组织培养快繁技术,克服了蝴蝶兰自然条件下发芽率低、受季节限制、易性状分离、速度慢等缺点,成为现代蝴蝶兰繁殖的主要手段。文章从蝴蝶兰介绍、快繁影响因素、培养过程及存在问题等方面进行分析论述。
1、蝴蝶兰的介绍
蝴蝶兰为兰科蝴蝶兰属植物,属于热带及亚热带气生兰,具有形态曼妙、花色艳丽、观赏期长等特点,被人们誉为“洋兰皇后”,具有极高的观赏价值和经济价值。但由于蝴蝶兰属于单茎性热带气生兰,侧芽相对发育较少,导致常规的无性繁殖难以进行;此外,由于种子内不含胚乳,也导致其在自然条件下难以萌发、发芽率极低,即使通过人工手段提高发芽率,种子有性繁殖也易于发生性状分离,难以保持母本的优良性状。因此,具有高增殖率、速度快、不受季节限制、易去病毒等优点的组织培养方法,成为蝴蝶兰大规模育苗生产的重要途径。
2、蝶兰快繁技术
植物组织培养是指将植物体的细胞、组织、器官等外植体,通过消毒灭菌为其保证无菌环境,并配备植物所需的无机物、糖类及生长调节剂等物质,在控制温度、光照等因子的环境下促进植物发育成新个体,从而达到生长、繁殖或保存的目的。而蝴蝶兰的组培快繁一般流程为外植体诱导、继代增殖、壮苗、生根、健化移栽5个阶段。
2.1外植体的选择及优劣
对于蝴蝶兰的外植体,目前常见的有种子、茎尖、叶片、花梗节间、根尖、花梗腋芽等部位。不同部位有不同的优缺点:兰花种子虽然量大易得,但是繁殖具有分离性,所以通常用于繁殖不易产生分离的品种,不适合繁殖优良种苗;茎尖分裂速度快,且诱导方便,但是容易丧失母株,同时难以控制无菌,易引发茎尖死亡和污染,叶片与茎尖相比,对母株伤害小,而且不受生长期所限,容易确保无菌,但是消毒方便,但若叶片过于成熟,则会对诱导反应弱,激素不足时不易诱导或激素添加过量容易出现变异。
叶片作为外植体时,通常以试管苗处于生长期的幼叶基部作为植体,平放于培养基上诱导效果最佳,而花梗节间也可作为外植体用于诱导类原球茎,以幼嫩花梗节间为佳;而根尖作为外植体时,其诱导率低,很少应用于生产;花梗腋芽虽取材时间受限,但因具有苟片包被、离基质远、带菌少、容易取材、对母株危害小、易消毒、诱导率高等优点,是应用最广的外植体,所诱导的丛生芽能很好的保留母本植株的优良性状,不易产生分离,适合商业品种快繁,通常以中上部饱满腋芽为佳。
2.2培养基的配置
2.2.1基本培养基
基本培养基的选择至关重要。蝴蝶兰组织培养采用的基本培养基包括MS、B5、花宝系列、KC及其改良型等,其中MS基本培养基最为常用。但最适培养基应根据蝴蝶兰品种、外植体和培养阶段的不同进行选择。在生产中,还应根据培养过程中类原球莲或试管苗的生长情况及时调整基本培养基的组分及浓度。
2.2.2植物激素种类及配比
PLBs诱导的成功、试管苗能否健康生长,与植物激素种类及配比密切相关。蝴蝶兰的快繁技术中经常使用的激素有2种:生长素类,包括IAA、IBA、NAA等,以及细胞分裂素,如BA、KT、ZT等。同样,不同品种及时期需要不同配置的基础培养基和激素种类及浓度。对于蝴蝶兰的诱导和增殖阶段的激素比例可大体一样,而在壮苗生根阶段则需要降低激素使用量甚至不添加激素。通常情况下,蝴蝶兰快繁中细胞分裂素的浓度为0..0mg/L,茶乙酸的浓度为0..0mg/L。但同时有研究认为,丛生芽的生长不能靠单生长素,需要BA和NAA并存时,丛生芽才能被诱导成功。
而在类原球茎的诱导阶段,添加BA和NAA能够促进类原球茎的分化,从而增加诱导成功几率。低浓度细胞分裂素也能促进类原球茎的增殖,而高于6.0mg/L的细胞分裂素相反会导致原球茎褐化。同时也有试验表明,1~8mg/L的细胞分裂素能促进蝴蝶兰类原球茎增殖,而浓度为0.10.5mg/L的细胞分裂素则能促进类原球莲的分化,而生根诱导时只需生长素即可。除生长素和细胞分裂素外,赤霉素对圆球茎的分化有一定的抑制作用,来保持圆球茎的增殖能力。
2.2.3其他添加物
