然繁殖率非常低。本研究以“紅顏”草莓品種為材料，探索了其組培各階段的最佳生長(zhǎng)條件，對(duì)影響快速繁殖的幾個(gè)重要因素，即激素濃度、pH值、碳源和蔗糖濃度進(jìn)行了探討，試圖解決草莓品種“紅顏”繁殖效率低，種苗供應(yīng)不足的問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

“紅顏”草莓品種匍匐莖幼芽采自武漢市東西湖區(qū)涇河農(nóng)場(chǎng)草莓栽培戶。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 外植體滅菌、接種及培養(yǎng)

將草莓匍匐莖頂端葉片剝?nèi)?，保留約2 cm的幼芽，流水沖洗過(guò)夜。接種前在超凈工作臺(tái)用無(wú)菌水沖洗3次，75%酒精浸泡1 min，0.1%升汞殺菌15 min，無(wú)菌水沖洗5次，吸干水份，接種至不同處理的培養(yǎng)基中。每個(gè)培養(yǎng)瓶接2棵外植體，置于光照強(qiáng)度2 000—4 000 lx，光照時(shí)間16 h，溫度為23±2℃的恒溫培養(yǎng)室中進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，45 d后統(tǒng)計(jì)繁殖系數(shù)。繁殖系數(shù)的計(jì)算公式為:繁殖系數(shù)=總的草莓苗數(shù)/接種外植體數(shù)。

1.2.2 不同激素濃度配比對(duì)草莓快繁的影響

以MS為基本培養(yǎng)基，加蔗糖30 g/L，瓊脂7 g/L，按不同濃度配比加入6-芐基嘌呤(6-BA)和萘乙酸(NAA)(見(jiàn)表 1)，pH 5.6—5.8，每種配方設(shè)置5個(gè)重復(fù)，分裝滅菌接種培養(yǎng)。

表1 培養(yǎng)基中激素濃度的配比

1.2.3 培養(yǎng)基pH值對(duì)草莓快繁的影響

以 MS+6-BA0.2 mg/L+NAA0.05 mg/L+蔗糖30 g/L 為配方，自 pH 5.2—6.0，間隔0.2，配制不同pH值培養(yǎng)基，每種配方設(shè)置5個(gè)重復(fù)，分裝滅菌接種培養(yǎng)。

1.2.4 不同碳源對(duì)草莓快繁的影響

以 MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.05 mg/L 為配方，瓊脂7 g/L，pH 5.6，分別以30 g/L 的蔗糖、葡萄糖、麥芽糖為碳源，每種配方設(shè)置5個(gè)重復(fù)，分裝滅菌接種培養(yǎng)。

1.2.5 不同蔗糖濃度對(duì)草莓快繁的影響

配制 MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA0.05 mg/L 培養(yǎng)基，以1%—5%設(shè)置5個(gè)梯度加入蔗糖，pH 5.6，取生長(zhǎng)良好的叢生芽，隨機(jī)接種于培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 激素濃度對(duì)“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

從表2中可以看出，各處理組所接材料都能誘導(dǎo)出芽。從NAA濃度來(lái)看高或低都能誘導(dǎo)出芽，但添加一定濃度的NAA后出芽率明顯升高，最適濃度為0.05 mg/L;NAA濃度超過(guò)0.05 mg/L后，繁殖系數(shù)降低。對(duì)6-BA來(lái)說(shuō)，濃度為0.5mg/L時(shí)，繁殖系數(shù)達(dá)到最大值，即當(dāng)NAA的濃度為0.05 mg/L，6-BA的濃度為0.5 mg/L，叢生芽誘導(dǎo)率最高，繁殖系數(shù)為3.2。由此可見(jiàn)，適宜“紅顏”莖尖誘導(dǎo)的培養(yǎng)基激素配比為 MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.05 mg/L。

表2 激素對(duì)“紅顏”增殖的影響

2.2 pH值對(duì)“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

實(shí)驗(yàn)比較了5個(gè)pH值對(duì)“紅顏”生長(zhǎng)的影響。由圖1可知，pH為5.6時(shí)繁殖系數(shù)最高達(dá)到2.5，且外植體生長(zhǎng)良好。當(dāng)pH值為5.2時(shí)，培養(yǎng)基不能完全凝固，外植體很容易陷入培養(yǎng)基中，影響叢生芽的生長(zhǎng)和增殖。

圖1 pH對(duì)草莓品種“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

2.3 碳源對(duì)“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

試驗(yàn)比較了三種糖作為碳源對(duì)植株叢生芽的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以麥芽糖作為碳源，“紅顏”的繁殖系數(shù)最小，增殖效果最差(表3)。而用蔗糖和葡萄糖的增殖效果差異不顯著，但在具體應(yīng)用中，蔗糖成本較低，因此，“紅顏”繁殖最佳碳源可選擇蔗糖。

表3 不同碳源對(duì)“紅顏”草莓快速繁殖的影響

2.4 蔗糖濃度對(duì)“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

由圖2可知，在“紅顏”快繁時(shí)，隨著蔗糖的濃度升高，“紅顏”的繁殖系數(shù)也逐漸增加，但蔗糖濃度超過(guò)3%以后，隨著蔗糖濃度的升高，繁殖系數(shù)則逐漸降低，組培苗黃化現(xiàn)象加重。蔗糖濃度以3%時(shí)最適宜，繁殖系數(shù)最高。

