濒危植物岩生鼠尾草的组培快繁技术

王莹莹 ,  余登利 ,  邱风进 ,  晏融融 ,  胡国雄

植物研究 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (04) : 558 -568.

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植物研究 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (04) : 558 -568. DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2025.04.008
研究论文

濒危植物岩生鼠尾草的组培快繁技术

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Tissue Culture and Rapid Propagation of Endangered Salvia petrophila

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摘要

为建立濒危植物岩生鼠尾草(Salvia petrophila)的组培快繁体系,对岩生鼠尾草成熟种子消毒及萌发、基部带腋芽茎段继代增殖、无菌苗茎段愈伤组织诱导及分化、不定芽生根、炼苗移栽进行研究。结果表明:(1)岩生鼠尾草种子的适宜消毒方法为75%乙醇溶液处理30 s,5%次氯酸钠(NaClO)溶液消毒8 min,种子发芽率为40.83%。(2)种子萌发适宜培养基为MS+1.0 mgL-1 6-BA+0.1 mgL-1 NAA,发芽率为71.12%。(3)基部带腋芽茎段继代增殖适宜培养基为MS+1.0 mgL-1 6-BA+0.1 mgL-1 NAA,增殖系数为5.5。(4)无菌苗茎段愈伤组织诱导适宜培养基为MS+1.0 mgL-1 6-BA+1.0 mgL-1 2,4-D,诱导率高达97.10%;愈伤组织适宜分化培养基为MS+1.5 mgL-1 6-BA+0.1 mgL-1 NAA。(5)岩生鼠尾草不定芽生根适宜培养基为1/2MS+1.0 mgL-1 NAA,生根系数高达99.11%。(6)泥炭土、珍珠岩和蛭石体积比为1∶1∶1的混合基质为适宜栽培基质,移栽成活率高达85.5%。研究结果可为岩生鼠尾草的保护和利用奠定技术基础,同时也可为鼠尾草属其他植物的繁殖技术提供新的研究思路。

Abstract

To establish the rapid propagation system of tissue culture of an endangered plant Salvia petrophila, the disinfectant concentration and duration in the sterilization process, as well as the regulation of hormone types and concentrations on seed germination, the subculture and preliferation of stem segments with axillary buds at the base, induction and differentiation of callus from stem segments, rooting, hardening off and transplanting were investigated respectively. The results showed that (1) the appropriate sterilization method for S. petrophila seeds was 75% alcohol treatment for 30 s, followed by 5% sodium hypochlorite solution for 8 min, achieving a germination rate of 40.83%. (2) The appropriate medium for seed germination was MS supplemented with 1.0 mgL-1 6-BA and 0.1 mgL-1 NAA, resulting in a germination rate of 71.12%. (3) For subculture proliferation, the appropriate medium was MS with 1.0 mgL-1 6-BA and 0.1 mgL-1 NAA, yielding a proliferation coefficient of 5.5. (4) For stem segments, the appropriate callus induction medium was MS+1.0 mgL-1 6-BA+1.0 mgL-1 2,4-D, with an induction rate of 97.10%. The appropriate differentiation medium for callus induced from stem segments was MS+1.5 mgL-1 6-BA+0.1 mgL-1 NAA. (5) The appropriate basic medium for adventitious bud rooting was 1/2MS with 1.0 mgL-1 NAA, achieving a rooting coefficient of 99.11%. (6) After hardening off, the rooted seedlings of S. petrophila were transplanted into a mixed substrate of peat, perlite, and vermiculite in a volume ratio of 1∶1∶1, resulting in a survival rate of 85.5%. The results might lay a technical foundation for the species conservation and resource utilization of S. petrophila, and also provided valuable ideas for the rapid propagation techniques of other Salvia species.

