发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种延长海伦兜兰茎干进行快速育苗的方法,本发明是在离体条件下诱导海伦兜兰茎延长形成茎干、茎节和根系,提供的方法增加了芽苗高度,提高了繁殖系数,简化了培养步骤,繁育的种苗品质好,可用于海伦兜兰的规模化种苗繁殖,进而促进其资源的保护和可持续利用。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明提供了一种延长海伦兜兰茎干进行快速育苗的方法,包括以下步骤:
1)将海伦兜兰离体芽苗置于茎干延长培养基上在诱导光环境下培养90~150d,得到具有延长茎和茎节的植株;
所述茎干延长培养基以水为溶剂,包括:1/2~1/4MS+赤霉素1.5~3.5mg/L+萘乙酸0.1~0.5mg/L+香蕉50~70g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;
所述诱导光环境的条件包括:先进行遮光培养60~120d,遮光率为80~100%,再进行光照培养,光照强度为500~1000lx,光照时间为10~16h/d;
2)将所述步骤1)得到的植株从茎节间分开,得到节段,将所述节段置于增殖和壮苗培养基上进行增殖和壮苗培养90~150d,得到具有茎干、侧芽和根系的植株;
所述增殖和壮苗培养基以水为溶剂,包括:1/2~1/4MS+6-苄基腺嘌呤0.2~1.0mg/L+萘乙酸0.2~0.5mg/L+香蕉80~120g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;
所述增殖和壮苗培养的条件包括:光照强度为1500~3000lx,光照时间为10~16h/d,温度为23~27℃,环境湿度为60~70%;
3)将所述步骤2)得到的植株从茎节间分开,得到的茎段苗为海伦兜兰苗。
优选的,所述步骤1)海伦兜兰离体芽苗生长健壮和具有1~3张叶片。
优选的,所述步骤1)海伦兜兰离体芽苗由海伦兜兰经人工授粉、表面消毒、无菌播种萌发和分化培养得到。
优选的所述步骤3)植株经炼苗后,从茎节间分开,得到的茎段苗为海伦兜兰苗,再进行移栽。
优选的,所述炼苗的季节在每年的3~5月或10~11月。
优选的,所述炼苗的条件包括:在自然光照和温度下炼苗10~15d。
优选的,所述移栽的栽培基质包括植金石和松树皮。
优选的,所述植金石和松树皮的颗粒大小为3~6mm,体积比为1:1~3。
本发明的有益效果为:
海伦兜兰的离体培养繁殖方法已有公开发明专利和文献报导(曾宋君等,2016;胡琦敏等2016),但获得延长茎干、茎节及利用在茎节上长出侧芽和根系进行扩繁及再生的研究未见报导。本发明申请者在海伦兜兰迁地保护或野生居群中也观测到具延长的茎干和茎节的植株,但所占比例极低。本发明实例证实,在离体培养中通过植物调节剂的配比和培养环境条件的调控,诱导海伦兜兰茎干延长并形成茎节,是一种可行的繁殖再生途径。
本发明所选的试验材料是海伦兜兰离体芽苗,通过设置特定的培养基和光环境条件,能诱导短缩的茎伸长形成茎干和茎节,增加了芽苗的高度,扩大了繁殖系数,解决了海伦兜兰繁殖速度慢、培养周期长等难题。
本发明将海伦兜兰具茎干和茎节的芽苗分成节段进行增殖与壮苗培养,从茎节间上长出的侧芽还带有根系(不定根),在继代增殖的同时,获得的茎段苗具备了再生能力,且能较好的保持母株的优良特性,再生变异低、品质好、移栽成活率高,无需专门生根培养就可进行移栽,简化了培养步骤,大大缩短了育苗时间,降低了生产成本。
具体实施方式
本发明提供了一种延长海伦兜兰茎干进行快速育苗的方法,包括以下步骤:
1)将海伦兜兰离体芽苗置于茎干延长培养基上在诱导光环境下培养90~150d,得到具有延长茎和茎节的植株;
所述茎干延长培养基以水为溶剂,包括:1/2~1/4MS+赤霉素1.5~3.5mg/L+萘乙酸0.1~0.5mg/L+香蕉50~70g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;
