一种大幅度缩短兰州百合种植周期和种苗快速繁殖的方法
技术领域
本发明涉及到兰州百合的品种优选方法和生物技术领域,尤其是指一种大幅度缩短兰州百合种植周期和种苗快速繁殖的方法。
背景技术
兰州百合是中国三大百合品种之一,是百合科多年生草本植物,属于山丹类百合。兰州百合是当前全国唯一的食用甜百合,是甘肃省兰州市特产,拥有中国国家地理标志的产品。兰州百合味甜美、无苦味、纤维少,百合个头大,色泽洁白,是百合中的上乘品种。
甘肃省临洮府志和平凉县志中记载,食用百合的种植历史距今已有500多年。而兰州栽培百合的历史从引种到现在约有162年,据《皋兰县志》记载,兰州百合系七里河区黄峪沟农民扬万贵(世称扬百合)于1858年(清咸丰八年)从陕西长武、彬县引种,1863年(清同治二年)试种成功,到1883年(清光绪九年)由于当时陕甘总督谭钟林的重视和大力支持下,百合得以大力发展。当时种植的百合只供一些达官贵人食用和地方官僚向清朝政府官员和皇室进贡,到1890年开始作为蔬菜上市。当时的种植面积355亩,每亩产量1200市斤。
别据兰州市政府官网公开的资料,截至2016年底,兰州百合种植面积共10.24万亩,百合产量共2.82万吨,相当于年亩产550斤(2.82万吨*2000斤/吨/10.24万亩=550斤/亩),种植户10954户共59007人。从兰州百合在兰州市试种成功、推广种植的发展历史看,其133年(1883年-2016年)的田间种植,兰州百合的年亩产量从1200斤下降到550斤,说明兰州百合的品种种性退化严重。
兰州百合传统种植方法是利用百合地下鳞茎分化获得小鳞茎种球进行无性繁殖种植。这种常规繁殖种植方法,经多代分植以后,品种种性退化严重,鳞茎果的产量下降趋势明显。兰州百合经多代分植以后,土壤、鳞茎果累积的细菌和病毒繁多,鳞茎球果容易感染,植株抗病能力弱,是其产量下降的原因之一。田间技术管理水平落后和自然气候环境恶劣,也是兰州百合亩产量低的原因。
兰州百合传统繁殖种植方法,从小鳞茎种球下苗种植到收获成品的鳞茎球果,种植周期为3年-6年,平均为4.5年。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大幅度缩短兰州百合种植周期和种苗快速繁殖的方法,其解决了兰州百合品种种性退化、年亩产下降严重、种植周期长等问题,大大提高了亩产量和大幅度缩短田间坡地种植周期。
为达上述目的,本发明的解决方案为:
一种大幅度缩短兰州百合种植周期和种苗快速繁殖的方法,其特征在于,包括以下步骤:
一、兰州百合的品种优选
按照外形端正,鳞片润白光泽、鳞片肥厚宽饱满、上包形成平口状,鳞茎球果密实、块头壮大、单果形态、没有黄麻斑等标准,从种植兰州百合的田间、坡地、山里选择出优质的兰州百合鳞茎球果;将按上述标准选出的鳞茎球果或者剥下的鳞片种植于种源区内,淘汰长势弱小的植株,保留健壮的母株,再次执行上述八项标准从二年生母株的鳞茎球果中优选出作为组培快繁的原种鳞茎球果;
二、鳞茎球果的冲洗、剥片,鳞片的清洗、消毒灭菌和脱毒处理
将步骤一优选出的兰州百合鳞茎球果洗净后去掉表层鳞片剥取中间层鳞片,对中间层鳞片进行清洗、消毒灭菌和脱毒处理,得到灭菌脱毒的原种鳞片;
三、黄基质外植体的制取
将灭菌脱毒的鳞片吸干水分,制取成黄基质外植体;
四、小鳞茎的诱导和优选