其他添加物主要包括糖、活性炭、抑菌物质、有机质及天然物质等。通常选择蔗糖作为培养基的能源物质和渗透调节剂。当然,为了节省成本,也可以用白糖、片糖代替。有研究指出,如果培养基添加糖分过多,会促进微生物生长,所以减少糖的使用能相应减少污染。此外,减少糖的使用还能阻碍乙稀的生物合成,并提高试管苗移栽成活率,但糖分的减少易使植株生长缓慢、弱小及培养期增加。
使用活性炭的目的在于净化代谢过程中产生的不利或具毒副作用的物质,同时可调节激素的供应,促进植物生长。在生根培养基中加入活性炭,能抑制钙离子的吸收和预防褐变现象的产生,从而促进根的形成生长,获得根系较好的生根苗。但是活性炭的加入有利也有弊,它的吸附性是有定向性的,在吸附有害物质的同时,也能吸附激素等营养物质,所以在使用过程中必须掌控好用量,使其既能最大程度的吸附有害物质、促进生根,又不影响植物的正常发育。另外,还需注意活性炭对培养基pH值有缓冲作用。
抑菌物质主要用于降低细菌和真菌等有害微生物导致培养发生污染的可能性,杀菌剂主要由抗生素和医用杀菌剂混合制得。但要注意的是不同的抗生素拥有不同的抗菌谱。如何根据外植体选择最合适的抗生素尤为重要,目前对其匹配问题还在探索研究中。
有机质及天然物质对蝴蝶兰组培也起到一定的促进作用。比如水解酪蛋白对蝴蝶兰原球茎增殖的推动作用。马杰等研究表明,添加椰子汁、苹果汁、马铃薯汁和香蕉汁的培养基与对照相比,增殖倍数明显提高。所以,在蝴蝶兰组培过程中适当加入有机质及天然物质,以便更好地诱导、增殖、生根。
2.3培养方式及环境
2.3.1培养方式
组织培养方式主要分为固体培养、半固体培养和液体培养3种方式。不同的状态对外植体的生长过程、速度、成功率都有很大的影响。根据研究表明,诱导愈伤组织一般通过固体培养基,细胞增殖主要使用液体培养基。而对于蝴蝶兰的大规模生产,则推荐半固体或液体进行PLBs增殖,而固体培养分化和生根,从而增多繁殖量、减少污染、降低成本。
2.3.2培养环境
光照影响蝴蝶兰组培苗的各项指标、色素含量、抗氧化酶系活性等。研究表明,单色红光能使蝴蝶兰快繁苗徒长,单色光能使快繁苗根系活力增高,而红蓝组合和单色蓝光处理的叶片色素含量都高于白光。不同光谱对根长影响差异不显著,通常情况将蝴蝶兰组培过程中的光照强度控制在~lx。
温度也影响组培的进程,如果温度过低,则会导致组织生长过慢、时间过长;温度过高则会导致褐变出现,且污染的可能性也增大。通常情况下将温度定为25P最为合适。
偏酸性的培养基更适合蝴蝶兰组培的进行,通常将pH值设定在5.0-6.5之间,过酸或接近中性的环境并不能促进蝴蝶兰的生长发育。需要注意的是,高温灭菌后的培养基pH会降低,在准备培养基时要牢记。
也有学者认为,适当的射线辐射也能促进组培组织的生长发育。有试验表明,0.2T的磁场系统能显著增加类圆球茎的鲜重和干重。
2.4增殖、壮苗生根与移植
蝴蝶兰组培体增殖通常使用跟诱导环节相似的培养基,培养基根据品种和外植体进行匹配。通常推荐最适合的成分为KC+0.5mg/LNAA+7mg/LBA+20g/L食用糖+10g/L琼月旨+2g/L活性碳适量。
壮苗与生根通常当作同一阶段,时长持续2个月,期间控制激素的量,不加或少加。蝴蝶兰生根壮苗最佳培养基为:3.5g/L花宝1号+1.0mg/LNAA+25g/L蔗糖+g/L香蕉+2就蛋白豚+1g/L适量活性炭。
蝴蝶兰组培苗移植通常采取室内外相结合(3d+3d或4d+4d),常用的移栽基质为水苔、椰丝、草炭等单一或混合机制,尤其推荐水苔,成功率相对较高。
3、总结
蝴蝶兰市场前景广、需求量大,但就其快繁技术而言,仍处于百花齐放、意见不一的状态,目前还有很多难题需解决。提高蝴蝶兰繁殖系数、加快生长速度,有助于改进蝴蝶兰“供不应求”的市场现状,但究竟什么品种和外植体适合什么培养基和培养条件,还没有统一的定论,需要进一步试验探索。