黑木相思组织培养研究进展

来源:用户上传      作者:孙雪阳 吕华丽 庞贞武

　　摘 要 黑木相思有固氮根瘤，枯落物丰富，改土性能好，是优良的绿化树种，同时由于木纹美丽，可做家具，具有一定的经济价值，对其进行栽培可获得一定的经济效益和经济效益。基于此，从外植体、基本培养基、植物生长调节剂等方面综述了黑木相思组织培养的研究进展，并就组培快繁过程中存在的问题提出相应的解决方案，以期为黑木相思工厂化育苗提供参考。
　　关键词 黑木相思;组织培养;研究进展
　　中图分类号：Q813.1+2 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.044
　　黑木相思（Acacia melanoxylon）为豆科金合欢属乔木，自然分布于澳大利亚南纬16°～43°的东部沿海地区[1]，生长快、产量高、轮伐期短、木材优良，可作为珍贵树种发展。我国引种黑木相思始于20世纪90年代，其中广东、福建等地引种较为成功[2-3]。国内黑木相思种子少，需从澳大利亚进口，且种子繁育分化较大，树形、抗性、生长量等性状差异大，不利于大规模开发利用。采用组织培养技术培育黑木相思苗木不仅能有效克服传统育苗的缺陷，繁育出的无性系苗木还可以保持亲本的优良性状，更有利于黑木相思的推广种植。因此，对黑木相思组培快繁技术的相关研究进行综述，希望能为黑木相思高效组织培养体系的建立和工厂化育苗提供参考。
　　1 黑木相思组织培养研究现状
　　1.1 外植体选择
　　黑木相思通过直接器官发生途径和间接器官发生途径均能成功获得再生植株。通过直接器官发生途径直接诱导丛生芽一般选用种子[4]、带腋芽茎段[5-6]、根蘖萌条[7]等。采用茎段、根蘖萌条诱导丛生芽遗传变异小，是较理想的外植体材料。两者之中，根蘖萌条更能够保证外植体具有良好的幼态性，保持母株的优良特性，是建立黑木相思快繁体系以及规模化育苗的理想选择。通过间接器官发生途径先诱导愈伤组织再分化不定芽可采用叶片、叶柄、茎段[8-9]、下胚轴[10]等外植体。以无菌萌芽的叶片、茎段和叶柄诱导愈伤组织的最佳外植体为茎段，诱导率达93.3%，再分化率为79%，叶柄次之，叶片效果最差[8]。以种子无菌萌发下胚轴为诱导愈伤组织基本材料，诱导率达95%，再分化率为44%[10]。表明茎段是间接器官发生途径的最佳材料。
　　1.2 外植体消毒
　　相思树种组培外植体消毒一般选用酒精、升汞、次氯酸钠为消毒剂，以75%酒精与0.1%升汞配合使用最为常见[11-12]。就黑木相思而言，采用75%酒精30～40 s、0.1%升汞8～12 min，消毒效果较好，污染率可控制在20%以下[6，9，13]。
　　1.3 基本培养基选择
　　黑木相思组织培养最常用的基本培养基是MS或改良MS培养基，也有使用WPM、B5、N6等培养基的报道。外植体诱导采用MS、1/2MS、改良MS（降低硝酸铵含量）、WPM作为基本培养基，整体分析影响各无性系腋芽诱导率的因素，得出培养基类型的影响最大，其中改良MS对各无性系诱导率影响最显著，MS次之，WPM影响最小[9]。增殖培养过程中，通过研究MS、1/2MS、1/4MS、B5、N6和改良MS（去掉有机物）6种基本培养基对黑木相思组培苗增殖的影响，发现MS培养基是黑木相思继代增殖培养的最适基本培养基[13]。生根培养研究表明，1/2MS是最适合黑木相思的生根培养基，明显优于MS、1/4MS培养基;苏秀城[6]、王盼盼[9]、姬明[10]、范秀平[14]、刘丽[15]等采用1/2MS培养基对黑木相思进行组织培养，生根率最高，均超过90%。
　　1.4 植物生長调节剂筛选
　　1.4.1 外植体诱导
　　黑木相思外植体诱导时细胞分裂素一般选用6-BA，生长素选用的是NAA或IBA。研究表明，黑木相思带腋芽茎段在改良MS+6-BA1.5～2.3 mg·L-1
　　+NAA0.2～0.4 mg·L-1培养基上可诱导出无菌芽，且诱导启动率达90%以上[6];在MS+6-BA0.5 mg·L-1
　　+IBA0.1 mg·L-1培养基上，诱导率达95.3%[13]。对于使用植物生长调节剂浓度，不同研究者得出的结果差异较大，还有研究者直接将黑木相思外植体接种在MS+蔗糖20 g·L-1空白培养基上，诱导率亦达55.5%[16]，说明黑木相思茎段较容易诱导不定芽，与金合欢属植物组培研究结果相符[17]。