Graphical abstract

关键词

岩生鼠尾草 / 濒危植物 / 组织培养 / 快速繁殖

Key words

Salvia petrophila / endangered plant / tissue culture / rapid propagation

引用本文

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王莹莹,余登利,邱风进,晏融融,胡国雄. 濒危植物岩生鼠尾草的组培快繁技术[J]. 植物研究, 2025, 45(04): 558-568 DOI:10.7525/j.issn.1673-5102.2025.04.008

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岩生鼠尾草(Salvia petrophila)为唇形科(Lamiaceae)鼠尾草属(Salvia)多年生草本植物,是2009年在广西木论国家级自然保护区和贵州茂兰国家级自然保护区发现的新物种1。该物种与另一种仅分布在石灰岩山区的苣叶鼠尾草(Salvia sonchifolia)构成姐妹类群,是东亚鼠尾草亚属(Salvia subg. Glutinaria)的基部类群2。岩生鼠尾草花冠较大、花色鲜艳、花期早,可作为观赏花卉栽培。最新研究3表明,岩生鼠尾草含有5种具有抗炎活性的吉玛烷型倍半萜内酯类化合物,该类型化合物具有良好的抗肝癌活性作用。此外,岩生鼠尾草的雄蕊下药室退化,与具有可育下药室的姐妹种苣叶鼠尾草存在明显区别,是研究鼠尾草雄蕊发育和演化的理想材料,具有重要的科研价值1。目前,对岩生鼠尾草的研究主要集中在系统学2、孢粉学1、植物化学3、解剖学和生殖生物学4等方面。
尽管岩生鼠尾草具有显著的观赏价值、药用价值和学术研究价值,但由于该植物分布范围狭窄,目前仅在贵州南部的荔波县和广西北部的环江县有发现,野生种群数量稀少,根据《IUCN物种红色名录濒危等级和标准》,岩生鼠尾草被列为濒危物种(EN)1。因此,如何有效保护和扩大岩生鼠尾草的种群数量,成为当前亟需解决的问题。在植物繁殖技术中,组织培养技术因繁殖速度快、繁殖系数大、经济高效、能够保持亲本性状、可长期保存等优点,被广泛应用于珍稀濒危植物的保护研究5。然而,目前尚未有关于岩生鼠尾草繁殖方法的研究。本研究拟利用组织培养方法建立一套岩生鼠尾草快速繁殖体系,以期为岩生鼠尾草的资源保护和繁殖利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用的岩生鼠尾草成熟种子于2023年5月从野外采集,自然晾干后保存备用。

1.2 试验方法

1.2.1 种子消毒

选取种皮完整、颗粒饱满的种子,置于超净工作台,无菌水冲洗3遍后转入75%乙醇中浸泡30 s,再次用无菌水冲洗3遍,分别转入2% NaClO溶液和5% NaClO溶液中消毒处理,轻轻摇晃溶液,使种子与消毒剂充分接触,再用无菌水冲洗5遍,用无菌滤纸轻轻吸干表面水分。消毒后的种子接种于MS基本培养基中,每个培养瓶接种2粒种子,每10瓶为一组,重复3次,培养7 d统计污染率,15 d统计发芽率和死亡率。

1.2.2 种子萌发

将消毒灭菌后的岩生鼠尾草种子接种于种子萌发培养基中,以MS为基本培养基,分别添加不同质量浓度的6-BA(0.5、1.0、1.5 mg·L-1)和NAA(0.1、0.2、0.3 mg·L-1),按照2因素3水平正交设计试验,共9个组合。每个培养瓶接种2粒种子,每10瓶为一组,重复3次,统计种子发芽率。

1.2.3 无菌苗基部带腋芽茎段继代增殖

待岩生鼠尾草无菌苗长到3~4 cm时,切取带有一对腋芽的基部茎段进行继代,分别接种在添加不同质量浓度6-BA(0.5、1.0、1.5 mg·L-1)和NAA(0.1、0.2、0.3 mg·L-1)的MS基本培养基上,按照2因素3水平正交设计试验,共9个组合。每个培养瓶接种1个外植体,每10瓶为一组,重复3次,记算丛生芽的增殖系数。

