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花楸不同外植体的茎丛增生和愈伤组织诱导及植株再生

东北林业大学

硕士学位论文

花楸不同外植体的茎丛增生和愈伤组织诱导及植株再生

姓名:王爱芝

申请学位级别:硕士

专业:森林培育

指导教师:沈海龙;李长海

20040601

摘要

花楸(SorbuspohuashanesisHedl)是北方未被充分开发利用的优良的绿化树种。我们以幼胚、成熟胚、无菌茎丛的茎段、成年树的嫩叶和茎段等为外植体,首次通过不定芽和腋芽增殖途径建立了两套高效、可靠的组培再生系统。

1、以花楸幼胚为外植体的研究表明:

(1)取材时期和激素浓度配比是影响花楸幼胚丛生芽诱导效果的主要因素。最适采种时期为7月下旬至8月上旬,筛选出最佳的丛生芽诱导培养基为MS+BAO.5mg/L+NAAO.05mg/L+蔗糖15~209/L+琼脂69/L,丛生芽诱导率最高可达22.22%:

(2)丛生芽最佳的增殖培养基为WPM+BAO.3~0.5mg/L+蔗糖209/L+琼脂79/L,经继代培养一个幼胚可诱导出7~20个小茎丛;带有矮小不定芽的组织块可继代培养多次;

(3)实验从改变培养基种类、降低激素浓度、增加琼脂浓度等方面采取有效的措施消除了茎丛增殖过程中的玻璃化现象:

(4)当茎丛高达2~3cm时,转入生根培养基诱导生根,筛选出最佳的生根培养基为I/2MS+NAAO.3mg/L或IBAO2mg/L:

(5)移栽前将根系发达的生根茁打丌瓶盖驯化3-5天,移入装有珍珠岩的塑料钵中炼苗一周,然后移栽到泥炭土和河沙以2:1混合的基质中,保持25±1℃,湿度>80%,成活率可达80%以上。

2、以无菌茎丛的茎段为外植体,筛选出最佳的腋芽增殖培养基为:WPM+IBA(或NAA)0,05mg/L+BAl.Omg/L+蔗糖209/L+琼脂79/L,腋芽最大增殖倍数可达6。

3、以花楸成熟胚为外植体,在添加BA、TDZ、[BA、2,4一D、NAA组成的不同激素组合的MS培养基上培养。结果表明:

(1)相同条件下,沙藏处理3个月的种子愈伤组织诱导率(100%)明显高于未经处理的种子(55.56%):

(2)诱导愈伤组织的最佳激素组合和浓度为NAAO.51.Omg/L.fBAl.Omg/L:

(3)当NAA或2,4一D浓度≤0.1mg/L与BA组合能诱导出不定芽,经过继代可产生5~20个不定芽,经生根培养可成苗。

4、以成年树嫩叶和茎段为外植体,在添加卧、TDZ、IBA、NAA、2,4-D组成的不同激素组合的MS培养基卜培养,以诱导愈伤组织的结果表明:(1)以幼嫩的茎段为外植体时,从愈伤组织的诱导率、体积和生长状态综合考

虑,得出生长素的效应大小为NAA>2,4-I)>IBA,最佳激素种类组合为NAAl.Omg/L+BAO.5~3.Omg/L、2.4-D1.Omg/L+BhO.5~3.Omg/L或TDZO.0l~0.5mg/L;

(2)以幼嫩的叶片为外植体时,虽然诱导率可达100%,但只是在切口处长小米粒大小的愈伤组织,生长紊的诱导效应大小为2,4-D>NAA>IBA,最佳激素组合为2,4一D1.Omg/L+BAO.5~3.Omg/L:

