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苹果砧木组培苗生根诱导技术研究

作者:组培设备 发布时间:2019-10-24 15:37 浏览次数:

文章来源:组培设备

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  苹果(Malus domestica Mill)属蔷薇科苹果属,果实营养丰富、味道鲜美,在世界水果生产中占据着重要地位,也是我国重要的果树之一。优良的砧木是确保苹果优良丰产的关键。平邑甜茶(Malus hupenensis Rhed.)植株根系发达,抗性强,与富士嫁接亲和力高,被广泛应用于砧木生产。组织培养途径繁殖苗木,植株整齐,繁殖快速。早在1972年,就以苹果实生幼苗的腋芽为外植体进行组织培养,之后,组织培养技术被广泛应用于金冠、桔苹等品种的脱毒苗生产。生根诱导是组织培养的关键步骤,包括试管内生根和试管外生根,其中基质培养、水培养、气雾培养和滤纸桥法等试管外生根技术被广泛应用于观赏植物及珍贵苗木的组织培养。本研究以平邑甜茶组培苗为试验材料,进行试管内和试管外生根试验,以期筛选出快速、有效、低成本的组培苗根系诱导条件,为苹果砧木组培苗工厂化生产提供技术支持。

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  1 材料与方法

  1.1 试验材料

  以生长健壮、长势一致的平邑甜茶组培苗作为试材。试验在山东农业大学校本部温室及作物生物学国家重点实验室进行。

  1.2 试验设计

  试管内生根试验:采用1/2MS培养基+7.5 g/L琼脂+30 mg/L蔗糖,分别添加0.05、0.15、0.30 mg/L萘乙酸(NAA),pH值为5.8。每瓶接种5株,每个处理接种10瓶,接种后置于光周期为12h /12h(光照/黑暗)、温度为22℃、光强为2 000 lx的培养箱中培养,每天观察生根状况。重复3次。

  试管外生根试验:设置育苗基质(丹麦PINDSTRUP)、黏土、沙子三种不同的培养介质处理,组培苗微枝扦插于白色塑料盆中,后进行地膜覆盖,置于光周期为12h /12h(光照/黑暗)、温度为22℃、光强为2 000 lx的培养箱中培养。重复3次。

  5周后统计根长、生根率、成活率并测定根系活力。根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定。

  1.3 数据处理

  采用SPSS 17.0软件进行数据分析和作图。

  2 结果与分析

  2.1 NAA浓度对平邑甜茶组培苗试管内生根的影响

  表1显示,NAA浓度为0.05 mg/L时,平均每株生根5.32条,平均根长为4.68 cm(图1a),生根率为86%,驯化移栽成活率为82%;NAA浓度为0.15 mg/L时,平均每株生根7.57条,平均根长为3.29 cm(图1b),生根率为90%,驯化移栽成活率为86%;NAA浓度为0.30 mg/L时,平均每株生根9.71条,平均根长为3.19 cm(图1c),生根率为92%,驯化移栽成活率为86%。统计分析发现,NAA浓度越高,平均根长越短,平均生根条数越多。生根组培苗进行驯化移栽后5周统计成活率,发现生根组培苗有少量死亡,可能由于移栽后组培苗碳素营养由异养转变为自养过程中根系不适应炼苗环境,从而造成了死亡。

  表1 NAA浓度对组培苗生根的影响

  


  2.2 培养介质对平邑甜茶组培苗试管外生根的影响

  表2显示,用育苗基质进行微枝扦插时,植株平均生根5.75条,平均根长5.91 cm(图1d),生根率为94%;当培养介质为沙子时,平均生根3.00条,平均根长1.81 cm(图1e),生根率为32%;当培养介质为黏土时,平均单株生根1.50条,平均根长0.20 cm(图1f),生根率低为16%。比较分析发现,以育苗基质作为介质进行微枝扦插时,根数、平均根长及生根率均远远大于沙子和粘土处理,即培养介质为育苗基质的条件下,光合碳同化物远程征调能力要强于沙子和粘土,导致大量根系的发生。此外,以大颗粒疏松的腐殖质构成的育苗基质有良好的透气性和吸水性,能满足微枝基部生根所需的细胞呼吸和水分需求,故更易生根和成活。

  表2 不同培养介质对组培苗试管外生根的影响

  


  2.3 不同生根方式对根系活力的影响

  图2结果显示,试管内生根处理的根系活力较低,为55.33 μg/(g·h);试管外生根处理的根系活力远高于试管内根系,为240.82 μg/(g·h)。试管内生根根系庞大冗余,表皮发育不完全,呈粉红色;试管外生根根系大小适中,呈现发育良好的白色。试管内生根根系活力低及根系结构的不完整,导致进行移栽驯化时死亡,而试管外生根根系活力高及根系结构的完整,使生根苗更能适应环境生长下去。

  


  a.试管内生根(NAA浓度为0.05 mg/L);b.试管内生根(NAA浓度为0.15 mg/L);c.试管内生根(NAA浓度为0.30 mg/L);d.试管外生根(育苗基质);e.试管外生根(沙子);f.试管外生根(黏土)。

  图1 平邑甜茶组培苗生根状况

  


  图2 不同生根方式对根系活力的影响

  3 讨论与结论

  3.1 碳同化物来源对苹果根系诱导的影响

  利用植物组织培养进行试管内生根,植株根系的碳同化物来源于培养基,在激素调控下形成愈伤组织,然后分化出根系,属于外源碳同化物的摄入。由于根系着生于愈伤组织,与茎无完整皮层和维管束联系,培养基碳源起主要作用使根系对外源碳素营养形成依赖,减弱了与茎的联系,移栽驯化易死亡。而利用微枝扦插进行试管外生根时,培养介质中没有可供植株直接吸收利用的碳源,生根所需碳同化物来源于微枝叶片的光合作用,碳同化物运输到植株下端积累并在内源激素作用下生根,根的发生部位是茎的形成层和皮层,由此形成的根系维管束以及皮层都与茎相连接,可以互相供给水分及养分。在试管外生根过程中,微枝叶片通过梯度驯化作用,逐步形成完整的叶片结构进行光合作用,并将光合产物运输到扦插枝条的基部,并形成不定根,其适应性强,根系活力高。

  3.2 苹果组培苗试管外生根技术集成

  试管内生根依赖生根培养基中的有机物,在外源激素诱导下异养生根,根系活力低,且需要驯化移栽过程,使苗由异养转变为自养,以适应实际栽培环境,耗时长,成活率低;试管外生根依靠微枝叶片光合作用提供有机物,在内源激素调控下自养生根,根系活力高,无需附加驯化移栽的异养自养转变过程,成活率高。比较两种生根方式,试管内生根是先进行生根诱导,后进行驯化适应;而试管外生根驯化与生根诱导同时进行,节省了操作步骤,减少了时间。因此,我们提出“微枝扦插、基质培养、无根驯化、试管外生根”的组培苗根系诱导新技术。

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