1.2.4 无菌苗茎段愈伤组织诱导

以无菌苗的茎段为外植体,分切成1 cm左右长度,以MS为基本培养基,分别添加不同质量浓度的6-BA(0.5、1.0、1.5 mg·L-1)和2,4-D(0.5、1.0、1.5 mg·L-1)进行愈伤组织的诱导培养。每组处理设置3次重复,每次重复接种10瓶,每瓶接种2个茎段,1个月后观察愈伤组织的诱导情况,统计愈伤组织诱导率及生长状况。

1.2.5 无菌苗茎段愈伤组织分化

将无菌苗茎段诱导出的状况良好的愈伤组织接种在MS基本培养基中,分别添加不同质量浓度的6-BA(1.0、1.5、2.0 mg·L-1)和NAA(0.1、0.2、0.3 mg·L-1),共9种组合,每瓶接入1个愈伤组织,30 d后观察并统计愈伤组织的分化情况。

1.2.6 不定芽生根培养

待丛生芽长到高4~5 cm时,以1/2MS为岩生鼠尾草生根的基本培养基,分别添加不同质量浓度的IBA(0.1、0.5、1.0 mg·L-1)或NAA(0.1、0.5、1.0 mg·L-1),每瓶接入2个不定芽,每组10瓶,3次重复试验,30 d后记录生根情况,计算生根率。

1.2.7 无菌苗炼苗移栽

在正式移栽前,打开装有无菌苗培养瓶的瓶盖,3 d后将生长健壮、长势良好的苗取出,在温水中彻底清洗根部培养基,移植到经高温灭菌的混合基质中,基质配比为V(珍珠岩)∶V(蛭石)∶V(泥炭土)=1∶1∶1。将移栽苗放置在温度26 ℃、光照时间12 h·d-1的炼苗室中,每隔3 d浇一次水。培养20 d后统计成活率及生长状况。

1.2.8 培养条件

LED光源,光周期为12 h·d-1,光照强度为1 500~2 000 lx,温度为(26±1) ℃。

1.3 数据处理

种子污染率=(污染种子数/接种总种子数)×100%
种子发芽率=(发芽种子数/接种总种子数)×100%
种子死亡率=((接种总种子数-发芽种子数-污染种子数)/接种总种子数)×100%
增殖系数=(增殖30 d芽苗数/接种时芽苗数)×100%
愈伤组织诱导率=(诱导出愈伤组织的茎段数/接种总茎段数)×100%
愈伤组织分化率=(分化出新芽的愈伤组织块数/接种的愈伤组织总数)×100%
生根率=(生根株数/接种总株数)×100%
移栽成活率=(移栽成活苗数/移栽苗数)×100%

采用Microsoft Excel 2019软件统计数据和制作图表,SPSS 26.0软件进行方差分析,其中,1.2.1~1.2.5部分采用多因素方差分析(Two-way ANOVA);1.2.6部分采用单因素方差分析(One-way ANOVA)。利用Duncan多重比较检验法进行差异显著性分析(P<0.05),数据均为3次重复试验平均值。

2 结果与分析

2.1 种子消毒效果

随着消毒时间的增加,在2种不同浓度NaClO溶液处理下,岩生鼠尾草种子污染率都表现出下降趋势,相同时间内,5% NaClO消毒剂处理的消毒效果显著优于2% NaClO消毒剂处理,最佳消毒时间为8 min,污染率为37.20%(表1)。在2% NaClO消毒剂处理下,随着时间的增加,岩生鼠尾草种子的发芽率从8.67%提高至15.50%,总体萌发率较低;在5% NaClO消毒剂处理下,岩生鼠尾草种子的发芽率大幅提高,消毒8 min发芽率最高,达40.83%。在5% NaClO消毒剂处理下,岩生鼠尾草种子的死亡率也有所升高,但消毒8 min死亡率最低,为21.97%(表1)。综上,岩生鼠尾草种子适宜消毒方法为75%乙醇溶液浸泡30 s,随后用5%NaClO溶液消毒8 min,种子污染率为37.20%,发芽率为40.83%,死亡率为21.97%。