圖2 不同蔗糖濃度對(duì)“紅顏”繁殖系數(shù)的影響

3 討論

3.1 激素濃度問(wèn)題

激素是影響植物組織培養(yǎng)成敗的關(guān)鍵因素之一。物種、基因型、外植體部位及不同培養(yǎng)階段在組織培養(yǎng)中所需求的激素的種類和濃度不同。在草莓的組織培養(yǎng)中，高水平的細(xì)胞分裂素有利叢芽的形成，但濃度過(guò)高，則形成的叢生芽過(guò)于細(xì)密且質(zhì)量下降，不利于生根和田間移栽。從誘導(dǎo)的試管苗來(lái)看，激素濃度過(guò)高的試管苗葉片出現(xiàn)了畸形，葉柄變脆等現(xiàn)象(見(jiàn)圖3)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明“紅顏”在不同的激素組合條件下，叢生芽再生能力不同，應(yīng)適度使用植物激素。

3.2 pH值對(duì)草莓快繁的影響

pH值主要通過(guò)改變生物大分子空間結(jié)構(gòu)影響分子活性，從而影響植株的生長(zhǎng)，也是影響快繁的主要因素之一。本實(shí)驗(yàn)表明“紅顏”在不同的pH條件下，增殖能力不同，生長(zhǎng)狀況也有很大的差異(見(jiàn)圖4)。當(dāng)pH值低于5.4時(shí)，培養(yǎng)基不能完全凝固，質(zhì)地較軟，外植體很容易陷入培養(yǎng)基中，造成外植體缺氧，從而影響外植體不定芽的再生，外植體甚至因缺氧而死。本實(shí)驗(yàn)研究表明“紅顏”增殖的最適pH值為5.6，在此條件下繁殖系數(shù)最高，生長(zhǎng)狀況最好。

圖3 不同激素濃度對(duì)“紅顏”草莓快繁的影響

圖4 不同pH對(duì)“紅顏”草莓品種快繁的影響

3.3 碳源及濃度對(duì)草莓快繁的影響

碳源的功能是提供培養(yǎng)材料合成大分子的碳骨架和所需能量。對(duì)碳源的利用能力取決于自身酶系的活性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明麥芽糖作為碳源的增殖效果最差，而用葡萄糖和蔗糖的增殖效果差異不顯著(見(jiàn)圖5)。雖然用葡萄糖作為碳源繁殖系數(shù)稍高，但考慮到大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中降低成本的問(wèn)題，筆者建議用蔗糖代替葡萄糖。

圖5 不同碳源對(duì)“紅顏”快繁的影響

糖濃度的大小影響培養(yǎng)材料能量的獲取，但糖也是調(diào)節(jié)培養(yǎng)基滲透壓的重要成分。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著蔗糖的濃度升高，“紅顏”的繁殖系數(shù)也逐漸增加。但蔗糖濃度超過(guò)3%，繁殖系數(shù)反而逐漸降低，草莓的生長(zhǎng)受到影響，如出現(xiàn)黃化現(xiàn)象等。草莓黃化會(huì)使葉綠素的含量顯著降低，在某種程度上會(huì)影響到草莓植株的光合作用，植株光合效率降低［9］。朱至清提出在生根培養(yǎng)基中，蔗糖的濃度降低到1%—1.5%，不僅促使試管苗增強(qiáng)自養(yǎng)能力，還可使根系發(fā)育更加健全［10］。

與其它植物類似，草莓的組培快繁受基因及外植體部位的影響。近年來(lái)，段黃金［4］、張年忠［5］、艾勇［6］等的研究表明在草莓的組培快繁工作中，要根據(jù)品種及外植體的部位，采用不同的激素種類和配比，不能盲目套用?？梢?jiàn)，尋找適合草莓快速增殖的最佳培養(yǎng)基，滿足生產(chǎn)需要，仍是植物組織培養(yǎng)工作者不斷地研究和探討的課題。

［1］趙密珍，王靜，王壯偉，等.世界草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及江浙滬草莓產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)策［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(2):1-3.

［2］徐振南，萬(wàn)蜀淵.影響草莓花藥培養(yǎng)效率的若干因素［J］.上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 1995，11(3):27-30.

［3］崔廣榮，陳家剛.草莓的叢芽誘導(dǎo)及生根研究［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)，2004.2(1):14-16.

［4］段黃金，段新玲，趙書(shū)珍.草莓莖段組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)的初步研究［J］.塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(2):31-33.

［5］張連忠，李文金，蔚承祥，等.四季草莓“賽娃”的組織培養(yǎng)與快速繁殖［J］.植物生理通訊，2002(1):55.

［6］艾勇，趙佐敏，唐紅.草莓組織培養(yǎng)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用初步研究［J］.種子，2002(5):56-58.

［7］和秀云，畢海林，薛潤(rùn)光，等.草莓‘托特母’的組培快繁技術(shù)研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，26(2):701-704.

［8］王新華，趙恒田，盛慶軍.草莓脫病毒與離體快繁［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與科學(xué)研究，2003，19(4):300-301.

［9］曹善東、賈洪濤.不同碳源對(duì)草莓脫毒苗組培快繁的影響［J］.山東林業(yè)科技，2003(3):6-7.

［10］朱至清.植物細(xì)胞工程［M］.北京:化學(xué)出版社，1998:116-144.