(3)无论以嫩叶还是茎段为外植体,将经初代培养诱导的愈伤组织转入增殖培养基,增殖效果都非常好,4周后愈伤组织长满培养瓶。

关键词:花楸,幼胚,成熟胚,嫩叶和茎段,丛生芽,愈伤组织

Abstract

Sorb“spDhuashanesisHedlisavaluableornamentalspeciesinnorthernurban

ofareasofourcountry.Wetookyoungembryos,matureembryos,stemsegments

tissue—culturedshoots。tenderleavesandstemsegmentsofadulttreesasexplants,two

wereestablishedhigheffectiveinvitroculturesystemsofSorbuspohuashanesisplants

time-throughadventitiousshootandaxillarybudregenerationapproachesforthefirst

1.WhenyoungembryosofSorbuspohuashanesisweretakenasexplants,thefollowingresultswereobtained:

(1)Thecollectionperiodofyoungembryosandtheconcentrationandcombinationofhormonesweretheprincipalinfluencingfactorsforshootregenerationfromtheyour、gembryos.TheoptimumcollectionperiodofyoungembryoswasfromthelateJulytothebeginningofAugust.TheoptimuminductionmediumwasMS+BA0.5mg/L+NAA0.05mg/L+sucrose15~209/L+agar69/L、andtheinductionrateofadventitiousshootswasupto22.22%.

r21ThebestproliferationmediumofadventitiousshootswasWPM+BA0.3~O.5mg/L+sucrose209/L+agar69/L.Seventotwentyshootswereabletoobtainfromoneembryointhefirstsubculture.SomeremainedorganblockswithshortadventitiousshootCODldbesubculturedseveraltimes.

(3)Changingthekindofmedium,decreasingtheconcentrationofhormoneandincreasingtheconcentrationofagarwereprovedtobeeffectivestepstoeliminatetheseriousvitrificationduringtheproliferationofadventitiousshoot.

(4)Whenclusteredshootsgrewupto2-3cm,theyweretransferredontorootingmedium.Thebestrootingmediumwas1/2MSmediumsupplementedO.3mg/LNAAorO.2mg/LIBA.

(5)Beforetransplanting,theplantletsw'eredomesticatedbyremovingthetubecoverfor3-5days,transplantedintocontainerwithperliteforaweek,thentransplantedtomixedmedia(peat/sand22:1)andkeepingenvironmenttemperatureat25℃±1℃andmoistureover80%.Thesurviveratecouldbemorethan80%

2.Thestemsegmentsfrominvitroculturedshootsderivedfrom

youngembryos

wereculturedontotheaxillarybudproliferationmedium,ofwhichtheoptimumone

wasWPM+IBA(orNAA)O.05mg/L+BA1.0mg/L+sucrose209/L+agar79/L.Sixshootscouldobtainedatmostfromoneaxillarybud.

3.MatureembryosofSorbuspohudshdnens{swereculturedonMSmedimnsupplementedwithdifferenthormonecombinationsincludingBA,TDZ,IBA,2,4一DandNAA.Theresultsshowedthat:

(1)Theinductionrateofcallusfromseedsbystratificationfor3months(100%)

washigherthanthatofseedswithouttreatment(55.56%)inthesamecondition.(2)ThebesthormonecombinationforcallusinductionwasNAA0.5—1.0mg/L+BAl.Omg/L.

(3)TheadventitiousshootscouldbeinducedonmediumsupplementedwithBAandNAA(1essthan0.1mg/L)or2,4一D(1essthan0.1rag/L).Theinducedshootscouldfurthergenerate5-20shootsinsubculture.Shootsrootedandplantletsestablished.4.TenderleavesandstemsegmentofadulttreeswereculturedforcallusinductiononMSmediumsupplementedwithdifferenthormonecombinationsincludingBA,TDZ,IBA,NAAand2,4.D.Theresultsshowedthat:

(1)WhentenderstemsegmentsofadulttreeswastakenasexplantstheefkctsequenceofauxinwasNAA>2,4-D>IBAandtheoptimumhormonecombination

was1?0mg/LNAA+0.5~3.0mg/LBA、1.Omg/L2,4一D+0.5~3.0mg/LBA

orO.01~O.5mg/LTDZ,consideringfromthecallusinductionrate,volumeandgrowthstatus.(2)Whentenderleavesofadulttreeswastakenasexplants,theinducti。nrate

couldreach100%,butthecalluswas

verysmallandcanonlyregeneratedfromthecutpartsofexplants.Theeffectsequenceofauxinwas2,4一D>NAA>IBAandtheoptimumhormonecombinationwas2,4一DI.0mg/L+0.5~BA3.Omg/L.