2.2 激素处理对种子萌发的影响

对不同激素组合下的种子发芽率进行统计(表2),结果发现,在添加1.0 mg·L-1 6-BA的3组培养基中,种子的发芽率较高,其中,在添加了1.0 mg·L-1 6-BA和0.1 mg·L-1 NAA的培养基中,种子的发芽率最高,达71.12%。接种5 d种子萌发,幼苗开始生长,有黄色的小芽冒出(图1A)。接种10 d左右,黄色小芽变为绿色,幼苗长出真叶(图1B)。接种15 d左右,真叶不断增加,幼苗逐渐长高,形成一株完整的岩生鼠尾草植株(图1C、1D)。部分处理下的幼苗嫩茎基部膨大,形成白色或者淡黄色的愈伤组织。愈伤组织体积逐渐增大,直接分化出不定芽。由此可见,岩生鼠尾草种子萌发的适宜培养基为MS+1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA。

2.3 激素处理对丛生芽继代增殖的影响

基部带腋芽茎段接种至培养基1周后,观察到丛生芽出现,之后丛生芽迅速增殖,体积逐渐增大。当NAA质量浓度固定时,随6-BA质量浓度从0.5 mg·L-1升高到1.0 mg·L-1,增殖系数显著上升;然而,6-BA质量浓度进一步升至1.5 mg·L-1时,增殖系数急剧下降(表3)。当6-BA质量浓度为0.5 mg·L-1时,随NAA质量浓度的升高,丛生芽的增殖系数变化不大(表3,图2A~2C);当6-BA质量浓度为1.0 mg·L-1时,丛生芽的增殖系数最高,生长状况最好,显著优于其他6组(表3,图2D~2F);当6-BA质量浓度为1.5 mg·L-1时,丛生芽继代增殖系数明显偏低,并且随着NAA质量浓度的升高,丛生芽的增殖系数逐渐下降,并出现了褐化现象(表3,图2G~2I)。从观察结果和数据统计结果看,岩生鼠尾草丛生芽的继代增殖适宜激素组合为1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA,增殖系数为5.5。

2.4 激素处理对茎段愈伤组织诱导的影响

茎段在接种1周后,两端出现了膨大现象。14 d时,茎段外植体切口两端均出现黄绿色的颗粒状愈伤组织(图3A);20 d时,颗粒状愈伤组织增多,但也仅仅在两端切口上出现。试验数据表明,不同质量浓度配比的植物激素对愈伤组织诱导具有显著性差异(表4)。当6-BA质量浓度固定为0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1时,随着2,4-D质量浓度从0.5 mg·L-1提高到1.5 mg·L-1,愈伤组织诱导率总体呈现上升趋势;当6-BA质量浓度固定为1.5 mg·L-1时,随着2,4-D质量浓度的提高,愈伤组织诱导率先下降后上升。2,4-D质量浓度固定不变,随着6-BA质量浓度的提高,愈伤组织诱导率也呈现出先增加后趋于平稳或略有下降的趋势。在5号培养基中,愈伤组织分化率最高,为97.10%,因此确定岩生鼠尾草茎段愈伤组织的诱导适宜激素组合为1.0 mg·L-1 6-BA+1.0 mg·L-1 2,4-D(表4)。