将步骤三所得灭菌脱毒黄基质外植体接种于小鳞茎诱导培养基进行诱导小鳞茎的培养,该诱导培养基的配比为:改良MS基本培养基、6-BA 1.6mg/L-3.0mg/L、NAA 0.1-0.7mg/L、KT 0.4mg/L-2.0mg/L,pH值6.0;在光照强度为2000-2500Lux、照射20天左右长出小嫩芽后,把光照强度提升到3000-4500Lux、继续照射30-35天;光源为植物灯,光照时间为12h/d,温度24-28℃,经过50-55天的诱导培养,外植体可诱导出青绿色、健壮的小鳞茎;
从诱导出小鳞茎的外植体中,优选诱导出4-5芽外植体的小鳞茎进入下一步的培育;
五、小鳞茎的增殖
将步骤四中所得的小鳞茎转接于小鳞茎增殖培养基中,该增殖培养基的配比为:改良MS基本培养基、NAA 0.4-1.2mg/L、6-BA 1.4-3.6mg/L、白糖50g/L,pH值6.0,该阶段培养条件为:光照强度约3500-4500Lux,光照时间为为12h/d,温度为24-28℃,光源为植物灯,每经过50天左右可继代增殖一次;
六、小鳞茎的分化
将步骤五所得的小鳞茎转接入分化培养基中,该分化培养基配比为:改良MS基本培养基、NAA0.4-1.2mg/L、6-BA1.4-3.6mg/L、马铃薯浸提物60-100g/L,pH值6.0,培养条件为:光照强度为4000-4500Lux,光照时间为12h/d,光源为植物灯,温度为24-28℃,约20天后,小鳞茎能分化出健壮的分化苗;
七、壮苗生根和炼苗
将步骤六中所得的分化苗转接于壮苗生根培养基中,该壮苗生根培养基的配比为:改良MS基本培养基、NAA 0.4-1.2mg/L、香蕉浸提物100-150g/L,pH值6.0;培养条件为:在植物灯光源照射、光照强度为4000-4500Lux,光照时间为12h/d,温度为24-28℃的条件下,培养约15天后,改变光照条件,光照强度调整为5500-6000Lux,光照时间为12h/d,光源为植物灯,温度为24-28℃,培养约20天后,培养出健壮的生根苗;
将上述所得的生根苗,连同培养瓶放置于光照强度为7000-8000Lux、温度为15-28℃的通风大棚中炼苗8-15天;
八、育苗大棚培育兰州百合脱毒一代果苗
将步骤七所得的炼化后的生根苗从瓶中取出,用自来水把培养基冲洗干净,在1:1500的多菌灵溶液中浸泡5分钟后取出、滤干;
将滤干的生根苗种植于沙壤土的育苗大棚中,每平方米种植密度约为160-180棵生根苗,平时进行大棚的常规管理;
一年后,每株生根苗可收获一个重约30-40克的脱毒兰州百合鳞茎球果;
九、露天种植兰州百合脱毒一代果苗,种植周期2年
每年立秋后的8-9月份,将步骤八所得的鳞茎脱毒一代果苗种植于露天的沙壤土田间、坡地或者山里,种植期间及时摘掉花蕾,在干旱时期进行人工灌溉,日常进行田间的常规管理;
种植二年后的9-10月份,可收获品相好、鳞片平口状、晶润洁白富有光泽的脱毒兰州百合鳞茎球果。
进一步,步骤二中,将消毒灭菌后的鳞片置于40度的恒温无菌水中浸泡2h进行脱毒处理。
进一步,步骤二中,先用自来水冲洗掉原种鳞茎球果表面的泥土,并将洗净的鳞茎球果剥掰成鳞片,剥片时剥去掉表层的鳞片只选取中心部分鳞片;将鳞片先用饱和无磷洗衣粉水浸泡10分钟,用自来水冲洗100-120分钟,再用无菌水冲洗1次;在超净工作台上,先用75%酒精消毒15秒,用无菌水冲洗3次;用0.15%升汞溶液浸泡10分钟,再用无菌水冲洗6次;最后进行脱毒处理。