所述诱导光环境的条件包括:先进行遮光培养60~120d,遮光率为80~100%,再进行光照培养,光照强度为500~1000lx,光照时间为10~16h/d;
2)将所述步骤1)得到的植株从茎节间分开,得到节段,将所述节段置于增殖和壮苗培养基上进行增殖和壮苗培养90~150d,得到具有茎干、侧芽和根系的植株;
所述增殖和壮苗培养基以水为溶剂,包括:1/2~1/4MS+6-苄基腺嘌呤0.2~1.0mg/L+萘乙酸0.2~0.5mg/L+香蕉80~120g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;
所述增殖和壮苗培养的条件包括:光照强度为1500~3000lx,光照时间为10~16h/d,温度为23~27℃,环境湿度为60~70%;
3)将所述步骤2)得到的植株从茎节间分开,得到的茎段苗为海伦兜兰苗。
本发明以海伦兜兰离体芽苗为材料,所述离体芽苗生长健壮、具1~3张叶片,是由海伦兜兰种子无菌播种萌发和分化培养形成。
所述海伦兜兰种子由迁地保护居群或野生居群开花株经过人工授粉获得,种子的成熟度为160~270d,优选为180~240d,所述成熟度是指从授粉后到采收所生长的天数(days after pollinatiaon,DAP)来计算。
种子采收后需要经过表面消毒、播种萌发和分化培养等步骤。
所述表面消毒属于兰科植物种子常规消毒方法,具体为:先在自来水下用软毛刷刷洗掉外表的灰尘和杂物,再用体积分数70~80%的酒精浸泡60~120s后,无菌水漂洗1~2次,然后用质量分数0.1~0.15%的升汞(HgCl2)溶液消毒10~15min,无菌水漂洗4~5次。
所述播种萌发和分化培养为一步培养,具体为:在超净工作台内,将经过消毒的种子均匀撒播于萌发和分化培养基表面,萌发和分化培养基为:1/2~1/8MS+6-苄基腺嘌呤1.0~4.0mg/L+萘乙酸0.1~0.5mg/L+香蕉30~50g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.8~6.2;萌发培养基优选为:1/2~1/4MS+6-苄基腺嘌呤2.0~3.0mg/L+萘乙酸0.2~0.3mg/L+香蕉30~40g/L+活性炭1.0g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8,培养60~90d得到原球茎,不转接继续培养30~60d,原球茎逐渐分化形成芽苗。在本发明中,所述香蕉是用成熟香蕉去掉皮后放入榨汁机内加水打匀制成。
所述种子萌发和分化培养环境条件为:先用黑色遮光布进行遮光培养60~90d,然后去掉遮光布,在光照强度为1000~1500lx,光照时间为10~16h/d,温度为23~27℃,湿度60~70%条件下继续培养,获得生长健壮、具1~3张叶片的离体芽苗。
本发明将芽苗转接到茎干延长培养基上,在诱导光环境下培养90~150d,形成具延长茎、茎节和不定根的植株。
所述茎干延长培养基为1/2~1/4MS+赤霉素1.5~3.5mg/L+萘乙酸0.1~0.5mg/L+香蕉50~70g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;优选为1/2MS+赤霉素2.0~3.0mg/L+萘乙酸0.2~0.3mg/L+香蕉60g/L+活性炭0.8~1.0g/L+蔗糖25~30g/L+琼脂3.4~3.6g/L,pH值为5.8~6.0;
所述茎干延长培养基在配制过程中,由于赤霉素为一种不耐高温的天然激素,因此单独采用过滤灭菌法添加,具体为先将过滤器具和除赤霉素之外其他成分按比例配制成的培养基一并在121℃、压力105Pa的条件下灭菌25min,过滤器具包括注射器、滤膜、接液瓶等,注射器和滤膜可放在培养瓶内用布袋包好。灭菌完后在超净工作台上,将赤霉素溶液经过滤装置过滤到接液瓶内备用,待经过高温灭菌的培养基冷却至40~50℃尚未凝固时,将经过滤灭菌的赤霉素溶液按比例添加到培养基中混匀,冷却后备用。