2.5 激素处理对茎段愈伤组织分化的影响

在分化培养基中,经过一段时间的培养后,岩生鼠尾草茎段愈伤组织大部分都分化出了芽(图3B、3C)。不同质量浓度激素处理对茎段愈伤组织分化的影响有显著性差异(表5),在1.5 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA的MS培养基中,茎段愈伤组织的分化率最高,达到98.57%。其次,1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA、2.0 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 NAA的MS培养基中,茎段诱导的愈伤组织分化率也极高,达到95%以上。而在1.0 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 NAA、1.5 mg·L-1 6-BA+0.3 mg·L-1 NAA、2.0 mg·L-1 6-BA+0.3 mg·L-1 NAA的MS培养基中,愈伤组织的分化率较低,都在50%以下。综上,适宜茎段愈伤组织分化的培养基是MS+1.5 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA。

2.6 激素处理对不定芽生根的影响

以1/2MS培养基为基本培养基,添加不同质量浓度的IBA(0.1、0.5、1.0 mg·L-1)或NAA(0.1、0.5、1.0 mg·L-1),培养10 d左右,可以观察到芽的基部长出了白色细长根,植株明显长高(图4)。30 d后统计生根率和生根状况发现,岩生鼠尾草的不定芽在6种生根培养基中均能分化出根,生根率均达到80%以上(表6)。相比之下,在添加NAA的培养基中生根效果要优于添加IBA的培养基,表现为较高的生根率、较清晰的根系和更为健康生长的叶片。综合生根率、根的生长状况和植株的整体生长状态可知,适合岩生鼠尾草不定芽生根的培养基为1/2MS+1.0 mg·L-1 NAA。

2.7 不同基质配比对岩生鼠尾草无菌苗移栽效果的影响

开瓶炼苗的主要目的是帮助组培苗逐渐适应自然环境,增强生存能力,提高组培苗的成活率。炼苗后,将诱导出的岩生鼠尾草无菌苗从培养瓶中取出,将根部附着的培养基小心用清水冲洗干净,注意不要损坏根系(图5A)。将清洗干净的岩生鼠尾草无菌苗移栽到V(珍珠岩)∶V(蛭石)∶V(泥炭土)=1∶1∶1的无菌基质上(图5B),保持空气湿度在80%以上。移栽20 d后,成活率达到85.5%,且小苗的长势良好,叶片鲜绿、质地厚实(图5C),表明幼苗已经开始适应自然生长环境,并且能够有效地进行光合作用。移栽2个月后,株高明显增加,叶片翠绿,展现出了旺盛的生长活力(图5D)。

3 讨论与结论

3.1 种子消毒及萌发

组织培养过程中,消毒环节事关整个试验的成败,是顺利开展其他试验的前提和基础。鼠尾草的种子较小,且吸水后会覆盖一层黏液层,因此消毒较为困难,消毒时间过短或者消毒剂毒性太低不能有效杀菌;而消毒时间过长或消毒剂毒性过高又会降低种子活性和污染环境。李伟丽等6对芡欧鼠尾草(Salvia hispanica)种子的组织培养研究中,采用乙醇和氯化汞相结合的消毒方法收到了较好的消毒效果;艾尼瓦尔·阿布都热依木等7采用同种消毒方法对新疆鼠尾草(Salvia deserta)种子进行消毒,同样取得了良好的效果。氯化汞虽然消毒效果好,但是其本身有剧毒,对人体和环境都有较高风险,在近年的研究中,使用得越来越少。高燕等8选用乙醇和NaClO相结合的消毒方法对贵州鼠尾草(Salvia cavaleriei)种子进行消毒试验,结果发现乙醇和NaClO组合也能实现较低污染率和较高出芽率。本研究使用乙醇和NaClO相结合的消毒方法,在75%乙醇浸泡30 s的基础上,分别用2%和5% NaClO溶液处理岩生鼠尾草种子,也成功实现岩生鼠尾草种子消毒。从污染率看,随着消毒时间增加,2种浓度NaClO溶液处理的种子污染率均下降,相同时间内5% NaClO消毒剂消毒效果显著优于2%,能有效减少微生物侵害,为种子创造良好萌发环境;发芽率方面,2% NaClO处理下种子发芽率提升幅度小,而5% NaClO处理下大幅提高,消毒8 min发芽率达40.83%,利于提高繁殖和种植效率;死亡率上,5% NaClO处理死亡率显著升高,但存活种子发芽率高且控制了污染率,而2% NaClO溶液因消毒效果不佳导致污染率上升,影响种子发芽和幼苗质量,因此,5% NaClO溶液整体综合效益更好。综上,岩生鼠尾草种子适合的消毒方法为75%乙醇溶液浸泡30 s+5% NaClO溶液消毒8 min,这一组合方法不仅显著降低了种子的污染率(仅为37.20%),而且有效保证了种子的发芽率(40.83%),同时,利用该方法消毒的种子死亡率相对较低(21.97%)。

