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红掌(Anthurium andraeaum)为天南星科花烛属多年生常绿草本植物,又名花烛、安祖花、幸运花、红苞芋等,红掌原产于中南美洲热带雨林,红掌株高50~80 cm,无茎,叶从根茎处抽出,叶被革质,具长叶柄,单生,叶色深绿,长圆心形,有光泽,全缘,叶脉凹陷。进入成年期以后,花依循一叶一花形式生长,自叶腋抽出,高出叶片,肉质佛焰状花序直立于苞片中,形如灯台,由于形态独特,寓意深刻,是花卉市场的中高档盆花的代表。
红掌的自然繁殖方式可分为分蘖繁殖和种子繁殖,分蘖繁殖效率慢,种子繁殖变异大,此两种方式均不能作为规模化繁育的首选[1],随着红掌组织培养技术的攻克,红掌组培苗已经成为市场红掌的主要来源。本研究以红掌品种“特仑萨”的分蘖芽为材料,研究了激素类型和浓度对愈伤组织诱导、不定芽再生、幼苗生根的影响,为改良红掌组培繁育技术提供新的试验支撑。
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红掌分蘖芽接入愈伤诱导培养基后10 d,芽基部逐步膨大(见图1A),20 d后基部可见淡黄色愈伤组织(见图1B),或膨大基部愈伤化(见图1C),不同处理的愈伤组织大小和质地各不相同。方差分析结果表明,6-BA和NAA均对愈伤组织的大小有显著影响(见表1)。
Figure 1. Callus induction of Anthurium andraeanum. A: Explants inoculated for 10 days, the arrow shows the newly callus; B: Bud and the base callus in treatment 3; C: Treatment 7, the apical bud wither and fall, the arrow shows the status of stem; D: Large green callus of treatment 11, the arrow indicates the position of the original apical bud; E: Soft callus of treatment 13; F: Callus formed by explant expansion of treatment 15
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 10.2488 3 3.4163 138.4972 0 NAA 0.2125 3 0.0708 2.8711 0.0372 误差 5.5253 224 0.0247 总和 17.3396 Table 1. Variance analysis of callus induction of Anthurium andraeanum
进一步的多重比较结果见表2,从中可以发现,愈伤组织直径从0.2~1.4 cm不等,整体来看,6-BA浓度对愈伤组织平均直径的影响最大,浓度越高,愈伤组织平均直径越大,当浓度为0.2 mg/L时,能发现外植体基部有少量愈伤形成,随着6-BA浓度的增加,外植体逐渐经历基部长出大团愈伤、插入培养基部分膨大为愈伤而上部芽苗正常或枯萎、外植体整体愈伤化等阶段。
处理号 6-BA浓度
/(mg·L−1)NAA浓度
/(mg·L−1)平均直径
/cm愈伤状态描述 1 0.2 0.01 0.34e 基部膨大,0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高0.5~1倍,叶片正常 2 0.2 0.02 0.27e 基部膨大0.2~0.4 cm,无愈伤组织,芽长高,叶翠绿 3 0.2 0.05 0.39e 小愈伤0.3~0.5 cm,芽长高,叶翠绿 4 0.2 0.1 0.27e 基部膨大,0.2~0.4 cm,芽长高,幼芽基部有根 5 0.5 0.01 0.53d 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤软,易碎 6 0.5 0.02 0.6cd 0.3~0.8 cm愈伤,愈伤较软,夹时变形 7 0.5 0.05 0.78b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤质地硬,原有芽或枯萎,颜色正常 8 0.5 0.1 0.76b 0.5~1.0 cm大愈伤,同时愈伤长根 9 1 0.01 0.72bc 0.5~1.0 cm愈伤,愈伤软,易碎 10 1 0.02 0.75bc 0.8~1.2 cm愈伤,愈伤较软,不好夹 11 1 0.05 0.78b 0.5~1.2 cm大愈伤,不出新芽,原有芽顶端枯萎 12 1 0.1 0.72bc 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤质地硬,同时愈伤长根,原有芽顶端枯萎坏死 13 2 0.01 0.84b 0.5~1.2 cm大愈伤,愈伤较软 14 2 0.02 1.06a 0.7~1.4 cm大愈伤,外植体基部3~5 mm处往上枯萎 15 2 0.05 0.79b 0.5~1.0 cm大愈伤,愈伤化过程中外植体中下部愈伤化,和基部新生愈伤长为一个整体 16 2 0.1 0.83b 外植体愈伤化,形态结构消失 Table 2. Comparison of average diameter and callus state of Anthurium andraeanum under different treatments
