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兰州百合鳞片子球繁育技术研究

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【摘要】本文从兰州百合鳞片的选取、扦插方式、放置方式、扦插方法及鳞片扦插的温度、基质、水肥、光照及调节剂等方面详细介绍了兰州百合鳞片子球繁殖的先进技术,建立了兰州百合鳞片子球繁育技术体系。

兰州百合(Lilium davidii var. unicolor),以其鳞茎大,瓣片厚、色洁白、质细腻、味甜美、富含多种营养成分,既可食用,又可药用,而成为享誉国内外的名优特产蔬菜之一,具有很高的经济价值。由于兰州百合生长周期长,长期自然繁育,品种混杂退化严重,再加上病毒病的严重感染,导致百合个头小、外观差、鳞片薄、品质不佳,严重影响着兰州百合的声誉,阻碍百合产业的发展。而提升百合的产业化水平,首先要从源头——种球改良为突破口。兰州百合多年来主要利用茎秆地下部分着生的“母籽”小鳞茎繁殖,但要扩大栽培面积,小“母籽”就比较缺乏,种球自然退化现象严重,制约着兰州百合扩大生产。利用鳞片繁育种球可提纯复壮百合种性,扩大生产,提高效益。现就兰州百合子球鳞片扦插繁育技术介绍如下:

种球形成的机理

传统的百合繁殖方法主要采用常规分球、分珠芽鳞片扦插、鳞片包埋等[1] 。鳞片扦插是百合种球繁育的重要方式,宁云芬等[2]采用解剖学方法研究新铁炮百合鳞片扦插繁殖中小鳞茎的组织发生过程指出,小鳞茎起源于鳞片基部内层薄壁细胞而非愈伤组织。Matsuo 等对百合鳞片扦插成球的研究表明,扦插的鳞片一般在近轴面基部伤口处分化出分生组织,分生组织产生后形成愈伤组织,然后由愈伤组织分化发育成膨大的小鳞茎。针对小鳞茎起源愈伤组织还是薄壁细胞,试验中将兰州百合鳞片在草炭扦插30 天后开始细致观察,此时愈伤组织已经形成,第40天的观察中,从鳞片基部内层薄壁细胞处可明显看到1~2 mm的鳞茎雏形,第55天之后逐渐发育成膨大的小鳞茎。可以证实小鳞茎起源于鳞片基部内层薄壁细胞,由于特殊的形成机理,导致百合种球繁育缓慢。

鳞片扦插繁殖的方法

鳞片部位的选取

以兰州百合为试材,将外、中、内鳞片分别扦插。外层鳞片腐烂率最高达46.9%,繁殖系数最低;中层鳞片腐烂率降低为18.9%,繁殖系数最高;内层鳞片腐烂率最低为5.8%,繁殖系数介于外层与中层之间。且获得的最大的小鳞茎均来自于中层鳞片,因此认为中层鳞片是鳞片扦插繁殖的最理想材料。兰州百合鳞片肉质薄、鳞片脆、淀粉含量高是外层鳞片腐烂率高的主要原因,由于鳞片自身的极性及发育能量是基部较宽的中层鳞片所共同具有的特点,为此选取中层鳞片扦插,腐烂率低,繁殖系数高,综合效果最好。王刚等[3]也认为兰州百合鳞片产生芽的能力从强到弱依次为外层、中层、内层。中层鳞片扦插产生鳞茎最多且较大,内层鳞片次之,外层鳞片最差。但外层鳞片机械损伤严重,病菌多,易于污染;内层鳞片细胞再生能力强,但由于基部面积较小,营养积累少,不能为分化提供充足的能量,因此繁殖系数较低。

鳞片扦插方式

传统的扦插法,切去鳞片顶尖1 cm 处理小鳞茎增殖系数高,但腐烂率高,整叶扦插腐烂率低。现以兰州百合为试材,采用埋片繁殖法,选择中层整叶鳞片扦插,腐烂率低,增殖系数高。将鳞片埋于基质中,50 天后基部完整的鳞片逐渐发育出小鳞茎,不带基部的横切鳞片的中部及上部60 天后直至鳞片褐变还未分化出小鳞茎。为此,扦插中一定要选择鳞片基部完整的鳞片扦插,这样的鳞茎盘分化能力最强,是否是鳞茎盘的激素含量或其他原因影响着鳞片表现的极性,还在研究之中。王爱勤等[4]用百合鳞片切割成不同部位进行扦插处理,也认为带基部的鳞片增殖系数最高。

鳞片放置方式

将兰州百合鳞片分别以凹面向上平放、凹面向下平放、竖直插入三种方式实验,结果表明:凹面向上平放鳞茎诱导率最高437%,其次为鳞片竖直插入诱导率为316%,鳞片内侧向下平放诱导率最低仅为216%。这种特点明显表现出整片鳞片具有很强的极性,鳞片凹面向上平放不仅抑制了向上生长的势能,而且不利于顶端生长激素向下向基部回流而影响小鳞茎分化,为此在扦插中鳞片凹面向上平放增殖系数最高。王刚[3]等也认为外植体在培养基上的不同放置方式对百合鳞片的诱导也有影响,其诱导出芽能力的从强到弱依次为: 鳞片内侧向上平放> 鳞片竖直插入> 鳞片内侧向下平放。