所述诱导光环境为:先用遮光布进行遮光培养60~120d,遮光率为80~100%,优选的遮光率为90~95%;然后置于弱散射光照下培养,光照强度为300~1000lx,光照时间为10~16h/d,优选的光照强度为500~800lx,光照时间为12~14h/d。
在本发明所述萌的干延长培养基上和光环境下培养,能够诱导海伦兜兰位于基部的短缩茎伸长形成茎干和茎节,每茎干上具有2~3个节,每节上生长出1~2条不定根,显著增加了植株的高度。
本发明将植株从茎节间剪成节段,转接到增殖和壮苗培养基上,培养90~150d,形成具茎干、侧芽和根系的植株。
本发明中,所述增殖和壮苗培养基为1/2~1/4MS+6-苄基腺嘌呤0.2~1.0mg/L+萘乙酸0.2~0.5mg/L+香蕉80~120g/L+活性炭0.5~1.5g/L+蔗糖20~30g/L+琼脂3.0~4.0g/L,pH值为5.4~6.2;优选为1/2MS+6-苄基腺嘌呤0.4~0.8mg/L+萘乙酸0.3~0.4mg/L+香蕉90~100g/L+活性炭0.6~0.8g/L+蔗糖20~25g/L+琼脂3.4~3.6g/L,pH值为5.8~6.0。
本发明中增殖和壮苗培养的环境条件为:光照强度为1500~3000lx,光照时间为10~16h/d,温度为23~27℃,环境湿度为60~70%;优选为:光照强度为2000~2500lx,光照时间为12~14h/d,温度为24~26℃,环境湿度为65~70%;
本发明进行增殖与壮苗培养,从茎节间上长出的侧芽还带有根系(不定根),在增殖扩繁的同时,获得的茎段苗已经具备了再生能力,且能较好的保持母株的优良特性,再生变异低。
本发明将经过炼苗的植株从培养瓶中取出,从茎节间剪成茎段苗,移栽得到海伦兜兰种苗。
在本发明中,所述炼苗和移栽的季节优选为每年的3~5月或10~11月。
在本发明中,所述炼苗优选在设施大棚内的自然光温环境下进行。所述炼苗的时间优选为10~20d,更优选为15~18d。
在本发明中,打开瓶盖取出植株后,还要洗净根部附着的培养基,用稀释1000倍的多菌灵浸泡2~3min,阴凉处晾置6~12h,待根系略微发白后,从茎节间剪成茎段苗。
本发明中所述茎段苗具2~4片叶、2~4条根,株高达到2.5cm以上。
在本发明中,所述移栽的栽培基质优选为体积比为1:1~3的植金石和松树皮,更优选为体积比为1:1~2的植金石和松树皮。本发明对植金石和松树皮的来源没有特别限定,优选为日本进口植金石,颗粒大小为3~6mm,和新西兰进口奥科特脱脂松树皮,颗粒大小为3~6mm。作为一种实施方式,松树皮和植金石先用清水浸泡充分后混合均匀。
在本发明中,移栽后注意保持湿度和温度,移栽90d后,植株能产生新的根系,移栽成活率达96.5%。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)海伦兜兰人工授粉、种子消毒、播种萌发和分化培养
选取位于广西桂林的海伦兜兰迁地保护居群或位于广西弄岗自然保护区内野生居群开花株(图1),进行人工授粉获得蒴果,采收成熟度为160~270d蒴果,采用兰科植物种子常规消毒方法进行表面消毒后,将种子均匀撒播于萌发和分化培养基表面,萌发和分化培养基为:1/2MS+6-苄基腺嘌呤1.0mg/L+萘乙酸0.1mg/L+香蕉30g/L+活性炭0.5g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8;培养90d得到原球茎,不转接继续培养60d,原球茎逐渐分化形成芽苗,选取生长健壮、具1~3张叶片的单株芽苗作为材料。
(2)茎干延长培养
