碱蓬枝条生根条件的优化

周 巧, 罗甜甜, 李泽云, 赵合明, 秦 源, 程 焱

(1.福建农林大学生命科学学院； 2.福建农林大学植物保护学院； 3. 福建农林大学农学院,福建 福州 350002)

碱蓬(Suaedaglauca)是苋科一年生草本植物，多生长于海滨、荒地和含盐碱量高的地带，能耐受高达600 mol·L-1NaCl的盐度[1]，是典型的盐地植物，近年已逐渐成为抗盐研究的模式植物。我国是盐碱地灾害大国[2-4]，对盐碱地的开发利用是我国农业科研工作者面临的重大难题。在盐碱地上种植碱蓬可以显著降低土壤的盐分。因此，碱蓬具有重要的生物学价值，相关研究也逐渐受到重视。此外，碱蓬嫩苗味道鲜美、营养丰富，富含脂肪、蛋白质、粗纤维、矿物质、微量元素和多种维生素，许多营养指标高于螺旋藻[5-6]，具有开发为新型蔬菜的可能。碱蓬种子含油量达24.39%。其中，不饱和脂肪酸含量为88.65%，尤其是亚油酸含量较高(56.94%)，具有较高的食用价值[7]。

野生碱蓬主要依靠种子繁殖，变异度比较大，不利于规模化种植。因此，开发碱蓬高效无性繁殖技术，快速繁殖优良品系，具有重要的应用意义。陈敏[8]建立了碱蓬愈伤组织诱导及继代生长体系；赵术珍等[9]以碱蓬茎尖为材料成功诱导出茎。然而，成熟高效的碱蓬体外再生体系尚未建立。碱蓬植株有多级分枝，采用枝条扦插可较大提高繁殖效率，而扦插能否成功的关键在于生根。为了优化碱蓬扦插条件，本研究采用碱蓬离体枝条为材料，分别测试了MS浓度、培养基凝固剂、栽培基质和生长素类型(种类、含量)对碱蓬生根的影响，以期为其快速繁殖提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以福建农林大学海峡联合研究院基因组中心保存的碱蓬为试验材料。挑选颗粒饱满的种子进行催芽，然后种植在砂土(砂与泥炭土的体积比为1∶1)中，在光周期为16 h光照/8 h黑暗的温室中生长。2个月后，成长为健康的植株。

1.2 试验方法

1.2.1 外植体的消毒 剪取大约5 cm长的碱蓬侧枝并收集到烧杯中，先用流水冲洗2 h，置超净工作台用体积分数为75%的乙醇消毒1 min，用无菌水冲洗3次，再用体积分数为40%的“84”消毒液灭菌10 min，无菌水冲洗3～4次，最后用滤纸擦干表面水分用于后续试验。

1.2.2 不同浓度MS培养基的配置 MS培养基广泛应用于组织培养，含有较高的硝酸盐、钾和铵。钾和铵能够促进光合作用，提高碳水化合物的含量，并促进其运输，对固氮也有促进作用[10]。MS培养基能提供植物组织生长所需的全部矿质营养，促进愈伤组织的生长[11]。以4.4 g·L-1MS粉末(购自PhytoTech公司)为全素培养基，分别配置了0.25×、0.50×、0.75×和1×的MS培养基，以未添加MS为对照(CK)。各浓度MS培养基分别加入30 g·L-1蔗糖提供碳源、0.1 mmol·L-1抗坏血酸防止褐化和8 g·L-1琼脂凝固剂，pH值调至5.8。培养基于121 ℃灭菌20 min后分装到培养瓶中，每个浓度设置6瓶，每瓶放置5个灭菌碱蓬侧枝。材料置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.2.3 2种凝固剂培养基的配置 选择常用的琼脂和植物凝胶比较凝固剂对碱蓬生根的影响。在5种浓度MS(0、0.25×、0.50×、0.75×和1×)+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗坏血酸的培养基上(pH=5.8)，分别加入8 g·L-1琼脂或者植物凝胶(均购自北京兰博利德公司),于121 ℃灭菌20 min后分装到培养瓶，每个处理设置6瓶，每瓶放置5个灭菌碱蓬侧枝。材料置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.2.4 不同基质条件下离体枝条的生根比较 为了分析种植基质对碱蓬生根的影响，分别在土壤、石英砂和水条件下扦插碱蓬枝条。土壤和石英砂试验组，将土壤或石英砂装入培养瓶至其1/4高度并用水浸没备用；水试验组则将水倒入培养瓶至其1/4高度备用。将已灭菌的离体枝条分别插入土壤、石英砂和水培养基质中，每种基质设置6个培养瓶，每瓶放置5个侧枝。培养瓶放置于温室中培养14 d后观察生根情况，记录生根数和根长。

