石蒜‘桃红’组培苗驯化初探
Study on the Domestication of Tissue Culture Seedlings of Lycoris ‘Tao Hong’
摘要: 为了探讨适合的石蒜属植物组培苗驯化环境条件,以石蒜‘桃红’(Lycoris ‘Tao Hong’)为研究材料,以土壤相对含水量和基质配比进行单因素试验对组培苗进行驯化种植,而后测定叶生物量及收获鳞茎生物量。结果显示,土壤相对含水量以50%~70%最佳,土壤相对含水量过低是组培苗生长的主要障碍。基质以细沙土较适。透光度应大于50%。组培苗鲜重应不小于0.8 g。驯化周期应不少于1周年。
Abstract: In order to investigate the suitable acclimation environmental conditions for the tissue culture seedlings of Lycoris, Lycoris ‘Tao Hong’ was used as the research material, and the relative soil water content and matrix ratio were used to conduct a single factor experiment to domesticate the tissue culture seedlings, and then the leaf and bulb biomass were measured. The results showed that 50%~70% of the relative soil water content was the best, and low relative soil water content was the main obstacle to the growth of tissue culture seedlings. Fine sand soil was the more suitable soil. The light transmittance should be greater than 50%. The fresh weight of tissue culture plantlet should be no less than 0.8 g. The domestication period should not be less than one year.
文章引用:张鹏翀, 魏婷, 江燕, 朱剑俊, 陈杰生, 景江, 鲍淳松. 石蒜‘桃红’组培苗驯化初探[J]. 农业科学, 2022, 12(11): 1183-1187. https://doi.org/10.12677/HJAS.2022.1211163

1. 引言

石蒜属(Lycoris Herb.)隶属于石蒜科(Amaryllidaceae),为具地下鳞茎的多年生草本植物,主要分布于我国 [1],是一种极具开发潜力的球根花卉,在园林、药用方面具有广阔的应用前景。通过组培方式扩繁培育种球是规模化生产的必经之路,然而人们期盼已久的石蒜属植物组培苗大规模生产一直没能出现,这既有其组培技术方面的特殊性,也与组培驯化方面缺少进一步的研究有关。资料显示,小鳞茎的诱导、人工长生调节剂的种类、浓度和比例等方面作了不少研究,并成功从实验室组培分化出小鳞茎 [2] - [14],但鲜见有专门针对组培苗驯化研究,即使有涉及,一般多采取短期观察,未考虑到石蒜属植物生长特点,而短时间内的栽培驯化结果稳定性不高,也是至今其组培苗成活低、生产上未见有组培苗应用的一个重要原因。

石蒜‘桃红’(Lycoris ‘Tao Hong’)是忽地笑(Lycoris aurea)和石蒜(Lycoris radiata)天然杂交通过人工选育获得的种类,性状优良,生长快、无性繁殖率高,抗逆性强,被审定为浙江省的优良品种,其与亲本忽地笑的主要区别是花色为粉红色,腹面具橙黄色条纹,花被片边缘中度皱缩,叶形为宽带状,花期8~9月,不结实。本试验以优良品种石蒜‘桃红’作为研究材料,探讨基质含水量、基质配比对石蒜‘桃红’组培苗驯化的影响,为石蒜属植物的生产实践提供参考。

2. 材料与方法

试验用石蒜‘桃红’组培苗来自杭州师范大学,种植前对组培苗称鲜重并作记录,种植日期为2021年9月16日。种植后观测记载叶生长量,根据生长情况,每3~4周观测记载一次,测定全体各株(丛)叶长度和叶数量,2022年10月14日收获植株计鲜重。

试验A (不同相对含水量试验):在杭州植物园玻璃温室进行,未遮荫。采用盆栽试验(塑料盆口径21 cm,高21 cm),沙土基质(细河沙,未消毒),试验因素为土壤相对含水量(SRWC) [15],即通过称重法人工浇施不同水量的方法来控制土壤相对含水量,设置5个处理,即相对含水量10%~30%、30%~50%、50%~70%、70%~90%、30%~70%,分别用A1、A2、A3、A4、A5表示,各盆种5株组培苗,设置3次重复,每个处理共种植15株。

