CN113875596B - 一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于组织培养技术领域,具体涉及一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法。该方法包括:采集外植体并诱导萌发、增殖培养、诱导生根、诱导形成顶芽和解除休眠等步骤。发明人认为现有牡丹组培苗移栽成活率低的主要原因有:一是组培苗生诱导根后,存在顶芽休眠现象,导致地上部停止生长;二是现有牡丹组培苗的生根率效果虽有一定改进,但根系不发达,而随着顶芽休眠、营养需求减少,又进一步导致生根后根系生长活力变弱,进而造成移栽后成活率较低。针对上述问题,发明人一方面通过相关培养基优化、培养条件优化来改善诱导生根效果,另一方面,通过环境调控来解除顶芽休眠、提高生长旺势,进而促进根系萌发和生长,从而最终提高移栽成活率。
Description
技术领域
本申请属于组织培养技术领域,具体涉及一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法。
背景技术
牡丹,一种芍药科芍药属木本花卉,具有较高观赏、油用及食用价值,是我国著名的经济作物。
牡丹的传统繁殖方法主要为播种、分株和嫁接等方式,但这些传统的繁殖方式存在明显的繁殖效率低、品种不稳定等缺陷。因此,从快速繁殖和稳定繁殖角度而言,利用组织培养技术进行种苗繁殖是目前最为可行的牡丹繁殖方式。但实践生产中,牡丹组织培养技术应用较为有限,主要原因在于组培苗生根效果差,移栽成活率低。
现有技术中,牡丹组织快繁的主要技术流程与常规组培方法相同,即:采用冬季的鳞芽作为外植体,消毒灭菌后进行芽诱导,经增殖培养后进行生根诱导,然后移栽。自1984年开展牡丹组织培养研究以来,科研人员在外植体的种类及取材时间、基本培养基筛选、激素调节等方面进行了较多研究,其中在生根诱导方面也有较好技术效果,有报道有些品种的组培苗生根率可达80%以上。但总体上,移栽成活率不高的技术问题仍然较为突出。
发明内容
基于现有牡丹组培技术研究,本申请目的在于提供一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,从而为牡丹的组培快繁技术发展奠定一定技术基础。
本申请所采取的技术方案详述如下。
一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,具体包括如下步骤:
(一)采集外植体并诱导萌发
以河南地区为例,采集1~2月份的牡丹鳞芽作为外植体,消毒灭菌后,转入芽诱导培养基中诱导萌发形成幼苗;
所述牡丹,具体牡丹品种例如为:“岛锦”、“凤丹”、“海黄”、“洛阳红”等,针对这些品种,同样以河南地区为例,鳞芽采集时间具体以1月中下旬至2月上旬为宜;
具体消毒灭菌方式,可参考如下操作:
将所采集鳞芽用自来水冲洗30min后拿到超净工作台上;先用体积浓度为75%的酒精灭菌30秒,再用0.1%的HgCl2灭菌6~8min,然后用无菌水冲洗2遍;再用0.1%的HgCl2灭菌6~8min,无菌水冲洗2遍(可根据灭菌效果重复相关操作数次);最后再用无菌水冲洗4~5遍确保没有灭菌剂残留后再接入芽诱导培养基;
所述芽诱导培养基,具体配方为:MS+6-BA 0.3~0.5 mg/L+NAA 0.01~0.3 mg/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1,培养30~50d(优选培养40d左右);
(二)增殖培养
将步骤(一)中诱导萌发后幼苗转入增殖培养基中进行继代增殖培养40~60d(优选培养45d左右);
所述增殖培养基,具体配方为:MS+6-BA 1.0~2.0 mg/L+NAA 0.05~0.5 mg/L+椰汁100~200mL/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1;
继代培养40~60d后,挑选苗高为5~6cm,生长均匀一致的幼苗进行生根诱导;
(三)诱导生根
无菌条件下,将步骤(二)中继代增殖培养的幼苗分切成单芽(单苗)后,转入生根培养基中诱导生根;
所述生根培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 1.0~2.0 mg/L+NAA 0.1~0.3 mg/L+三十烷醇0.1~1.5 g/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1;
生根培养50~60d后,将生根试管苗转入下一阶段培养基诱导顶芽形成;
(四)诱导形成顶芽和解除休眠
将步骤(三)中生根后组培幼苗转入顶芽诱导培养基中,继续培养40~60d诱导形成顶芽;
