小桐子繁殖生物学研究进展

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摘要：阐述了小桐子的生物学特性、生态学特征,以及近年来对能源植物小桐子的扦插繁殖、组织培养以及嫁接繁殖等育苗技术研究进展,并对小桐子的快速发展提出了建议。

关键词：小桐子；无性繁殖；研究

收稿日期：2011-09-05

基金项目：贵州省科学技术基金项目（编号：黔科合J字［2008］）资助

作者简介：曾亚军（1979―）,男,贵州贵阳人,助理研究员,主要从事资源植物方面的研究工作。

中图分类号：S763.3 文献标识码：B 文章编号：1674-9944（2011）09-0084-02

1 引言

小桐子（Jatropha curcas L.）为大戟科（Euphorbiaceae）麻疯树属（Jatropha L.）,属小乔木或大灌木,广泛分布于热带和亚热带地区,在西南地区主要分布于干热河谷地区。小桐子对环境的适应能力强,尤其因为其极强的抗干旱、易成活、种子产量高和可制备生物柴油等方面的特性,使其在干热河谷地区具有极大的开发利用价值。小桐子又名膏桐、麻风树、黑皂树、木花生、油由芦子、老胖果等,原产热带美洲,现在我国云南、海南、广东、广西、四川和贵州有栽培或逸野。小桐子的种仁含油可达61.5%,其种子油稍加过滤即可与柴油相媲美,是热带地区一种极为适宜的生物质能。此外小桐子的种子含有多种活性成分,有着重要的农药和医药价值,是一种极具有综合开发价值的生物质能植物材料。目前,野生小桐子的干果产量为300～800kg/667m 它的一系列副产品包括用于化妆品的甘油,以及再加工制成的麻疯树种子饼,可以作为有机肥料使用。其种子油渣、残油渣及树叶可作农药,去毒后也可作为动物饲料。富含氮的种子油渣是极好的植物肥料。

2 小桐子的生物学特征

小桐子一般生长于海拔1 600m以下的河谷荒山荒坡上,喜光,喜暖热气候,可在年降雨量480mm～2 380mm、年平均气温摄氏17℃以上生存,能耐-5℃短暂低温,不择土壤,耐干旱瘠薄,是干热河谷地区造林绿化的优良树种。枝、干、根近肉质,组织松软,含水分、浆汁多、有毒性而又不易燃烧,抗病虫害。小桐子生长迅速,生命力强。由于小桐子种植可用杆插法繁殖,而且成活率高,生长速度快,头年就有收成,产量逐年增加。近年来,由于退耕还林的推动,各地大量种植。未来全国麻疯树种植面积至少可达200万hm2以上,预计可产柴油580万t,显示了良好的资源开发利用前景。小桐子原为药用栽培植物,近期又发现其种子含油量高,是国际上研究最多的能生产生物柴油的能源植物之一。小桐子为多年生耐旱型木本植物,适于在贫瘠和边角地栽种,栽植简单、管理粗放、生长迅速,此树3年可挂果投产、5年进入盛果期。

小桐子为落叶灌木或小乔木,多丛生,花单性,雌雄同株同序。小桐子的树皮非常光滑,且含有乳白色的内含毒蛋白的汁液。一般情况下小桐子可高达3～5m,在某些合适的条件下可高达8～10m。叶片互生,丛集树端,近圆形,全缘或3～5缘浅裂,长7～16cm,叶柄长6～18cm。小桐子的开花季节一般是在雨季,雨水多,开花会很迅速,并且在气候比较湿润的地区一年四季都可以开花结果。

3 小桐子繁殖生物学研究进展

最开始小桐子主要是医用,中医认为它性寒,有散瘀、止痛作用,也可治跌打损伤及皮肤瘙痒。但近几年以小桐子为原料制取生物柴油迅速发展起来,我国四川、云南、贵州一些科研院校相继开展了小桐子资源培育和开发利用研究工作,国内外有关能源企业也在关注我国小桐子发展潜力。在小桐子的繁殖研究进展中,主要包含扦插、组织培养以及嫁接3大类。