扦插方法

兰州百合鳞片扦插常用埋片法和扦插法。传统的采用扦插法,是将提前消毒、阴干的鳞片凹面向上斜插到基质中,顶端露出鳞片长度的1/2~1/3,间距3 cm左右,每片基部可产生1~4 粒小鳞茎;实验证明埋片法繁殖效率高优于扦插法,即在容器底部先铺一层3~5 cm厚的基质,所选鳞片凹部朝上平放于基质,然后铺一层2~3 cm厚的基质,再在其上平放鳞片,依次重复,最后在顶层覆盖4~6 cm基质。对于鳞片数量较少和栽培条件较好的鳞片繁育中,可掐去鳞片顶端1 cm,顶端露外,不易腐烂,采用扦插法可一次成苗,再分大苗。对于鳞片数量较多繁殖数量较大的使用埋片法——有利于实现子球繁育的立体化栽培,诱导出小鳞茎膨大至大豆大小之后将鳞茎二次分苗,科学调控好栽培环境,可尽可能提高繁殖量。埋片法是目前国外各种百合商品种球工厂化生产的主要途径。具体方法为:

秋季或早春选出鳞片肥厚的兰州百合鳞茎,先剥去鳞茎表面腐烂或干枯的鳞片,再将健壮鳞片剥下,剥时不要损伤鳞片基部,用自来水洗净,用饱和漂白粉溶液浸泡10 min或0.1% HgCl2溶液浸泡8 min,蒸馏水冲洗干净、阴干备用。扦插前利用0.5%NAA处理鳞片,可促进鳞片扦插的成球率和小球的生根率。

有研究表明繁殖前晾晒处理,可减少鳞片腐烂,提高成活率,这是因为百合鳞茎的组织一般都较脆弱,直接繁殖易造成鳞片断裂、损伤而腐烂。但晾晒时间不能过长,否则组织中的水分过分蒸发,则不利于鳞片的萌发和子球形成。晾晒过程中鳞片色泽与生理变化对鳞茎的形成有一定的影响。

影响鳞片扦插繁殖子球生长的环境条件

鳞片扦插温度

兰州百合生长的适宜温度为昼温20~25 ℃ ,夜温10~15 ℃,通常情况下过高或过低都会影响鳞片生长,但在鳞片扦插过程中,高温、高湿可能更有利于促进小鳞茎的萌发。鳞片扦插前,2~5 ℃ 的低温处理可显著提高繁殖率和成球率。王月芳等[5]对兰州百合研究也表明高温明显抑制鳞片诱导再生苗形成,但对不定芽的发生有促进作用。

扦插基质

基质通常被认为是除温度外影响百合鳞片繁殖第二重要的环境因子,对鳞片出芽率、新生子球数、鳞片繁殖系数、子球直径都有很大影响。试验采用单因素随机区组设计。基质用草炭、腐殖土、锯末、珍珠岩、沙子等,并用多菌灵1000倍液对其消毒,将配好的不同基质等量装入规格为8 cm×8 cm 的营养钵中。选取生长健壮、无病虫害、大小一致、叶片长短统一的兰州百合鳞片扦插,用多菌灵1000倍液浸泡消毒,然后用清水漂洗。将选好的扦插鳞片分别扦插在不同的基质中,3 次重复。将扦插好的鳞片放置在遮阳度为70%的荫棚下培养,每隔4 天浇水1 次,基质湿度60%每隔15 天叶面喷施1%尿素+0.5%磷酸二氢钾1 次,每个处理的施肥量和浇水量相同。选择各处理植株30 株,直至60 天后叶片干瘪时挖出百合球根洗净

由此可见,采用草炭做扦插基质,其综合繁殖效果好。基质对于百合鳞片繁殖的影响不仅很重要,而且很复杂,生产中应根据不同品种特性分别加以选择。

扦插鳞片的水肥管理

水分管理

鳞片扦插后要立即喷透水,使鳞片与扦插基质密接,研究证明,高温、高湿可促进百合鳞片尽快诱发出小鳞茎;如只有高温,没有较高的环境湿度,就会延迟小鳞茎的增殖时间,降低繁殖系数。为此,扦插环境的空气相对湿度应保持在90%左右,基质湿度60%~80%为宜。夏季基质栽培一般每天上午10:00~11:00,中午见干后于16:00~17:00再少量喷水,需喷水2 次,秋冬春季通风次数少,栽培湿度大,一般每天11:00~11:30喷水1 次,其原则是上午光合作用运行开始时浇水,透而不漏,下午不干不浇。