随后,将形成顶芽的组培苗置于:2~7℃、黑暗条件下继续培养35~45d,积累需冷量,以解除顶芽休眠,萌发新叶;
(需要解释的是,需冷量通常以0~7℃低温的累计时数来计量,只有需冷量达到一定时长后,休眠才会解除,顶芽才会萌发新叶并继续生长;如果需冷量不够,顶芽则不会萌发,或萌发后生长极缓慢,这说明休眠未完全解除。实际栽培中,不同牡丹品种的需冷量存在一定差异,一般而言,以0~7℃有效低温的积累时长计算,野外大田栽种过程中,牡丹芽需冷量范围大概为25~45天不等)
所述顶芽诱导培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 0~2.0 mg/L+NAA 0~0.1 mg/L+椰汁50~200 mL/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L;
诱导形成顶芽时,具体培养条件为:15~20℃,光强2000~3000 lx,光照时数为10~12 h•d-1;
(五)移栽
将步骤(四)中解除顶芽休眠后组培苗进行炼苗以使其逐步适应外界环境后,然后进行移栽;
炼苗时,可将组培苗在由低到高的梯度升温环境(10~23℃)条件下炼苗8~12 d(具体梯度设计为,例如,每天升温1~3℃,每个温度梯度培养1~2天);
移栽时,移栽基质为草炭和珍珠岩体积比为3~4∶1的混合物;
为确保成活率,移栽初期(移栽后10~20天内),环境条件控制为:相对湿度90%以上,温度控制在20~25℃。
针对现有牡丹的组织培养技术,发明人研究后认为,造成现有牡丹组培苗移栽成活率低的主要原因有两点:一是组培苗生诱导根后,存在顶芽休眠现象,导致地上部停止生长;二是现有牡丹组培苗的生根率效果虽有一定改进,但根系不发达,而随着顶芽休眠、营养需求减少,又进一步导致生根后根系生长活力变弱,进而造成移栽后成活率较低。
针对上述问题,发明人一方面通过相关培养基优化、培养条件优化来改善诱导生根效果,另一方面,通过环境调控来解除顶芽休眠、提高生长旺势,进而促进根系萌发和生长,从而最终提高移栽成活率。初步实验效果表明,采用本申请相关组培方法后,牡丹组培苗生长旺盛、根系发达,移栽后成活率较高,对于提高牡丹组培效果具有较好的技术价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明。
实施例
以具体牡丹品种为例,就本申请所提供的解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法具体介绍如下。
(一)采集外植体并诱导萌发
采集2月份的河南地区(洛阳)牡丹鳞芽作为外植体,消毒灭菌后,转入芽诱导培养基中诱导萌发形成幼苗;
本实施例中牡丹选择5~10年生、生长健壮的“岛锦”品种,选择无病虫害母株,采集其鳞芽(枝条中下部生长饱满的腋芽)作为外植体来源。
对鳞芽消毒灭菌时,具体参考如下操作:
将所采集鳞芽用自来水冲洗30min后拿到超净工作台上;先用体积浓度为75%的酒精灭菌30秒,再用0.1%的HgCl2灭菌8min左右,然后用无菌水冲洗2遍;再用0.1%的HgCl2灭菌8min左右,无菌水冲洗2遍;最后再用无菌水冲洗5遍确保没有灭菌剂残留后再接入芽诱导培养基;
所述芽诱导培养基,具体配方为:MS+6-BA+NAA +糖30 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1,培养40d左右(培养40d时,芽萌发后可普遍形成6~10片叶,幼苗生长至4~5cm左右)。
培养过程中,为明确不同激素浓度组合对芽萌发影响,发明人设计了不同浓度激素组合,具体激素浓度组合及相关芽萌发效果如下表1所示。
表1,不同激素浓度组合对芽诱导的影响(表中仅列举了激素浓度组合情况,实际培养基中均含有“糖30 g/L +琼脂6 g/L”)
从上表结果可以看出,不同激素浓度组合情况下,芽萌发率效果差异不大,但不同激素浓度组合对于侧芽(芽萌发后叶腋处再萌发所形成的称为侧芽)萌发率有较大影响。但总体上,从诱导芽萌发角度而言,培养基:MS+6-BA 0.3~0.5 mg/L+NAA 0.01~0.3 mg/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L的设计是较为合理的。
(二)增殖培养
增殖阶段主要是诱导幼苗从基部发生不定芽丛、扩大苗数量(就本申请涉及的牡丹组培而言,增殖阶段的苗高变化相对不明显);操作原理是:将芽诱导阶段萌发后的幼苗转入增殖培养基诱导不定芽丛,待芽丛生长到一定大小时(培养45d左右)将芽丛再分切成1~2个芽(根据芽大小)进行继代增殖(或者将较高幼苗分切后转入生根诱导);具体操作而言:
将步骤(一)中诱导萌发后幼苗(苗高4~5cm左右)转入增殖培养基中进行继代增殖培养45d左右(继代培养40~60d时,再挑选或者分切苗高5~6cm左右生长均匀、相对一致的幼苗进一步转入后续的生根诱导);
所述增殖培养基,具体配方为:MS+6-BA +NAA +椰汁150mL/L+糖30 g/L +琼脂6g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1。
为明确不同激素浓度组合对于增殖效率影响情况,发明人设计了不同激素浓度组合,具体实验设计情况及实验结果如下表2所示。
表2,不同激素浓度组合对增殖效果的影响(表中仅列举了激素浓度组合情况,实际培养基中均含有“糖30 g/L +琼脂6 g/L”)
从上表结果可以看出,培养基组合:MS+6-BA 1.0~2.0 mg/L+NAA 0.05~0.5 mg/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L情况下,均能实现幼苗增殖,但不同激素浓度组合情况下增殖效果差异较为明显,较为优选的培养基组合为:MS+6-BA 1.5mg/L+NAA 0.05 mg/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L。
(三)诱导生根
无菌条件下,将步骤(二)中继代增殖培养的幼苗分切成单芽(单苗)后,转入生根培养基中诱导生根培养50~60d后,将生根后试管苗转入下一阶段培养基中进行顶芽诱导形成。
所述生根培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+三十烷醇(TA) +糖40 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1。
三十烷醇(TA)作为一种农业生产中常用的生长促进剂,为明确其对于牡丹组培生根效果影响,本申请对三十烷醇(TA)不同浓度情况下对牡丹组培生根效果情况进行了研究,具体浓度设置及生根效果如下表3所示。
表3,不同用量TA对试管苗生根的影响(表中仅列举了TA浓度情况,实际培养基中均含有“IBA2.0 mg/L+NAA 0.1mg/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L”)
从上表结果可以看出,不同TA浓度对于生根效果具有较为明显的直接影响。综合而言, TA 0.5g/L是较为合适的浓度选择。
(四)诱导形成顶芽和解除休眠、以及移栽
将步骤(三)中生根后组培幼苗转入顶芽诱导培养基中,继续培养40~60d以诱导形成顶芽;
随后,将形成顶芽的组培苗置于:4℃、黑暗条件下继续培养35~45d左右,积累需冷量,以解除顶芽休眠,萌发新叶(需要解释的是,前期实验中,大田统计结果表明,2~7℃、35~45d条件范围下,不同需冷量对该品种牡丹顶芽休眠解除差异不显著,因此,实际实验过程中,仅选择中位温度4℃进行实验);
所述顶芽诱导培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+椰汁50~200 mL/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L;
诱导形成顶芽时,具体培养条件为:15~20℃,光强2000~3000 lx,光照时数为10~12 h•d-1。
将上述解除顶芽休眠后组培苗进行炼苗以使其逐步适应外界环境后,然后进行移栽;
炼苗时,将组培苗在由低到高的梯度升温环境(10~23℃)条件下炼苗8~12 d(具体梯度设计为,例如,每天升温1~3℃,每个温度梯度培养1~2天);
移栽时,移栽基质为草炭和珍珠岩体积比为3~4∶1的混合物;
为确保成活率,移栽初期(移栽后10~20天内),环境条件控制为:相对湿度90%以上,温度控制在20~25℃。
椰汁作为组培苗生长所需营养物质来源,其含量不同时,对于顶芽诱导形成和根系生长显然具有不同影响。因此,发明人对椰汁添加用量情况下进一步初步探索。具体椰汁用量及不同影响结果如下表4所示。
表4,不同浓度椰汁对顶芽诱导及根系生长的影响(表中仅列举了椰汁浓度情况,实际培养基中均含有“IBA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L”,表中数据为:4℃、黑暗条件下培养40d组统计结果)
从上表结果可以看出,不同椰汁用量对于顶芽诱导结果有明显影响区别,适当提高椰汁用量可以促进顶芽形成,但过高椰汁用量时则更多用于促进愈伤组织形成,反倒抑制了顶芽萌发形成。总体上,从顶芽诱导形成角度而言,椰汁用量不宜超过150mL/L。