NAA浓度对愈伤组织平均直径的影响相对要小,其作用更多的表现在愈伤的状态上,NAA低浓度时,愈伤组织质地软,易变形(处理5、6、9、10、13、14),浓度升高,则愈伤组织容易碎,这种状态非常不利于后续的继代操作(见图1E、F),故这些处理应该摒弃,有的处理,如处理4,则在愈伤和茎干上诱导出了不定根,没有达到愈伤诱导和增殖的效果。
由于愈伤组织的筛选需要根据其分化能力来比较,即需要比较愈伤组织质地、颜色等指标综合考虑,一般0.5 cm以上的愈伤即可满足后期分化的需求,从剩余处理中选愈伤组织呈淡黄色至绿色、质地坚硬的、表面有细小颗粒状突起的处理有:处理3、7、8、11、12,处理3愈伤较小,达不到后期诱导的需求,处理8、11、12诱导的愈伤大小和质地合适,但处理8、12的愈伤会长不定根,处理7、11和12的部分外植体的顶芽会枯萎(见图1C、D),但不影响后续的不定芽再生。结合下一步的试验,发现6-BA浓度越高,不定芽再生数量越多而有效芽减少的现象,为减轻6-BA的积累效应,在愈伤组织诱导阶段,应在保证愈伤组织诱导效果的同时,尽量选择6-BA浓度低的处理。
综上所述,优选处理7(0.5 mg·d–1 6-BA + 0.05 mg·d–1 NAA)为诱导红掌分蘖芽愈伤组织激素组合。
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红掌愈伤组织转入不定芽分化培养基后10 d,愈伤组织表面可见颗粒状突起,20 d后可见不定芽生成,不定芽高3~5 mm,呈圆柱状,其上方有一片幼叶,待幼叶长至3 mm宽时,第二片叶开始萌发,30 d后长出2~4片叶子,苗高可达2~4 cm,部分芽苗茎段上可见气生根,各处理的平均有效芽数/愈伤介于3.2~6.2个之间。方差分析结果表明,6-BA和NAA均对不定芽的分化效果有显著影响(见表3)。
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 43.075 3 14.3583 23.711 0 NAA 6.675 3 2.225 3.6743 0.0137 误差 87.2 144 0.6056 总和 162.375 Table 3. Variance analysis of adventitious bud differentiation of Anthurium andraeanum
进一步多重比较结果见表4,从中可以发现,随着6-BA浓度的增加,愈伤组织的分化率不断提高(见图2A),而当提高至1.0 mg·L–1时,平均有效芽数反而降低了,究其原因,并非诱导的不定芽数量少了,而是在整个愈伤的四周,布满了密密麻麻的芽点,过于集中的芽点在长大的过程中相互挤压,抢占养分,导致整体长势差(见图2C),而愈伤组织下部萌发的不定芽(见图2B),甚至会把这个愈伤组织顶离培养基,更加加剧了愈伤组织上面不定芽的黄化或老化。
处理号 6-BA浓度
/(mg·L–1)NAA浓度
/(mg·L–1)平均有效芽数 显著性比较 1 0.1 0.02 3.8 cd 2 0.1 0.05 4 cd 3 0.1 0.1 3.5 d 4 0.1 0.2 4 cd 5 0.2 0.02 5.4 b 6 0.2 0.05 6.2 a 7 0.2 0.1 4.1 cd 8 0.2 0.2 4.6 c 9 0.5 0.02 3.9 cd 10 0.5 0.05 4.1 cd 11 0.5 0.1 3.9 cd 12 0.5 0.2 4.2 cd 13 1.0 0.02 3.9 cd 14 1.0 0.05 3.3 d 15 1.0 0.1 3.9 cd 16 1.0 0.2 4.2 cd Table 4. Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
Figure 2. Callus induction of Anthurium andraeanum. A-C: Adventitious buds of treatment 13; D-E: Adventitious buds of treatment 6; F: Rooting effect of adventitious buds
而NAA在不定芽诱导阶段的表现与愈伤诱导时的表现略有不同,NAA对坚硬的愈伤组织没有软化作用,但其诱导出根的能力依然存在。NAA浓度在0.1 mg·d–1以上时,愈伤组织会长出不定根,挤占了不定芽的空间,影响不定芽的分化;部分不定芽茎段上也会萌发出根,这些不定芽容易畸形或停止生长。