追肥管理

将扦插好的鳞片放置在遮阳度为70%的荫棚下培养,每隔4 天浇水1 次,每隔15 天叶面喷施1%尿素+0.5%磷酸二氢钾1 次,鳞片扦插40~60 天后,将鳞片基部伤口处产生带根的小鳞茎掰下移植到大田培养。此时,大田含水量60%~80%为宜,每隔15~20 天追施氮磷钾及含Mg、Ca等微量元素的液态复合肥1 次,氮、磷、钾的配合比为10:15:20,浓度为3.0 g/L,连续3~4 次。复合肥有NO3- 和SO42- 类交替施用,鳞茎发育对钾营养的需求大于氮和磷,Haruki K [6] 认为10~ 20 mL/L的NH4+最利于鳞茎膨大,高浓度的SO42-会抑制鳞茎的膨大。

光照

兰州百合扦插的的最佳光照度为10000~30000 Lx左右,百合植株对光照强度的耐受力主要取决于温度、栽培季节、基质含水量、根系发育情况等综合作用。兰州百合扦插苗在光照度大于30000 Lx时易发生老叶干枯死亡,应该进行遮阳处理。应使用分次遮阳的方法,第一次使用30%~40%左右的遮阳网,在温室内光照度逐渐上升时达到30000 Lx时进行第二次遮阳。为此,中等光照条件是百合鳞片扦插的最佳条件。

杨利平等认为25 ℃避光是细叶百合鳞片扦插的最佳条件[7]。王月芳等对兰州百合研究表明红、蓝、白、红蓝4 种光质试验表明蓝光下幼苗增殖比最高,但幼苗素质以白光下最好。研究发现在自然光条件下,鳞片很快由黄白色变成红褐色,扦插80 天后,大部分鳞片尤其是外、中层鳞片都由肥大饱满变为干瘪,鳞片形成子球数量多,但个小,每个子球平均产生叶片2~3 枚;在黑暗条件下,鳞片一直保持黄白色,只有一少部分外层鳞片出现干瘪现象,形成子球数量少,但个大,且极少产生叶片。

植物生长调节剂

生长调节剂重点研究了GA3、IBA植物生长调节剂对鳞片扦插繁殖的影响。取兰州百合发育良好、无病虫害的种球,剥开鳞片,用自来水洗去表面泥土和污渍,500倍多菌灵浸泡30 min,清水冲洗鳞片残留药剂。分别用0( CK )、100、150、200、300、400 mg/L 的GA3、IBA处理2 h,扦插草炭基质上,每处理扦插50 个鳞片,重复3 次。置于温室内培养常规管理,分别于30 天、40 天、50 天、60 天、70 天、80 天后调查认为: GA3处理有利于获得个体较大的小鳞茎;IBA 在培养前期(50 天前)低浓度(100 mg/L)处理的繁殖系数较高(4.1),在培养后期(50 天后)高浓度(200 mg/L)处理的繁殖系数较高(3.8),不同阶段不同IBA对提高小鳞茎数量具有作用。GA3与IBA 等体积混合可显著促进小鳞茎生根。

百合鳞片顶端为生长点所在部位,内部极有可能含有某些浓度过高的激素或抑制物质(如生长素类) ,这些物质经极性向下运输改变了鳞片基部的生理状态,抑制不定根及小鳞茎的发生。经去顶处理后,这种抑制作用即被解除。小鳞茎抑制的生理机制有待于进一步研究。

讨论

目前,百合鳞片子球繁育在扦插繁殖和生长环境调控方面的技术已经成熟,但对鳞片发育过程中鳞片中部、上部不易形成小鳞茎是鳞片顶部抑制还是内源激素缺乏,以及鳞片基部易生小鳞茎是鳞片基部自身特性还是受鳞茎盘的影响等问题还需要进一步研究,希望通过更深入的研究为促进百合鳞片子球繁育产业化发展提供理论基础和技术支撑。

【参考文献】

[1] 王雅琴,陈小才,关甲义. 轮叶百合无土扦插营养液的配制[J] .长春大学学报,2008,18(1) : 98-100.

[2] 赵祥云,王树栋,陈新露,等. 百合[M] . 北京: 中国农业出版社,2000:1- 4,61.

[3] 王刚,杜捷,李桂英,等. 兰州百合和野百合组织培养及快速繁殖研究[ J]. 西北师范大学学报: 自然科学版,2002,38(1): 69-71.

[4] 王爱勤,何龙飞,盛玉萍,等. 百合鳞片不同处理与鳞茎形成关系[J].广西农业生物科学,2003,22(3):182-185.

[5] 王月芳,陆维忠. 兰州百合体细胞组织培养的光温效应[J] . 江苏农业科学,1991,(5) : 53-54.

[6] Haruki K ,Yamada k,Hosoki T ,et al. Effect s of sugar and temperature on the growth of miniature bulbs of Lilium japonicum Thunb . cultured on a rotary shaker[ J] .Journal of the Japanese Society for Horticultural Science,1996,65(2) : 363-371.

[7] 杨利平,孙晓玉,卞慧媛,等. 细叶百合无性繁殖条件的选择[J] . 植物研究,2001,21(3) : 398-402.

*基金项目:酒泉市科技重大项目

**崔兴林,男,甘肃金塔人,生于1975年10月,大学本科学历,高校讲师,在酒泉职业技术学院从事教学及科研工作。E-mail:。

***秦新惠,副教授,专业方向:园艺作物组织培养,E-mail:。