由于需冷量对于顶芽萌发具有重要影响,因此,对不同需冷量处理情况下移栽后幼苗的顶芽萌发和成活率进行了进一步统计,结果如下表5所示。
表5,不同低温(均为4℃)处理时间对试管苗顶芽萌发和移栽成活的影响(表中数据为椰汁用量150mL/L组实验结果)
将上表数据结果与前期大田统计结果相比较后,可以看出,大田栽培中,一定范围内需冷量差异对于解除牡丹顶芽萌发效果差异不明显,但在组培过程中,适当提高需冷量对于打破顶芽休眠,进而改善顶芽萌发率和提高移栽成活率是具有积极技术意义的。
需要解释的是,实际实验中,按照常规操作,对照实验设计中,将上述步骤(三)中诱导生根后组培苗直接进行炼苗移栽,由于组培苗没有经历顶芽诱导及休眠解除这两个步骤,所以移栽苗在培养一段时间后均不能正常生长并逐渐死亡,这也进一步表明牡丹组培过程中,顶芽诱导形成和顶芽休眠解除对于移栽成活具有重要影响。
Claims (5)
1.一种解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:
(一)采集外植体并诱导萌发
采集牡丹鳞芽作为外植体,消毒灭菌后,转入芽诱导培养基中诱导萌发形成幼苗;
所述芽诱导培养基,具体配方为:MS+6-BA 0.3~0.5 mg/L+NAA 0.01~0.3 mg/L+糖30g/L +琼脂6 g/L;
所述牡丹品种为:“岛锦”、“海黄”、“洛阳红”;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1;
(二)增殖培养
将步骤(一)中诱导萌发后幼苗转入增殖培养基中进行继代增殖培养40~60d;
所述增殖培养基,具体配方为:MS+6-BA 1.0~2.0 mg/L+NAA 0.05~0.5 mg/L+椰汁100~200mL/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1;
(三)诱导生根
无菌条件下,将步骤(二)中继代增殖培养的幼苗分切成单芽后,转入生根培养基中诱导生根;
所述生根培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 1.0~2.0 mg/L+NAA 0.1~0.3 mg/L+三十烷醇0.1~1.5 g/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L;
具体培养条件为:23±1℃,光强2000 lx,光照时数为12 h•d-1;
(四)诱导形成顶芽和解除休眠
将步骤(三)中生根后组培幼苗转入顶芽诱导培养基中,继续培养40~60d诱导形成顶芽;
随后,将形成顶芽的组培苗置于:2~7℃、黑暗条件下继续培养35~45d,以解除顶芽休眠,萌发新叶;
所述顶芽诱导培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+椰汁150 mL/L+糖40 g/L +琼脂6 g/L;
诱导形成顶芽时,具体培养条件为:15~20℃,光强2000~3000 lx,光照时数为10~12 h•d- 1。
2.如权利要求1所述解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,其特征在于,在步骤(四)解除休眠后,将步骤(四)中解除顶芽休眠后组培苗进行炼苗以使其逐步适应外界环境后,然后进行移栽;移栽时,移栽基质为草炭和珍珠岩体积比为3~4∶1的混合物。
3.如权利要求1所述解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,其特征在于,步骤(一)中,所述芽诱导培养基,具体配方为:MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.05 mg/L+糖30 g/L +琼脂6 g/L。
4.如权利要求1所述解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,其特征在于,步骤(二)中,所述增殖培养基,具体配方为:MS+6-BA 1.5mg/L+NAA 0.05 mg/L+椰汁150mL/L+糖30 g/L+琼脂6 g/L。
5.如权利要求1所述解除牡丹组培苗顶芽休眠的处理方法,其特征在于,步骤(三)中,所述生根培养基,具体配方为:1/2MS+IBA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+三十烷醇0.5 g/L +糖40 g/L +琼脂6 g/L。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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