将芽苗接种在茎干延长培养基上,所述茎干延长培养基为:1/2MS+赤霉素1.5mg/L+萘乙酸0.1mg/L+香蕉50g/L+活性炭0.5g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8,其中赤霉素采用过滤灭菌法添加;采用容量为650mL兰花培养瓶进行培养,每瓶接种10株芽苗,培养条件为:先用黑色遮光布进行遮光培养60d,遮光率为80%,然后置于光照强度为300lx和光照时间为10h/d的光环境下继续培养,培养温度均为23~27℃,湿度60~70%;培养120d后,芽苗平均高度为5.9cm,具有明显的茎干和茎节,每茎干上具有1~2个节,每节上生长出1~2条不定根,平均根长为1.1cm,如图2所示。
(3)增殖和壮苗培养
将植株从茎节之间剪成节段,转接到增殖和壮苗培养基上,所述增殖和壮苗培养基为:1/2MS+6-苄基腺嘌呤0.2mg/L+萘乙酸0.2mg/L+香蕉80g/L+活性炭0.5g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8;以“芽繁芽”方式进行增殖和壮苗培养,采用容量为650mL兰花瓶培养,每瓶接种8株,培养光照强度为1500lx,光照时间为10h/d;温度为23~27℃,湿度60~70%。培养90d时茎干伸长形成新的茎节,并从茎节间上长出侧芽和根系,每个茎节上具有1~2个侧芽和1~2条根系,平均增殖系数为5.2,如图3所示。
(4)出瓶移栽
将增殖和壮苗培养的瓶苗从培养室转移到温室大棚内炼苗10d,然后打开瓶盖取出植株,洗净附着的培养基,从茎节间剪成茎段苗,如图4所示。然后用稀释1 000倍的甲基托普津浸泡2min,取出在阴凉处放置晾干水分后进行移栽。移栽基质为植金石(日本进口,颗粒大小为3~6mm)和松树皮(新西兰进口,颗粒大小为3~6mm),先用清水浸泡充分后,按体积比为1:1混合均匀。将茎段苗移栽到基质上后注意保持湿度和温度,120d后植株能产生新的根系并附在基质上,移栽成活率为96.5%。
实施例2
(1)海伦兜兰离体芽苗的获得,该步骤同实施例1。
(2)茎干延长培养
将芽苗接种在茎干延长培养基上,所述茎干延长培养基为:1/3MS+赤霉素2.5mg/L+萘乙酸0.3mg/L+香蕉60g/L+活性炭1.0g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8,其中赤霉素采用过滤灭菌法添加,培养条件为:先用黑色遮光布进行遮光培养90d,遮光率为90%,然后置于光照强度为500lx和光照时间为12h/d的光环境下继续培养,培养温度均为23~27℃,湿度60~70%;培养120d后,芽苗平均高度为6.5cm,具有明显的茎干和茎节,每茎干上具有1~3个节,每节上生长出1~2条不定根,平均根长为1.2cm。
(3)增殖和壮苗培养
将植株从茎节之间剪成节段,转接到增殖和壮苗培养基上,所述增殖和壮苗培养基为:1/3MS+6-苄基腺嘌呤0.5mg/L+萘乙酸0.3mg/L+香蕉100g/L+活性炭1.0g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8;以“芽繁芽”方式进行增殖和壮苗培养,采用容量为650mL兰花瓶培养,每瓶接种8株,培养光照强度为2000lx,光照时间为10h/d;温度为23~27℃,湿度60~70%。培养90d时茎干伸长形成新的茎节,并从茎节间上长出侧芽和根系,每个茎节上具有1~2个侧芽和1~3条根系,平均增殖系数为5.5。
(4)出瓶移栽
将增殖和壮苗培养的瓶苗从培养室转移到温室大棚内炼苗15d,然后打开瓶盖取出植株,洗净附着的培养基,从茎节间剪成茎段苗。然后用稀释1 000倍的甲基托普津浸泡2min,取出在阴凉处放置晾干水分后进行移栽。移栽基质为植金石(日本进口,颗粒大小为3~6mm)和松树皮(新西兰进口,颗粒大小为3~6mm),先用清水浸泡充分后,按体积比为1:2混合均匀。将茎段苗移栽到基质上后注意保持湿度和温度,120d后植株能产生新的根系并附在基质上,移栽成活率为90%。
实施例3
(1)海伦兜兰离体芽苗的获得,该步骤同实施例1。
(2)茎干延长培养