3.1 小桐子繁殖扦插技术的研究进展

扦插技术属于我国小桐子种植繁殖的重要领域,也是一种重要的无性繁殖的方法,是用小桐子的部分或全部器官当作要繁殖的材料。扦插技术的理论依据是植物的再生作用,也就是当植物的一部分被切除后表现出的一种机能反应。桐子繁殖扦插技术是采用硬枝扦插并结合苗床宜干不宜湿的田间管理方式,现在我国科学院研究表明:扦插温度在25～30℃之间,保持空气相对湿度为80%～90%,控制土壤有效含水量在5%～10%之间。我国研究出的小桐子繁殖扦插技术克服了现有的技术缺陷,提供了一套完整而成熟的小桐子繁殖技术来生产大量、优质的小桐子种苗,以满足大规模集约生产的要求。使得经济附加值高的小桐子产业化发展成为可能。

而我近几年来对小桐子的扦插繁殖技术的研究工作,主要集中在了两个方面,首先是研究影响不定根的形成以及一些可以提高小桐子的成活率的措施,比如说其特征在于采用硬枝扦插并结合苗床宜干不宜湿的田间管理方式,扦插温度在25～30℃之间,保持空气相对湿度为80%～90%,控制土壤有效含水量在5%～10%。还有一方面是对小桐子生化以及生理方面研究,总的来说,共同目的是为了提高小桐子的繁殖速度,提高产量。

3.2 组织培养技术的研究进展

3.2.1 基本培养基与培养条件

目前已报道的小桐子再生研究中。使用的基本培养基主要是MS培养基,添加3%蔗糖和0.7%琼脂粉,Li等提高了MS培养基中的维生素B1的浓度。在生根时使用了木本植物培养基,但生根时MS与1/2MS哪个更好,目前都还没有详细的数据报道。普遍认为培养最适温度为25±2℃,最适光照强度为30～40μmol・m-2s-2,光照时间为12～16h/d。

3.2.2 诱导途径

现阶段小桐子组织培养有3条再生途径:经愈伤组织诱导不定芽；直接诱导不定芽；经体细胞胚再生。首先是经愈伤途径诱导不定芽,认为6-BA与IBA的激素组合适用于小桐子愈伤组织的诱导和分化。然后是直接诱导不定芽,不经愈伤途径直接再生不定芽的研究成果较少,Li等在农杆菌介导的遗传转化中采用的是直接再生不定芽的途径。最后是体细胞胚再生途径,早在1992年就有报道大戟科橡胶树属橡胶的体细胞胚再生途径。经愈伤途径诱导不定芽是现阶段使用较多的再生组织培养途径,但还是存在着周期长、变异大等不确定性因素,所以有着周期短、变异小等特点的直接诱导不定芽以及经体细胞胚再生在以后的发展中会起着重要的作用。

3.3 嫁接繁殖技术的研究进展

我国为解决小桐子嫁接的关键技术,从采用不同嫁接时间、方法以及不同接穗位置、处理方法等几方面对小桐子嫁接技术研究。经过长时间的研究,结果表明:小桐子最佳嫁接时间在每年2～4月份,小桐子枝接成活率最高,平均成活率在95%以上,接穗采后放置3～5d对嫁接成活率影响不大。采用劈接法、切接法、嵌芽接法和单芽切接法的嫁接成活率均能够达到100%。嫁接后接穗生长良好,不改变原植株的生长规律,且遗传性状表现良好。该结果为小桐子低产低效林改造提供技术上的准备。

除此之外,新的嫁接技术增强植株抗病能力,同时还可以避免小桐子除了病虫害的其他不良症状的发生；提高小桐子耐低温能力,本来小桐子的耐高温能力就很强,经过嫁接后在更低温度的情况下,根系仍能正常生长；扩大了根系吸收范围和能力。嫁接后的植株根系比自根苗成倍增长,在相同面积上可比自根苗多吸收氮钾20%左右,磷60%多,有利于提高产量。嫁接苗茎粗叶大,可使小桐子产量增加4成以上,不仅保留了早熟性,而且可以大大缩小结果期,提高小桐子总产量。

4 结语

小桐子种子含油率高,经过加工可制成生物柴油。小桐子种子、树皮、叶、根和乳汁中含有多种成分的生物药源,可提取制作生物医药和生物农药。近些年,在国家产业政策的支持下,小桐子发展势头迅猛。然而小桐子想要更好的发展,良种良法才是关键,因为良种选育在产业发展中占有基础性的作用。通过对小桐子的扦插繁殖、组织培养以及嫁接等繁殖方式的发展状况来分析,不难看出我国近几年在技术上的突飞猛进。通过常规和生物繁殖技术手段,还可以培育速生且抗逆性更强的品种,有助于今后的进一步良种选育。

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