(3)WhenthecallusfrombothtenderleafandstemsegmentsofadulttreesinfirsL

culturewastransferredontoproliferation

medium,theywouldgrowfullofbottleafterfourweeksculture

Keywords:Sorbuspohuashanesis,Youngembryos,Matureembryos,Tender1eaves

andstemsegments,Adventitious

shoots,Axillarybuds,Callus

垄墼至旦丛焦堡塑堇些塑生塑鱼堡塑堡重量垦垫苤要兰———————一1文献综述

生物技术的诞生和发展,显示了其作为一项高新技术的巨大潜力。自70年代l幄起以来,发展异常迅猛,现己成为新技术革命的重要组成部分,必将对人类经济发展及生产生活产生影响,在农业上将导致一场新的“绿色革命”,并已渗透到林业科技与生产的许多领域,在某些方面形成新的产业(史忠礼等,2002)。林木组织培养是林木生物技术的主要组成部分之一。为林木无性繁殖开辟了一条快速、高效的新途径,它将在林木种苗生产产业化和林木良种化进程中发挥重要作用。

利用组织培养技术不仅可以生产大量的优良无性系苗木,并可获得人类需要的多种代谢物质,在植物新品种的培育和种性的改良,植物种质资源的超低温保存等中有着巨大的应用潜力。如今已广泛应用在花、果、蔬、树的脱毒快繁,濒危植物的营救以及种质资源的保存,低等植物的生态研究等方面,并为环保生态提供了理论依据。组织培养获得的细胞为在分子水平上进行分析研究提供了理想的实验材料。林业作为一个产业有提供生产、生活所需木材和维持、提高人类生活环境的两个方面的作用。而对木本观赏植物来说,在提供景观、经济、环境效益的同时,还能带给人们无限的享受,并能净化人们的心灵,因而利用植物生物技术大量繁殖木本观赏植物来满足人们的这些要求势在必行。应用组织培养技术快速繁衍优良林木,不仅可以保持母本的生物学特性和遗传性状,并且可在短期内获得大量植株用于造林生产实践。

1.1植物组织培养在离体扩繁中的应用与发展前景

植物组织培养(Planttissueculture)是指在无菌条件下,将离体的植物器官(根、茎、叶、花、果实种子等)、组织(如形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞(体细胞和生殖细胞)及原生质体,培养在人工配制的培养基上,给予适当的培养条件,使其生长成完整的植株。由于培养的是脱离母体的培养物,在试管内培养,所以也叫离体培养(Culture)或试管培养(Intest-tubeculture)(潘瑞炽,1995)。

组织培养是跨世纪的生物技术,离体快速繁殖是组织培养在生产上应用最广泛、最成功的一个领域t是一项可以带来巨额利润的高新产业。组织培养的特点是:材料来源单一,无性系背景一致,试材纯度高,取材少,可减少重复试验;经济方便、效率高,微型、精密、节省人力物力,节省空间;条件可控,误差小;生长快,周期短,重复性强:周年试验或生产;直接与遗传改良相结合。缉织培养可以研究外殖体在不受植物体其他部分干扰下的生长和分化的规律,并且可以用各种培养条件影响他们的生长和分化,以解决理论和生产上的问题。组织培养的优点是:用材少,繁殖系数大,占用空间小,便于人工管理、控制与运输,

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特别对于难生根的树木,短期内需要大量推广的良种,可实现加速繁育的目的(赵云等,1995)。