进一步,步骤三中,将灭菌脱毒的鳞片吸干水分后,在超净工作台上选择外形完整的鳞片切成长*宽约为2cm*1cm的长条形块状,切块时选择靠近底部有黄基质的部分优先切片,制取成黄基质外植体。
进一步,步骤五中,在诱导、增殖小鳞茎时,部分健壮小鳞茎会长出小叶子,将小叶子切下进入下一轮小鳞茎的增殖,小叶子周边也会长出小鳞茎,提高增殖的效率。
进一步,步骤八中,生根苗种植时,土壤耕深约20cm,要求起垄、挖垄沟、排水良好。
进一步,步骤八中,生根苗种植当天,用定根水浇灌;第1-10天,光照条件控制为4000-6000Lux;第10-15天后,大棚早晚自然透光、光照强度控制在6000-10000Lux,午间遇烈日要遮阳,光照强度控制在8000-10000Lux;在第15-20天后,接受自然光的照射。
进一步,步骤九中,鳞茎脱毒一代果苗种植时,土壤耕深约30cm,要求悬耕碎土起垄挖沟、排水良好。
进一步,步骤九中,每亩土地一代果苗的种植量约为800斤果苗,种植二年后的9-10月份,每亩种植土地可收获约3000斤脱毒兰州百合鳞茎球果。
采用上述方法后,针对兰州百合的品种种性退化严重、田间坡地山里种植周期长、亩产量低三大问题,本发明采用了将兰州百合品种选优方法,鳞片消毒灭菌脱毒、母本还原的组织培养育苗方法,保证了兰州百合优选品种的原始种性良好基因的遗传性和稳定性,用生根苗培育的脱毒一代果种苗种植的继代兰州百合鳞茎球果,比传统繁殖方法年亩产提高了170%以上,其种植周期从平均4.5年大幅度缩短到2年,鳞茎球果表面没有黄麻斑。本发明对兰州百合品种品质进行了重大提升、成倍提高年亩产量、大幅度缩短了田间坡地山里的种植周期。采用组织培养、工厂化批量生产的育苗方法,使本发明成果能够立即进行产业化。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案,下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明采用百合品种优选和生物技术方法解决了兰州百合经多代分植以后品种种性退化、产量下降和种植周期长的问题,对兰州百合的品种品质和优质基因进行复本还原,经品种优选、鳞片消毒灭菌脱毒、组织培养生根瓶苗、炼苗、大棚育苗(脱毒一代果)后,采用脱毒鳞茎果苗(一代果或二代果)于田间、坡地、山里种植的兰州百合,其年亩产量达到1500斤、提高了170%以上,百合果品相优美、鳞茎球果无黄麻斑,脱毒果苗4代以内的留种种植过程极少出现病虫害,降低了种植过程农药的使用量。本发明包括以下步骤:
一、兰州百合品种的优选
从兰州市田间、坡地、山里等地区种植兰州百合的种植区,按照外形端正,鳞片润白光泽、肥厚宽饱满、上包形成平口状,鳞茎球果密实、块头壮大、单果生长形态、没有黄麻斑等标准,优选出兰州百合鳞茎球果,作为品种提升、优选的前生代鳞茎球果。
将按上述标准选出的鳞茎球果或者剥下的鳞片种植于种源区内,淘汰长势弱小的植株,保留健壮的母株,从满二年生母株的鳞茎球果中再次执行上述八项标准优选出作为组培快繁的原种鳞茎球果。
二、鳞茎球果的清洗、剥片,鳞片的消毒灭菌和脱毒处理
将优选出的原种鳞茎球果按下列步骤进行消毒灭菌处理。用自来水冲洗掉原种鳞茎球果表面的泥土,并将洗净的鳞茎球果剥掰成鳞片,剥片时剥去掉表层的鳞片只选取中心部分鳞片;将鳞片先用饱和无磷洗衣粉水浸泡10分钟,用自来水冲洗100-120分钟,再用无菌水冲洗1次;在超净工作台上,先用75%酒精消毒15秒,用无菌水冲洗3次;用0.15%升汞溶液浸泡10分钟,再用无菌水冲洗6次;最后置于40度恒温无菌水中浸泡2h,得到脱毒原种鳞片的组培材料。