1.2.5 不同生长素培养基的生根比较 激素在植物器官再生过程中起重要的调节作用，合适浓度的生长素能促进根的发生和生长[10]。为了优化碱蓬扦插的生长素条件，在MS+30 g·L-1蔗糖+0.1 mmol·L-1抗坏血酸+8 g·L-1琼脂的固体培养基(pH=5.8)上分别添加0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 mg·L-1吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)。培养基在121 ℃下消毒20 min后分装到培养瓶，每个生长素质量浓度设置6瓶，每瓶放置5个碱蓬侧枝。材料放置于温室培养14 d后记录生根数和根长。

1.3 统计与分析

采用Excel统计数据；采用SPSS进行LSD显著性分析。

2 结果与分析

2.1 MS浓度对碱蓬生根的影响

碱蓬侧枝在不同浓度的MS培养基中培养14 d的生根情况见表1。从表1可见，5种浓度的MS培养基均可诱导碱蓬侧枝生根，但生根数与根长存在差异。在未添加MS培养基(CK)上，每枝条平均生根数为2.25条，平均根长为0.10 cm；随着MS浓度的提高，每枝条生根数和根长都有所增加,1×MS培养基上的生根数和根长都达到最大值(31.58条和1.37 cm)。表明1× MS培养基较稀释的0.25×、0.50×、0.75×MS培养基更有利于生根。说明营养成分对碱蓬侧枝生根尤为重要，富含充足营养的1×MS培养基最有利于碱蓬生根和根的生长。

表1 碱蓬枝条在不同MS浓度培养基上的生根情况1)Table 1 Rooting of S.glauca branches under different MS concentrations

2.2 培养基凝固剂对碱蓬生根的影响

表2 碱蓬枝条在琼脂和植物凝胶凝固剂培养基上的生根情况1)Table 2 Rooting of S.glauca branches on culture media solidified by agar or phytagel

2.3 培养基质对碱蓬生根的影响

不同种植条件下碱蓬的生根情况见图1。3种基质的生根数存在差异，土壤条件下生根数量最多(图1A)，石英砂基质次之(图1B)，水环境最少(图1C)。对生根数和根长进行统计(表3)发现，土壤条件下碱蓬枝条的生根数为25.33条，显著高于石英砂基质和水环境；土壤和石英砂基质上的根长分别为3.04、2.57 cm，显著高于水环境下的根长(1.48 cm)。以上表明，在种植条件下，土壤是最好的生根基质。这可能是因为土壤营养丰富、透气性好、富含土壤微生物和有机成分，对碱蓬根的诱导具有促进作用[12-13]。

表3 碱蓬枝条在不同培养基质上的生根情况1)Table 3 Rooting of S.glauca branches on different planting substrates

2.4 生长素对碱蓬生根的影响

不同质量浓度的3种生长素条件下碱蓬枝条生根数见表4。(1)IAA。添加不同浓度IAA的培养基，生根数与对照无显著差异。(2)IBA。添加0.5 mg·L-1IBA的生根数(5.70条)比对照(3.10条)有所增加，但差异不显著；1.0、1.5和2.0 mg·L-1IBA培养基上的生根数较对照显著增多，质量浓度为1.0 mg·L-1时达最大值(8.34条)。(3)NAA。添加不同浓度的NAA均可显著促进生根，且随着NAA浓度的升高，生根数逐渐增多，在2.0 mg·L-1时达到本试验组的最大值(68.75条)。综上所述，2.0 mg·L-1NAA是促进碱蓬生根的最优生长素。

表4 不同生长素条件下碱蓬枝条的生根数1)Table 4 Number of roots regenerated from S.glauca branches under different auxin conditions 条

3 讨论与结论

本研究发现，1×MS培养基上碱蓬的生根数量较其他浓度(0、0.25×、0.50×和0.75×)多，表明MS对碱蓬生根具有促进作用。琼脂和植物凝胶是组培实验中常用的2种培养基凝固剂。琼脂是一类从石花菜及其他红藻类植物中提取出来的藻胶，具有特殊的凝固性质[14-15]；植物凝胶凝固需要依赖阳离子，而低浓度MS培养基的阳离子含量低，导致未添加MS和0.25×MS的植物凝胶培养基无法凝固。本研究表明，在同一MS浓度条件下，琼脂比植物凝胶更有利于碱蓬生根。生长素在促进植物生根中起着调节作用，不同类型的生长素对生根的促进作用不同。总体而言，低浓度生长素促进根的生长而高浓度则抑制根的生长[16-17]。本研究也观察到了类似的现象。诸多研究表明，NAA对植物的生长调节与其表面的乙烯抗体有关，低浓度的NAA对植物根系的生长有促进作用，而高浓度的NAA则抑制乙烯受体的结合，从而抑制植物根系的生长[18-20]；低浓度的NAA能够促进多肉植物根的生长而高浓度NAA则抑制其生长[21-25]。本研究也表明，NAA是促进碱蓬生根的最佳生长素，2.0 mg·L-1是所检测到的最佳质量浓度，同时存在进一步通过提高NAA质量浓度来促进生根的可能性。