林木的组织培养具有繁殖速度陕、便于保持优良种性等优点,在保存和繁育优良突变体或杂种一代等方面具有非常重要的意义,在林木种苗产业化和林木良种化过程中发挥着重要作用,受到了广泛的关注。随着植物组织培养研究工作的不断深入和发展,到1996年已有1000多种植物实现了离体再生,并带来了巨大的经济效益,其中木本植物有200多种(韩一凡,1993:曹孜义和刘国民,1996),但多数树种再生植株的重复性较低,能进行大面积造林生产的树种只有十余种(程东升,1993)。据近年报道己有92个属,近300个种获得了完整的植株,其中有的己进行工厂化生产,并正在形成新的产业(孙丽华和朱翔,2000;施季森,2000)。不少国家成立专业公司,形成一种产业。约有几十个树种能够借助组织培养的手段,进行快速繁殖,从细胞、组织培养再生植株林木种类日益增多,目前已广泛应用于针、阔叶树的繁殖、良种选育、人工种子等方面。通过组织培养方法快速繁殖木本植物是为植树造林提供大量苗木的一个重要途径。它为林木无性繁殖开辟了一条快速高效的新途径,它将在林木种苗产业化和林木良种进程中发挥重要的作用。这种以组织培养快速繁殖技术为手段建立某种或某类植物商业性的生产体系,被誉为最具有开发前景的种苗产业。无性系繁殖植物的主要特点是繁殖速度快。通常一年内可以繁殖数以万计的种苗,特别对于名贵品种、稀优种质、优良单株或新育成品种的繁殖推广具有重要的意义。目前发达国家,已经利用快速繁殖技术进行了一些重要造林树种的大批量生产,并应用于造林生产,如云杉、花旗松、杨树、桉树(德国、加拿大、法国、巴西)、辐射松(新西兰)、火炬松(美国)等(韩一凡,1993:蒋丽娟和李昌珠,1995;赵云等,1995;韩美丽和陆荣升,1996;施季森,2000)。

20世纪70年代以来,我国开展了这方面的研究。先后分别有杨属、杉木、马尾松、泡桐、桉树、落叶松、火炬松、湿地松、马褂木、柚木、竹子和桑树等树种从器官、茎尖、成熟胚、花药和愈伤组织诱导成苗。自1983年国家实旖“六五”林业科技攻关计划以来,我国的林木组培育苗的研究已从实验室走向工厂化大生产,分男0在华南和华北地区建立了具有国际先进水平的,年产桉树组培苗250万株、杨树组培苗150万株的全自动控制育苗工厂。与此同时,一些地方性的林业生物技术产业也有很好的发展,生产的组培苗木被广泛应用于国家林业两大体系的建设和世界键行贷款造林项目的实施,尤其在南方商品林如桉树商品林基地建设中起了十分重要的作用(旌季森,2000)。我国的桉树、柳树、杉木、泡桐、刺槐、以及枸杞、玫瑰等的组培苗已进入工厂化生产的实用阶段,并己形成成片的人工林。一些具有重要价值的用材、经济树种和花木等也实现了工业化、商业化生产,有的建成“植物微型繁殖中心”等(史忠礼等,2002)。在林木组织培养技术的基础上,发展出的~系列基因转移、D№直接导入技术成为基因工程的核心技术,组织培养也成为生物技术的重要组成部分(施季森,2000)。

垄墼至旦丛堕竺塑茎些塑生塑鱼塑望堡堡呈垦垫堡里竺———————一1.2影响组织培养的主要因素

将植物的部分细胞、组织和器官放在培养基上离体培养,使其分化、增殖,产生出完整小植株是一个相当复杂的培养过程。有很多的因素和条件影响制约着形态发生过程。与其它植物一样,花楸的离体再生也是一个十分复杂的过程,其机理尚不清楚。离体细胞转化为具有分裂能力细胞的基础是基因的差另Ⅱ表达(翟中和等,2000黄坚钦,2001),但基因的差别表达需要一定的内外条件的控制,其中外植体、外部环境条件、培养基、植物激素以及蔗糖等营养物的添加(Karletal,1966)等起决定性作用。