将芽苗接种在茎干延长培养基上,所述茎干延长培养基为:1/4MS+赤霉素3.5mg/L+萘乙酸0.5mg/L+香蕉70g/L+活性炭1.5g/L+蔗糖30g/L+琼脂4.0g/L,pH值为6.2,其中赤霉素采用过滤灭菌法添加,培养条件为:先用黑色遮光布进行遮光培养90d,遮光率为100%,然后置于光照强度为1000lx和光照时间为16h/d的光环境下继续培养,培养温度均为23~27℃,湿度60~70%;培养120d后,芽苗平均高度为7.0cm,具有明显的茎干和茎节,每茎干上具有2~3个节,每节上生长出1~2条不定根,平均根长为1.3cm。
(3)增殖和壮苗培养
将植株从茎节之间剪成节段,转接到增殖和壮苗培养基上,所述增殖和壮苗培养基为:1/3MS+6-苄基腺嘌呤1.0mg/L+萘乙酸0.5mg/L+香蕉120g/L+活性炭1.5g/L+蔗糖20g/L+琼脂3.5g/L,pH值为5.8;以“芽繁芽”方式进行增殖和壮苗培养,培养光照强度为3000lx,光照时间为16h/d;温度为23~27℃,湿度60~70%。培养90d时茎干伸长形成新的茎节,并从茎节间上长出侧芽和根系,每个茎节上具有1~3个侧芽和1~3条根系,平均增殖系数为7。
(4)出瓶移栽
将增殖和壮苗培养的瓶苗从培养室转移到温室大棚内炼苗15d,然后打开瓶盖取出植株,洗净附着的培养基,从茎节间剪成茎段苗。然后用稀释1 000倍的甲基托普津浸泡2min,取出在阴凉处放置晾干水分后进行移栽。移栽基质为植金石(日本进口,颗粒大小为3~6mm)和松树皮(新西兰进口,颗粒大小为3~6mm),先用清水浸泡充分后,按体积比为1:3混合均匀。将茎段苗移栽到基质上后注意保持湿度和温度,120d后植株能产生新的根系并附在基质上,移栽成活率为85.5%。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处在于:步骤(2)中,在茎干延长培养基配置时,赤霉素未采用过滤灭菌法添加,是将赤霉素先加入到培养基中,一并在121℃、压力105Pa的条件下灭菌25min,然后进行茎干延长培养120d后,芽苗平均高度仅为2.4cm,且不具有明显的茎干和茎节。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处在于:步骤(2)中,为了筛选最佳的茎干延长培养基,分别选用植物组织培养中常用的植物生长调节剂6-苄基腺嘌呤(6-BA)和激动素(KT)和本发明中使用的赤霉素(GA3)进行对比试验(表1)。结果表明,6-BA和KT实验组中均未能诱导茎延长形成茎干和茎节,芽苗高度一般,而本发明使用的GA3能诱导茎延长形成茎干和茎节,芽苗高度显著提高。
表1不同植物生长调节剂对茎干延长培养的影响
对比例3
本对比例与实施例1不同之处在于:步骤(2)中,在茎干延长培养时,使用常规植物组织培养光照条件:光照强度为2000~3000lx,光照时间为12~16h/d。结果表明,培养120d后仅少部分茎延长形成茎干和茎节,且茎干较短,具1茎节或无茎节,芽苗平均高度仅为4.2cm。
对比例4
海伦兜兰的离体培养繁殖方法已有公开发明专利和文献报导[曾宋君,邓莹,吴坤林等.一种海伦兜兰无菌播种快速繁殖方法,CN201610966615.9;胡琦敏,李勇毅,黄云峰等.海伦兜兰的无菌播种与快速繁殖.植物生理学报,2016,52(09):1443-1448.],已有技术主要是通过以“芽繁芽”方式进行增殖,还需进行壮苗与生根培养等一系列过程,繁殖系数低,培养周期长。本发明方法各项不良指标都有改善(表2)。
表2本发明技术与已有繁育技术指标比较表
由上表2可以看出,采用本发明方法能诱导海伦兜兰短缩的茎延长形成茎干和茎节,增加了芽苗的高度,扩大了繁殖系数,简化了培养步骤,解决了海伦兜兰繁殖速度慢、培养周期长等难题。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述,但它仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例,这些实施例都属于本发明保护范围。