试验B (不同基质配比试验):在杭州植物园塑料大棚温室进行,采用盆栽试验(塑料盆内径:长60 cm,宽20 cm,高20 cm),配比基质(未消毒),试验因素为不同土壤基质组成,即B1 (沙:泥炭 = 3:1)、B2 (蛭石:珍珠岩:泥炭 = 1:1:1)、B3 (全沙),各处理种植4株组培苗,设置3次重复,每个处理共种植12株。由于试验位于大棚北侧,且顶部表面有灰尘包括苔藓类,以及建筑物的钢架结构荫影等因素,使光照度大为减低,根据测定透光率平均在30%左右。

试验结果用MS Excel 2003和SPSS 16进行汇总分析。

3. 结果和分析

3.1. 叶生长量

组培苗出瓶时带有叶和根,叶数基本已经确定,试验A在2021年12月20日叶数达到最大值,A1、A2、A3、A4、A5平均叶数分别为3.5、3.5、4.0、4.7、4.5,总体平均为4.1片,2022年2月22日叶长度达到最大值,A1、A2、A3、A4、A5平均叶长分别为21.1、20.9、23.9、23.2、23.0 cm,总体平均为22.4 cm。株数变化更小,平均在1.16~1.19株之间,主要由组培苗状况决定。

叶生长量与鳞茎生物量呈极显著性正相关关系和显著性线性回归关系 [16] [17],利用SSPS 16进行强行法(step)进行回归分析,以叶期2022年10月13日(刚出叶不久)数据分析得知,其叶数、叶长与鳞茎收获鲜重的Pearson相关关系为分别为0.739和0.570,皆达到极显著性水平。其线性回归方程分别如下:

Y球重 = 2.249*X叶数 + 1.922 (r = 0.739)

Y球重 = 0.839*X叶长 − 0.462 (r = 0.570)

其中Y球重单位是g,X叶长单位是cm,线性回归关系都达到P = 0.000极显著性水平。

若以 2022 年 2 月 22 日 数据作分析,线性回归关系也达到P = 0.000极显著性水平,结果如下:

Y球重 = 3.44*X叶数 + 0.547 (r = 0.695)

Y球重 = 0.92*X叶长 − 1.738 (r = 0.560)

试验B在2021年12月20日B1、B2、B3平均叶数分别为2.3、2.6、2.4,总体平均为2.4片,2022年2月22日,B1、B2、B3平均叶长分别为13.5、16.9、17.5 cm,总体平均为15.9 cm。

3.2. 鳞茎初始鲜重、收获鲜重与鲜重比

借助软件SPSS16对初始鲜重分析得知,试验A不同相对含水量(A)各水平间初始鲜重无显著性差异(P = 0.108),A1、A2、A3、A4、A5各处理平均鲜重分别为2.56、2.72、2.73、3.24、3.62 g,个体鲜重范围在0.77 g~6.09 g,总体平均鲜重2.972 g。收获鲜重各水平间有极显著性差异(P = 0.000),A1、A2、A3、A4、A5各处理平均收获重分别为8.90、10.8、15.2、16.6、16.0 g,个体鲜重范围在1.20 g~28.3 g,总体平均鲜重13.47 g。鲜重比(收获鲜重/初始鲜重)在各水平间有显著性差异(P = 0.044),A1、A2、A3、A4、A5各处理平均湿重比分别为3.90、4.52、6.15、5.44、4.58 g,个体鲜重比范围在0.32~12.6,总体平均4.91。从这里可以得到50%~70%的相对含水量最适合驯化苗生长,从A2、A3、A5处理结果比较中,可以得到含水量过低是生长不利的主要因素。

试验B不同种植基质各水平间初始鲜重无显著性差异(P = 0.686),B1、B2、B3各处理平均鲜重分别为1.14、1.29、1.17 g,个体鲜重范围在0.37 g~2.07 g,总体平均鲜重1.200 g。收获鲜重各水平间有极显著性差异(P = 0.005),B1、B2、B3各处理平均收获鲜重分别为1.99、3.92、4.17 g,个体鲜重范围在0.8 g~6.9 g,总体平均鲜重3.37 g。鲜重比在各处理间无显著性差异(P=0.121),B1、B2、B3各处理平均鲜重比分别为1.86、2.89、4.70,个体鲜重比范围在0.60~18.38,总体平均鲜重比3.213。鲜重比各处理间无显著性差异,是因为组内方差太大,或者说B3处理内部也有鲜重比很小的样本,推测是本试验光照不足、且分布不均、样本也不够多且有枯亡造成的。参见表1

