不同無性系薄殼山核桃播種苗的組織培養

呂運舟+董筱昀+蔣澤平

摘要：以9個無性系播種苗的幼莖為外植體，進行薄殼山核桃組織培養研究。結果表明，9個無性系都具有腋芽萌發能力，可通過組織培養再生植株，但是不同無性系在不定芽分化、生根能力上有很大差異；9號無性系的不定芽增殖能力相對較強，平均增殖系數達到5.6個/外植體，是無性系科瑞克的1.9倍；9號無性系的生根能力相對最好，生根率為41.7%；6-BA濃度為4.0 mg/L時，多數無性系不定芽增殖較好；6-BA濃度為1.0 mg/L時更適于不定芽的生長。

關鍵詞：薄殼山核桃；組織培養；增殖系數；無性系；生根能力

中圖分類號： S664.104+.3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）01-0047-03

薄殼山核桃[Carya illinoensis（Wangenh. ） K. Koch.]別稱美國薄殼山核桃、長山核桃，世界著名干果之一，原產北美，為胡桃科山核桃屬雌雄同株植物，花單性，雌雄異熟[1]，是優良的果材兼用樹種[2]。我國于19世紀末20世紀初開始引種美國山核桃，目前種植范圍比較廣，干果深受消費者歡迎。薄殼山核桃豐產性與品種密切相關，主要靠本砧嫁接擴繁。但是，嫁接繁殖需要大量砧木，且技術要求高、人工成本大，同時受到季節限制，不利于快速擴繁良種種苗。組織培養快繁是保持薄殼山核桃優良性狀、加快其繁殖的有效手段，可促進薄殼山核桃的推廣和利用。目前，國外學者開展薄殼山核桃組織培養研究相對較早，并取得一些進展，但尚未建立成熟的再生體系[3-5]。Mathews等利用未成熟胚成功誘導出薄殼山核桃體細胞胚，但未能實現增殖和生根[6]；Phillips等用薄殼山核桃實生幼苗的頂芽和腋芽為外植體分化出不定芽，但繼代困難、重復性差[7]；Burns等以8個薄殼山核桃品種的未成熟胚為外植體誘導體細胞胚發現，除植物激素等培養條件外，外植體基因型是影響再生體系建立的關鍵因素，品種Schley的體細胞誘導率遠高于其他7種供試材料[8]；Renukdas等以薄殼山核桃Desirable和Cape Fear 2個品種的試管無菌苗為材料誘導莖段腋芽分化，并建立了植株再生體系[9]。目前，國內對薄殼山核桃組織培養研究主要集中于外植體脫毒及腋芽分化[10-11]，而由于成年大樹外植體脫毒困難，未能實現其無菌培養。

本試驗收集9種薄殼山核桃品種或優良單株種子，培育半同胞子代實生幼苗，以帶腋芽莖段為外植體，研究不同品種子代、不同激素濃度對薄殼山核桃不定芽分化及植株再生的影響，以期探討薄殼山核桃組織培養再生過程的影響因子，為其擴繁提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1 外植體的構建 科瑞克（Creek）、波尼（Pownee）、馬罕（Mahan）、碧根源3號（Bigenyuan 3）的種子，采自江蘇省常州市金土地農牧科技服務有限公司的薄殼山核桃果園內；結合南京市實生大樹優選，收集優良薄殼山核桃種子，1號、5號采自中國科學院南京中山植物園內，6號采自江蘇省南京市雨花臺景區內，8號、9號采自江蘇省林業科學研究院內。2014年1月14日進行播種，采取恒溫培養箱30 ℃催芽；出芽后育苗盤移植，置于室溫25 ℃的溫室內生長，日光燈為光源照射16 h/d；剪取帶腋芽莖段作為外植體材料（圖3-a）。

1.1.2 培養基 選用WPM培養基為基本培養基，同時添加蔗糖30 g/L，瓊脂粉6 g/L。在此基礎上，添加NAA 0.01 mg/L、6-BA 0.5 mg/L作為芽誘導及伸長培養基；添加NAA 0.5 mg/L、6-BA 1.0～5.0 mg/L作為芽增殖培養基；添加IBA 0.5～5 mg/L、活性炭3.0 g/L作為生根培養基。培養基pH值均為5.8。

1.2 試驗方法

待溫室幼苗長至7～8 cm時，切取1.0～1.5 cm莖段，作為起始外植體；流水沖洗30 min，體積分數為70%的乙醇消毒30 s；用0.1 mg/L HgCl2消毒6 min，無菌水沖洗4次；接種于芽誘導培養基上，后續試驗以分化的無菌芽為材料。每處理15個外植體，重復3次。培養條件：溫度為（25±2） ℃，光照度為1 500～2 000 lx，光照時間為16 h/d。培養30 d進行調查統計。

1.3 數據分析

數據采用Excel、DPS軟件進行處理，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同無性系腋芽萌發和生長的差異