三、黄基质外植体的制取
将灭菌脱毒的鳞片吸干水分,在超净工作台上选择外形完整的鳞片切成长*宽约为2cm*1cm的长条形块状;切块时选择靠近底部有黄基质的部分优先切片,从而制取成黄基质外植体和一般外植体。选取黄基质外植体作为下一步的组培材料,丢弃一般外植体。
四、小鳞茎的诱导和优选
将步骤三中所得的黄基质外植体接种于小鳞茎诱导培养基中进行诱导培养,该诱导培养基配比为:改良MS基本培养基(参见表3)、6-BA(苄基嘌呤)1.6mg/L-3.0mg/L、NAA(萘乙酸)0.1-0.7mg/L、KT(激动素)0.4mg/L-2.0mg/L,pH值6.0;培养条件为:在光照强度为2000-2500Lux、光照时间为12h/d的条件下,照射20天左右长出小小的嫩芽后,把光照强度提升到3000-4500Lux、光照时间为12h/d,继续照射30-35天;上述光源为植物灯,温度为24-28℃。外植体在该培养基中培养约50-55天诱导出青绿色、健壮的小鳞茎。
将脱毒处理过的黄基质外植体放在改良MS、MS(参见表4)和B5(参见表5)三种不同基础培养基进行诱导实验,观察实验过程和实验结果,得出不同基础诱导培养基对小鳞茎诱导的影响效果;表1是实验得出的数据,其他组培环境和处理环节相同。实验样本量分别各为100块外植体。从表1实验数据可知,改良MS基本培养基最适合小鳞茎的诱导。
表1:不同基础培养基对小鳞茎诱导的影响实验
在改良MS基础培养基中,通过上述诱导方法约有63%的外植体能够诱导出小鳞茎。再从诱导出小鳞茎的外植体中,选择诱导出4-5芽的外植体进入下一轮培育,把诱导出低于3芽和超过5芽的外植体废弃不用。4-5芽外植体占能够诱导出小鳞茎的外植体比例约为50%。
五、小鳞茎的增殖
将步骤四中所得诱导出4-5芽外植体的小鳞茎(和小叶片)切下转接于小鳞茎增殖培养基中,该增殖培养基配比为:改良MS基本培养基、NAA 0.4-1.2mg/L、6-BA 1.4-3.6mg/L、白糖50g/L,pH值6.0。该阶段培养条件为:光照强度约3500-4500Lux、光照时间12h/d,光源为植物灯,温度为24-28℃。每经过50天左右可继代增殖一次。
将小鳞茎接种于改良MS、MS和1/2MS(大量元素减半,微量元素等保持不变)三种不同基础增殖培养基中,观察不同基础增殖培养基对小鳞茎增殖效果的影响实验,其他组培环境和处理环节相同,实验样本量分别各为100个小鳞茎。下表2是实验观察过程和所得数据。
表2:不同基础培养基对小鳞茎增殖倍率的影响
通过上述实验可知不同的基础培养基对小鳞茎的增殖倍率具有较大的影响,MS基础配方中高盐含量的特性不利于兰州百合小鳞茎后续的长时间培养,从而影响了增殖倍率的增加,而1/2MS作为MS基础培养基大量元素减半后的基础配方,缺乏本植物生长的元素浓度需求从而导致培养过程中增殖倍率都不理想。通过上述实验得知,改良后MS培养基基础配方较适合作为兰州百合小鳞茎增殖的培养。
在诱导、增殖小鳞茎的时候,有部分健壮小鳞茎已经长出了小叶子,将这些小叶子切下参加下一轮小鳞茎的增殖,提高了增殖的效率。
六、小鳞茎的分化
将步骤五中所得的小鳞茎转接于分化培养基中,该培养基配比为:改良MS基本培养基、NAA0.4-1.2mg/L、6-BA1.4-3.6mg/L、马铃薯浸提物60-100g/L,pH值6.0。培养条件为:光照强度为4000-4500Lux,光照时间为12h/d,光源为植物灯,温度为24-28℃。约20天后,大约95%小鳞茎能分化出合格的分化苗。