3.3. 组培苗大小与成苗分析

由于不同土壤含水量处理最小鲜重为0.77 g,全体仅1株枯亡,故对基质配比处理进行分析。基质配比试验共36株石蒜‘桃红’组培苗,按移植驯化时的初始鲜重大小划分分组,统计各组在2022年5月11日叶末期的有叶株数,总体平均成苗率为77.8%,其中组培苗重量 < 0.8 g,成苗率最低,仅62.5%,≥0.8 g的成苗率为78.6%,其中0.8~1.2 g之间成苗率88.9%。当然这里面有叶片提前枯萎的情况,但与2022年10月14日收获时的结果基本一致,见表2

Table 1. Initial fresh bulb weight, harvested fresh bulb weight and the ratio of the harvested fresh bulb weight to the initial fresh bulb weight of Lycoris ‘Tao Hong’ in different treatments/g

表1. 石蒜‘桃红’各处理初始鳞茎鲜重、收获鲜重及鲜重比/g

注:相同字母表示差异未达5%显著性水平(在同一因素、不同水平间比较)。

Table 2. Analysis on the weight and survival rate of tissue cultured seedlings of Lycoris ‘Tao Hong’ based on bulb harvest

表2. 基于鳞茎收获石蒜‘桃红’组培苗大小与成活率关系分析

4. 讨论与结论

石蒜属植物组培研究至少已经有20余年,研究报道中绝大多数成活率都在90%以上 [2] - [14],一些常见种至少能小批量产出组培苗,但生产上要培养出一批真正驯化成功的组培苗却很难,这是业界的共识,可以说至今驯化成功率都很低,关键是不能以常规的植物组培苗来对待。小种球有自身的营养,即使在条件不利的条件下,也能存活甚至几个月的时间,常规认识这就是驯化已经成功,但过后小苗枯亡,一般会认为是管理不善所造成。

通过本试验我们可以知道,石蒜‘桃红’组培苗驯化的土壤相对含水量保持在50%~70%最佳。从夏季补水间隔时间来看,A5处理在夏季补水频率在6天左右,与红蓝石蒜补水频率每周1次比较接近 [18]。种植基质还是河沙(细沙土)比蛭石、珍珠岩适宜。虽然泥炭保水性能好、肥力更高,但浇水实践中容易产生积水,且石蒜属植物对养分要求低,养分小循环发达 [19],泥炭的特点尚不及细沙土更利于石蒜组培苗的生长。

石蒜属植物出叶有二种类型:秋叶型和春叶型。石蒜属组培苗驯化成功的关键是组培出瓶苗要足够大,我们认为植株鲜重应达到0.8 g,不同种类可能会略有差别,因为秋出叶类小鳞茎需要经过“休眠期”夏季高温消耗的严峻考验,春出叶类还要加上秋冬季消耗。石蒜‘桃红’是秋叶型,室外一般9月下旬出叶,组培苗9月初出瓶进行驯化,刚好赶上叶生长期,有利于小鳞茎生长增重,生长到次年春末,鳞茎已经足够大,可以熬过夏季休眠期。正常情况下驯化成功后的小苗移植最宜在6月进行 [20]。

石蒜属植物都是喜光植物,驯化期组培苗的生态特性与成苗具一致性,驯化苗还应有充足的阳光,透光度至少应在50%以上。试验B驯化成功率、鳞茎增长率皆比试验A低,除初始重、水分、基质外,光照不足是关键因素。

组培苗驯化需要完整的一个生长周年,即在栽培条件都满足的条件下,必须度过夏季高温才能基本确定驯化成功,对于如果象换锦花(L. sprengeri)这类春季出叶的种类在春季驯化,如果组培苗太小,生长时间不足,宜到次年夏初收获作为驯化成苗。成苗的关键还得看鳞茎大小,可以根据经验或实验A提到平均叶数、平均叶长作为参考,比如生长期叶数最好在3片以上。如果不是人工环境控制条件下进行组培苗驯化,我们可以推测,夏季不宜组培苗出瓶驯化,这一点与成苗移栽相反。

综上,组培苗驯化成功的关键可以概括为:足够大的出瓶苗鲜重、充足的阳光、适中的土壤相对含水量、细沙土基质、不少于1周年的驯化周期、夏季不宜出瓶。

NOTES

*通讯作者。

参考文献

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