唇形科植物种子常伴有生理休眠,使用一定浓度的植物生长调节剂(plant growth regulators,PGRs)可以打破种子休眠,有利于种子吸水膨胀和胚乳消化,从而促进胚的发育和种子发芽,提高种子发芽率9-10。江宇飞等11发现,不同浓度的6-BA、NAA可缩短薰衣草(Lavandula angustifolia)种子发芽时间,提高种子发芽率;杨蕊等12在唇形科植物种子萌发研究中发现,低浓度的NAA处理可以促进丹参(Salvia miltiorrhiza)种子萌发,一定浓度的6-BA处理可以促进广藿香(Pogostemon cablin)与黄芩(Scutellaria baicalensis)种子萌发。为研究岩生鼠尾草种子萌发适宜培养基配比,本研究根据之前的鼠尾草属植物种子萌发研究成果812,在基本培养基中添加了不同质量浓度组合的6-BA和NAA,结果显示,岩生鼠尾草种子萌发以MS+1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA培养基为最佳。

3.2 茎段继代增殖

鼠尾草属植物的基部茎段可直接诱导芽的发生和增殖,其效果依赖于植物生长调节剂种类、浓度及配比。较高浓度的细胞分裂素对芽的增殖有较好效果,以高浓度的细胞分裂素和低浓度的生长素协同使用效果较为理想,在鼠尾草属植物芽的增殖研究中,多以6-BA和NAA混合使用6-813。芡欧鼠尾草不定芽在3.0 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 NAA的1/2MS培养基中,不定芽的增殖系数高达7.6,但当6-BA的浓度过高时,也会导致芽的生长缓慢6。贵州鼠尾草基部茎段在0.6 mg·L-1 6-BA+0.05 mg·L-1 NAA的MS培养基中,增殖系数达到4.62,当6-BA质量浓度增大至1.2 mg·L-1时,芽表现细弱,且长势不整齐8。本研究通过正交试验发现,不同质量浓度配比的6-BA和NAA在继代增殖时对岩生鼠尾草不定芽的增殖系数有显著影响,岩生鼠尾草不定芽适宜增殖培养基为MS+1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA,且当6-BA质量浓度为1.5 mg·L-1时,随着NAA质量浓度的提高,丛生芽的增殖系数逐渐下降。植物生长调节剂对植物的影响具有双重性,水平过高会刺激植物体内的多酚氧化酶活性,加速外植体褐变,抑制植物生长,甚至导致植物坏死14

3.3 茎段愈伤组织诱导及分化

生长素和细胞分裂素被普遍认为是调控愈伤组织诱导、增殖和分化的关键因素。众多研究表明,6-BA和2,4-D的组合使用可以有效提高植物愈伤组织诱导率15-16。6-BA能够有效提高愈伤组织诱导率和质量17,2,4-D可以起到促进愈伤组织形成、抑制不定芽和不定根形成的作用。本研究探究了不同质量浓度的6-BA和2,4-D组合对岩生鼠尾草无菌苗茎段外植体愈伤组织诱导的影响,试验结果表明,不同质量浓度的6-BA和2,4-D组合使用对茎段的愈伤组织诱导效果有着显著影响,在不添加任何激素的空白对照组,岩生鼠尾草茎段的愈伤组织诱导率为0,在1.0 mg·L-1 6-BA+1.0 mg·L-1 2,4-D的MS培养基中,岩生鼠尾草无菌苗茎段愈伤组织的诱导率最高。