七、壮苗生根和炼苗
将步骤六所得的兰州百合分化苗接种于壮苗生根培养基中,该壮苗生根培养基的配比为:改良MS基本培养基、NAA 0.4-1.2mg/L、香蕉浸提物100-150g/L,pH值6.0。分化苗在该培养基中,在植物灯光源照射、光照强度为4000-4500Lux,光照时间为12h/d,温度为24-28℃的条件下,培养约15天后,改变光照条件,接受植物灯的照射,光照强度调整为5500Lux-6000 Lux,光照时间为12h/d,光源为植物灯,温度为24-28℃,培养约20天后,即可培养出健壮的生根苗。
将上述所得的生根苗,连同培养瓶放置于15-28℃的通风大棚中炼苗8-15天后可用于育苗大棚的种植,光照强度为7000-8000Lux。
八、育苗大棚培育兰州百合鳞茎球果一代果苗
将步骤七所得的炼化后的生根苗从瓶中取出,用自来水把培养基冲洗干净,在1:1500的多菌灵溶液中浸泡5分钟后取出、滤干。
将滤干的生根苗种植于8M*50M的沙壤土的育苗大棚(薄膜、遮阳网)中,每平方米种植密度约为160-180棵生根苗,土壤耕深约20cm,要求起垄、挖垄沟、排水良好。日常进行大棚的常规管理。
生根苗种植当天,用定根水浇灌;第1-10天,光照条件控制为4000-6000Lux;第10-15天后,大棚早晚自然透光、光照强度控制在6000-10000Lux,午间遇烈日要遮阳,光照强度控制在8000-10000Lux;在第15-20天后,接受自然光的照射。
在育苗大棚内育苗一年后,每株生根苗可收获一个重约30-40克的脱毒兰州百合鳞茎球果(一代果苗)。经炼化的生根苗种植成活率为95%以上。
九、露天种植兰州百合脱毒一代果苗,种植周期2年
每年立秋后的8-9月份,将步骤八所得的鳞茎球果(一代果苗)种植于露天的沙壤土田间、坡地或者山里。种植产前准备:要求土地悬耕碎土起垄挖沟、排水良好,土壤耕深约30cm,每亩土地的种植量约为800斤(约8500-10000个)一代果苗。种植期间及时摘掉花蕾,在干旱时期进行人工灌溉等常规田间管理。种植二年后的9-10月份,每亩种植土地可收获约3000斤(年亩产=3000斤/亩/2年=1500斤/年亩)品相好、鳞片上包平口状、晶润洁白富有光泽的脱毒兰州百合鳞茎球果。
利用该发明方法在延边州试验种植4年,脱毒兰州百合鳞茎球果没有黄麻斑、品相端正优美,年亩产量约1500斤,植株不长病虫害。
本发明方法解决了兰州百合的品种种性退化严重、年亩产量严重下降和田间种植周期长的问题。通过对兰州百合的品种进行优选、品种品质的重大提升、工厂化快速组织育苗的繁殖方式可向社会供应大批量的优秀种苗,并经过延边州的试验种植,其年亩产量提高170%以上,鳞球茎果晶润洁白富有光泽、品相端正、极少出现黄麻斑。其种植周期从4.5年大幅度缩短为2年,年亩产量从550斤提高到1500斤,在兰州百合相同产出的情况下,该发明专利的产业化能节约大量的种植土地、为种植户创造更高的经济价值。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
表3:改良MS培养基配方表
表4:MS培养基的成分按常规如下表
(1/2MS即为大量元素减半、微量元素保持不变)
表5:B5培养基的成分按常规如下表