因此,在愈伤组织再生阶段,并非不定芽越多越好,而是根据愈伤组织的大小,合理分布,以一个愈伤组织5~7个芽为宜(见图2D、E),与牛瑞鹤等的研究结论一致[2],既能保证新生不定芽均能长大为芽苗,也能继续维持愈伤组织的状态,在剪去芽苗后,愈伤组织还能继续培养出不定芽,据测算,一个5 mm大小的愈伤组织,能连续培育8~10轮健壮芽苗。
综上所述,从平衡考虑的角度出发,处理6(0.2 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA)为红掌不定芽分化激素组合。
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红掌芽苗转入各个处理的生根培养基10 d后,芽苗基部可见有白色突起,表面根原基已经形成,茎段上气生根伸长,气生根上可见白色根毛,20 d后,根原基发育成根,30 d时,跟在培养基内盘旋1~2周,部分根变为绿色(见图2F)。方差分析结果表明,6-BA对芽苗生根影响显著,而IBA对芽苗生根影响不显著(见表5)。
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 6-BA 22.8383 3 7.6128 83.6647 0 IBA 0.6926 3 0.2309 2.5374 0.0676 误差 4.3676 48 0.091 总和 28.2997 Table 5. Variance analysis of shoot rooting of Anthurium andraeanum
多重比较结果见表6,从中可以看出,在不添加6-BA,仅有IBA时,红掌生根状态良好,有效苗比例均在85%以上,并且处理2和处理3中新生的气生根较多。而在添加了6-BA以后,芽苗容易畸形,在低浓度的6-BA中(处理5-8),芽苗基部膨大,能长出不定根,但这种苗子在出圃后基部肥大,长势没有处理1-4培育的生根苗好,推测原因是基部膨大后,对芽苗内部的输导组织造成了伤害,影响到了大苗的发育。随着6-BA浓度的增加(处理9-12),芽苗基部出现了愈伤组织,出现了类似于2.1中愈伤组织诱导时的现象,而此时愈伤组织是不需要的,当6-BA浓度继续增加时,更会导致气生根的畸形。
处理号 6-BA浓度/(mg·L–1) IBA浓度/(mg·L–1) 有效苗比率 幼苗状态比较 1 0 0.1 85.75% a 气生根较少 2 0 0.2 93.50% a 气生根较多 3 0 0.5 94.50% a 气生根较多 4 0 1 86.50% a 气生根少,都是不定根 5 0.01 0.1 57.25% bcd 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 6 0.01 0.2 66.75% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 7 0.01 0.5 68.00% b 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 8 0.01 1 61.75% bc 基部膨大,不定根从膨大部位长出,有少量气生根 9 0.02 0.1 43.00% d 基部有愈伤,根从愈伤上长出 10 0.02 0.2 52.75% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 11 0.02 0.5 52.25% bcd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 12 0.02 1 49.75% cd 基部有愈伤,根从愈伤上长出,有气生根 13 0.05 0.1 48.00% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 14 0.05 0.2 49.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 15 0.05 0.5 45.75% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 16 0.05 1 47.50% cd 基部有愈伤,有气生根,气生根接触培养基后愈伤化 Table 6. Comparison of the number of effective adventitious buds of Anthurium andraeanum under different treatments
综上所述,在红掌芽苗生根的阶段,只添加0.2~0.5 mg/L IBA即可达到理想的生根效果。
将生根苗移至薄膜大棚中炼苗,光照控制在2500~5000 lx,温度20~30 ℃,7~10 d后移栽,选用0~10 mm细泥炭+1%珍珠岩。湿度保存70%以上,温度30 ℃以下,15 d左右气根开始生长。