由表1可見，薄殼山核桃不同無性系子代在腋芽誘導及生長上有明顯的差異；9號無性系子代的腋芽萌發率相對最高，為97.8%，與1號無性系的腋芽萌發率差異不顯著，與其他無性系的腋芽萌發率差異顯著；最低的為馬罕子代，腋芽萌發率為65.7%，其他無性系均在70%以上；腋芽生長量最大的為5號無性系，平均腋芽長為4.2 cm，單芽最長達5.2 cm；腋芽生長量最小的為碧根源3號，平均腋芽長為2.1 cm，且生長狀態相對較弱，與其他無性系差異顯著。

2.2 不同6-BA濃度對不同無性系子代芽增殖的影響

由圖1可見，在一定濃度范圍內，隨6-BA濃度的增加，薄殼山核桃子代不定芽的分化數呈增加趨勢；對碧根源3號而言，6-BA濃度為2.0 mg/L時芽的增殖數相對最多，平均為3.4個/外植體；6號無性系芽增殖數相對最多時6-BA濃度為3.0 mg/L；其他7個無性系芽增殖數相對最多時6-BA濃度為4.0 mg/L，其中9號無性系的芽增殖數最多，平均為5.6個/外植體。由圖2可見，無性系1號、5號、8號、9號、波尼具有相同的變化趨勢，芽長與6-BA濃度呈負相關；馬罕、無性系6號分別在6-BA濃度為3.0、2.0 mg/L時芽長達到最大，后隨6-BA濃度的增加而芽長減??；隨6-BA濃度的增加，科瑞克、碧根源3號的芽長表現出先降低后升高再降低的趨勢；6-BA濃度為1.0 mg/L時，5號、9號無性系的芽生長狀態相對較好，芽長分別為4.1、4.0 cm，且最為健壯。方差分析結果表明，薄殼山核桃芽分化數量與芽長在不同6-BA濃度間、不同無性系間均存在極顯著性差異（表2）。

2.3 不同IBA濃度對組培苗生根的影響

將不定芽轉移至低濃度6-BA培養基上過渡生長，當不定芽長至3～4 cm時剪下，將4個無性系轉移至添加不同質量濃度IBA的生根培養基上進行培養。由表3可見，添加不同質量濃度IBA的生根培養基均可誘導科瑞克等4個無性系生根，但不同無性系所需的最佳IBA濃度及不同無性系的生根能力均存在差異；低濃度IBA不能誘導科瑞克生根，當IBA濃度為5.0 mg/L時才能生根；IBA濃度3.0 mg/L時，波尼、6號的無性系生根率相對較高，分別為23.9%、37.9%；隨IBA濃度的增加，9號無性系的生根率逐漸增加；參試的4個無性系中，9號無性系的生根能力相對最強，IBA濃度為5.0 mg/L時，生根率高達41.7%；薄殼山核桃屬于直根系樹種，側根生長能力相對較差，4個無性系的生根數均相對較少，在1～4個之間（圖3-d）。

3 結論與討論

無性繁殖是短時間內實現薄殼山核桃良種種苗工廠化繁育的理想手段。目前，薄殼山核桃已有成功建立體胚發生的報道[6，8]，但是低分化率、低生根率限制了通過此方法建立植株再生體系。Renukdas等曾報道以薄殼山核桃試管無菌苗誘導莖段腋芽分化成功建立植株再生體系[9]，但由于成熟胚脫毒進瓶污染率較高而限制了外植體來源數量，進一步影響在生產中的應用。筆者以成熟種子培育的幼苗為材料，大大增加了外植體數量，同時也減少了脫毒過程的污染，研究結果表明，薄殼山核桃9個無性系子代都具有腋芽萌發能力，可通過組織培養再生植株，但是不同無性系子代在不定芽分化、生根能力上有很大差異；各無性系芽增殖數在2.9～5.6個/外植體之間，9號無性系子代的不定芽增殖能力相對較強，科瑞克相對最差，9號無性系不定芽的增殖能力是無性系科瑞克的1.9倍；9號無性系子代的生根能力也相對較好，生根率達到41.7%，但生根率不是很高。這種差異說明薄殼山核桃的芽增殖能力與生根能力可能受遺傳因素影響較大。

工廠化繁育薄殼山核桃良種苗木需要從優良品種植株上采集外植體，而大樹外植體滅菌較為困難，傅玉蘭等研究不同滅菌方法在薄殼山核桃當年生帶芽莖段無菌培養體系建立中的效果發現，經過暗培養、70%乙醇浸泡30 s、0.2% HgCl2處理15 min等措施可將無菌率提高到95%[12]，但未見無菌材料獲取及后續擴繁體系建立的報道。筆者前期在大樹外植體脫毒試驗中發現，HgCl2濃度過高或浸泡時間過長，都會嚴重影響腋芽的萌發，造成無菌材料獲取失敗?？偟膩砜?，通過組織培養可實現薄殼山核桃的體外植株再生，但要實現工廠化快繁還須進一步摸索培養條件以提高生根效率和成苗率。

參考文獻：

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