　　1.4.2 继代增殖
　　黑木相思继代增殖过程多选用6-BA，浓度在
　　0.5 mg·L-1左右，愈伤组织再分化时才需更高浓度的6-BA。此外，也有选择KT的情况，姬明[10]以种子诱导无菌芽后，增殖培养基细胞分裂素选用KT，增值系数亦达3.0以上。其他植物生长调节剂一般在生长素NAA、IBA以及GA3中选择1～2种，浓度范围多在0.1～0.3 mg·L-1。相关研究表明6-BA对黑木相思增殖影响最大，高于NAA、IBA和GA3[15]。
　　1.4.3 生根培养
　　黑木相思生根常用的植物生长调节剂有IAA、IBA、NAA、ABT。可选取上述植物生长调节剂中2～3种，IAA、IBA、NAA 0.2～0.5 mg·L-1，ABT 0.5～1.5 mg·L-1，
　　并加入少量活性炭改善生根苗质量[14]。对于特别难生根的无性系，可尝试采用两步生根法，先将组培苗在含有高浓度植物生长调节剂的培养基上培养10～15 d，然后再转接于不含植物生长调节剂的空白培养基上，促使其生根[9]。
　　2 黑木相思组织培养中存在的问题及应对措施
　　2.1 污染问题及对策
　　污染是相思树种组织培养中常见的问题，原因包括外植体消毒不彻底、器具灭菌不完全、培养基灭菌不彻底、操作不规范等，黑木相思组培过程中出现的污染多以内生菌污染为主。解决方法是：1）选择性状优良的母本环割促萌或伐桩促萌或取根蘖促萌，而后选取健康、新鲜、幼嫩的半木质化芽条诱导;2）根据材料幼嫩程度选择最优的消毒剂及消毒方式，严格按照操作规范消毒;3）针对含内生菌较多的情况，可在培养基中加适量抗生素培养2～3次;4）生产中发现污染较多时，要及时做好控制措施，及时重新诱导外植体[11，17]。 　　2.2 增殖系数偏低及对策
　　现阶段可用于大规模生产的黑木相思优良无性系不多，且继代苗增殖系数相对较低。黑木相思继代苗丛生性较强，生根接种时，丛芽剪取强度越大越不利于继代苗后期恢复，不利于下批生根苗生产。对于增殖系数较低的无性系，为保证黑木相思生根苗的质量、提高生根率，建议采用“继代两次、生根一次”的方式生产，以确保继代苗所需营养充足，叶片展开充分，有利于生根接种及后期生长，通过持续调试培养基、增加光照等方式，提高增殖系数后，再转为正常生产模式。研究中发现，在自然光下培养的黑木相思继代苗增殖系数显著高于使用日光灯培养的继代苗，而使用透气性好的封口材料替换塑料瓶盖，对提高丛生芽增值系数能够起到一定作用[15]。
　　2.3 光照影响及对策
　　黑木相思苗对于光照强度和高温比较敏感，光照较强、温度30 ℃以上且未做好遮荫降温措施会造成继代苗出现大范围叶片焦黄、掉落，甚至死亡的情况，造成严重损失。解决方法：1）培养室温度保持26 ℃，及时拉开窗帘，避免窗边继代苗高温直晒;2）生根苗炼苗棚，要及时收拉荫网，最好安装水帘，将温度控制在30 ℃以下。
　　3 黑木相思组织培养展望
　　3.1 建立生根瓶苗标准化生产体系，提高苗木质量
　　标准化操作是保证生根瓶苗生长均匀、健壮以及高成活率的必要措施。经过试验摸索，初步确定了黑木相思的生根芽选取、剪切、插苗要求。生产中，生根芽质量要求为粗壮、无愈伤、顶芽明显、顶叶开展、叶片绿色、茎部达半木质化;剪芽部位选择在节的下方，生根芽长度要求1.5～2.4 cm;插生根苗芽到培养基时，动作应轻快且用力均匀，切口插入培养基深度控制在0.2～0.4 cm。
　　3.2 加快成果转化，提高良种壮苗产量
　　黑木相思木材利用价值高，13～15年可主伐;具有根瘤固氮，施氮量远小于桉树;枯落物丰富，改土性能好，是生态友好型树种。当前，在桉树主要分布区，调减桉树种植面积的呼声不断上升。在这种大背景下，黑木相思將迎来发展良机。但目前，良种壮苗供应不足制约了黑木相思大面积推广，只要解决黑木相思优良无性系大规模工厂化育苗问题，即可实现黑木相思产业的快速发展。因此，需要加快成果转化，不断改进育苗技术，进一步提高增殖倍数、生根率和移栽成活率，缩短培养周期，减少黑木相思组织培养过程中的污染、褐化、玻璃化问题，早日实现其大规模工厂化生产。
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　　（责任编辑：赵中正）
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