闽西青冈组织培养体系的建立及其机理研究

摘要

闽西青冈（Cyclobalanopsis minxiensis）是福建的特有树种，为壳斗科青冈属常绿大乔木，对其进行保护、发展和利用，不仅有利于地区生态多样性的维护，保证植物资源的长久利用，而且对于本地区的文化传承还起到积极作用，因此具有重要的现实和社会意义。植物组织培养具有缩短苗木育种周期，实现苗木的快速高效生产和遗传增益最大化等优点。然而木本植物，特别是青冈属树种的组织培养，仍然存在诸多难以解决的问题。本论文以闽西青冈优良品种幼嫩茎段作为外植体材料，对闽西青冈组织培养过程中各阶段的主要影响因素和最佳配方进行研究，并通过内源激素的测定探讨其中的可能机理，以建立起闽西青冈的组织培养体系，为闽西青冈的规模化育苗提供一条有效途径，同时为木本植物，特别是壳斗科树种的组织培养提供一定的参考经验和理论依据。本研究的主要结果如下：
　　（1）以闽西青冈幼嫩茎段作为外植体，接种最佳的灭菌组合为先用0.25 g L-1多菌灵消毒30 min，然后用75％酒精消毒15 s，最后用0.1%HgCl2消毒4 min，此时污染率达到最低26.7%，褐化率达到最低21.1%，成活率也达到最高56.7%。
　　（2）在启动培养中，以WPM+BA1.0 mg·L-1+NAA0.4 mg·L-1的组合作为诱芽培养基时，外植体的褐化率低，成活率最高，出芽率也达到最高35.6%。在此组合下外植体的促进型内源激素ZT、GA3和IAA的含量也最高，抑制型内源激素ABA的含量最低。在诱芽的过程中，外植体的ZT、GA3和IAA含量呈上升趋势，ABA含量则呈下降趋势。
　　（3）在增殖培养中，WPM+BA0.4 mg·L-1+NAA0.2 mg·L-1的培养基组合是最优的增殖诱导方案，此时外植体的增殖分化率达到最高58.3%，增殖系数也为最大2.05±0.13。外源调节剂BA可能在闽西青冈外植体的芽体增殖中起着主导作用。在增殖培养过程中，外植体的ZT、GA3和IAA含量均呈现出逐步增长的态势，而ABA的表达平稳。
　　（4）在壮苗培养中，在WPM+BA0.05 mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1的培养基组合下，组培苗的长势旺盛，芽苗高大健壮，为最佳方案。在此方案下，GA3的含量显著提高，说明了茎芽节间细胞分裂和伸长活跃。壮苗过程中，ZT/GA3和ZT/IAA的比值呈增长态势，表明组培苗趋于地上部的生长；GA3/ABA和IAA/ABA的比值同样呈现上升趋势，表明组培苗处于生长旺盛的状态。
　　（5）在生根培养中，低无机盐离子浓度的培养基更有利于闽西青冈组培苗的生根诱导，1/2WPM+IBA1.0 mg·L-1是最佳的生根诱导组合，此时组培苗的生根率达到最高的68.9%，且根量多、根系粗长。生根过程中，组培苗的ZT、GA3和IAA含量表现出逐步下降的趋势，ABA的含量则呈现出持续增长的趋势，高浓度的内源ABA可能有利于不定根的形成。ZT/GA3的比值呈下降趋势，印证了该阶段根系的生长更为旺盛。GA3/ABA和IAA/ABA比值的下降表明了闽西青冈地上部的生长处于缓慢状态，但地下部根系的发展还是处于比较旺盛的状态。
　　（6）移栽时先在常温下闭瓶炼苗7 d，再开瓶炼苗3 d，选用经灭菌处理的草炭土：蛭石=1：1基质，先置于室内遮阴培养一周，后转到室外荫蔽处再培养一周，最后再放置于阳光下培养，成活率可达71.11%。
　　（7）在整个组织培养阶段中，ZT、GA3和IAA的含量在启动培养初期到壮苗培养末期的阶段中总体呈现出逐步上升趋势，变化范围分别为0.53-1.62?g gFW-1、0.63-1.50?g gFW-1和0.53-1.15?g gFW-1；ABA的含量维持在较低的0.35-0.54?g gFW-1范围，表明了较高水平的ZT、GA3和IAA含量及较低水平的ABA含量有利于闽西青冈外植体地上部的分化和生长。到了生根培养阶段，ZT、GA3和IAA的含量分别下降至0.58?g gFW-1、0.74?g gFW-1和0.46?g gFW-1；而ABA的含量增长至1.18?g gFW-1，这表明低水平的ZT、GA3和IAA含量及高水平的ABA含量有助于闽西青冈外植体的生根。GA3/ABA和IAA/ABA在整个组织培养过程中变化趋势更为显著，或可作为反映闽西青冈地上部和地下部交错生长关系的指标。