愈伤组织分化是植物组织培养过程中的一个关键点,分化过程受多种因素调控,其中激素平衡尤为重要18。植物生长调节剂,尤其是生长素和细胞分裂素是调控愈伤组织分化的关键激素19。Skoog和Miller20于1957年提出了“生长素/细胞分裂素比例假说”,认为高浓度细胞分裂素与低浓度生长素共同作用有利于促进愈伤组织分化出不定芽,而低浓度细胞分裂素与高浓度生长素则有助于根的分化。这一理论在植物组织培养领域得到广泛认可21-22,并在本研究中得到验证,即在1.5 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA的MS培养基中,岩生鼠尾草无菌苗茎段愈伤组织的分化率最高,为98.57%。

3.4 不定芽生根

1/2MS培养基因其较低的无机盐浓度和适宜的营养配比,已经被广泛认同并使用于植物组织培养中的生根阶段。研究23-25表明,适当降低培养基中大量元素含量有利于组培苗的生根,这是因为高浓度的无机盐可能对外植体造成渗透胁迫,导致细胞失水、代谢紊乱,从而影响生根;相反,低浓度无机盐和糖分有利于生根和根系生长。生根培养是组织从被动吸收营养转变为主动吸收的过程,1/2MS培养基中较低浓度的营养物质可以促进根系生长,使植物根系从被动吸收营养转变为主动吸收,更积极地寻找新的营养来源26-27。同时,大量元素的浓度过高可能会干扰植物激素平衡,影响生根素的合成和运输,而生根素是促进生根的关键激素。芡欧鼠尾草6和丹参28组培中生根培养基的选择结果也表明,1/2MS培养基能够有效促进鼠尾草属组培苗生根。

生长素在根的萌发和生长过程中扮演着不可或缺的角色,通过刺激细胞分裂和伸长来促进根的生长,并且在根尖形成梯度,指导根向下生长以适应重力;还参与调节根细胞的分化过程,帮助形成根毛等结构,从而提高植物对水分和养分的吸收能力29。不同种类和浓度生长素对植物生根的促进作用也不尽相同,IBA和NAA是植物组织培养过程中常用于生根培养的2种生长素30-31。本研究在1/2MS培养基的基础上添加0.1、0.5、1.0 mg·L-1的IBA或NAA,确定适合岩生鼠尾草不定芽生根的培养基为1/2MS+1.0 mg·L-1 NAA。

3.5 炼苗移栽

炼苗移栽作为植物组织培养过程的终端环节,对于试管苗的成活和后续生长至关重要。通过炼苗使组培苗逐步适应外界环境的光照、温度和湿度,增强苗木的抗逆性,确保移栽后能够快速适应自然环境,对提升移栽成功率具有关键作用。本试验采纳大部分研究确定的最佳开瓶炼苗时间832-33,将开瓶炼苗时间定为3 d。选择泥炭土、珍珠岩和蛭石按1∶1∶1的体积比混合物为移栽基质。泥炭土具有质地轻、有机质丰富、保水保肥能力强等性质,满足植物根系生长所需的条件;珍珠岩则具有良好的排水性和透气性,有助于植物根系呼吸;蛭石吸水性强、膨胀性好,可以增加土壤通气性,提高土壤的水分保持能力。三者按1∶1∶1的体积比混合,能够在保证土壤保水性的同时,提高通气性和排水性34-35,为岩生鼠尾草创造一个更加适宜的生长环境,最终移栽苗的成活率达85.5%。

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基金资助

国家自然科学基金地区科学基金项目(32060048)

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