1.2.1外植体的选择

从理论上讲植物的任何活体组织均可用作外植体来进行培养,其生理学基础是植物细胞的全能性(潘瑞炽等,1999:林顺全,2000)。植物细胞的全能性是指植物的每个细胞都具有该种植物的全部遗传信息,并且在一定的培养条件下,离体细胞具有发育成完整植株的潜在能力。在植物的生长发育中,一个受精卵能产生具有完整形态和结构功能的植株,是其具有该种物种全部遗传信息的表现(潘瑞炽等,1995)。同样,植物的体细胞植株的全部遗传信息有将其传递、转录和转译的能力。在一个完整植株上,某部分的体细胞只表现为一定的形态、行使一定的功能,当其脱离了原来的器官、组织和生活的环境,在一定的培养条件下诱导,就有可能表现出其潜在的细胞全能性,成为一株完整的植物。依据植物细胞的这干叶恃性,可以使植物体的任何一个己分化的细胞经过脱分化培养(Dedifferentiationculture),形成原始干细胞团,或者称之为愈伤组织(Callus),经过再分化(Redifferentiation)形成宏观形态上的芽和根,最终建立起该种植物的离体繁殖体系。

但实际上,植物组织培养能否成功与选取的外植体基因型、外植休来源、种类、生理年龄、取材时间、取材部位、外植体的大小和极性等均有极大的关系。在林木的组织培养中,应根据需要选择一种或几种较为适宜的外植体。

l_2.1.1基因型

目前,虽然有很多种木本植物的组培获得成功,但是不同种类及不同品种的植物组培难易程度不同。选择外植体时,树体的表型应具有良好的眭状或具有特殊的基因型。对试材的选择要有明确的目的,具有一定的代表性,提高成活率,增加其实用价值。因此,对母树进行严格的选择是十分必要的,如对抗虫、抗逆能力、产量和质量的好坏等综合指标进行选择等。基因型对于不定芽器官发生和体胚发生都有重要的影响。

1.2.1.2种类

植物不同的器官和组织,对离体培养的反映是不同的,其形态发生的能力也是不同的。

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外植体的种类是影响组织培养效果的主要因素之一。即使是相同的器官,由于其生理学或发育年龄的差异,也会影响形态发生的类型及方式。常用的外植体有胚(自然状态下的合子胚和试管内受精的胚)、分化的器官组织(嫩茎、嫩叶、形成层、根、花瓣等二倍体组织)、带芽的外植体(茎尖的顶芽、腋芽、根茎连接处的萌蘖等)、花粉以及雌配子体中的单倍体细胞(陈正华,1986)。

(1)种子和胚:在种子的内部,不同的部位具有不同的增殖能力。胚具有极幼嫩的分生组织细胞,这种细胞经过了有性过程带来的完全的复壮,极易培养成功。根据Tulecke(1987)统计,在已经成功进行体胚发生的63种木本植物中,有23种是用胚作为外植体的。

(2)叶柄和叶:外植体(叶)的各个部分的芽、苗再生能力也很不相同。有的部位含有不利于不定芽再生的因素。在早期的工作中,用整个叶片培养,在胚牺的切口处有时会产生不定芽。这一发现引发一系列的探索,以研究当与叶片脱离时,叶柄诱导体胚的可能性。有的植物在以子叶为外植体进行诱导时,只有近子叶的一端接触培养基时才能进行器官发生。

(3)节:节作为外植体具有增殖一致,诱导容易而且迅速的特点,被认为是进行组织培养研究较为适宜的外植体(Preece&Bates,1991),在多种植物的组织培养中都有报道,比如辐射松、柑橘、胡萝p、白杨和银杉等(陈正华,1986)。

(4)茎尖和茎段:林木茎尖分生组织的培养比草本植物困难的多。例如在幼橄榄的茎尖培养中,野外或温室生长的个体分生组织均会快速氧化,即使使用最有效的抗氧化剂如抗坏血酸、柠檬酸、还原型的谷光甘欺(GSH)、卵清蛋白也难以克服这种趋势。用茎尖作为外植体培养时要注意抑制顶端优势,促进侧芽萌动,以形成丛芽,提高繁殖系数。

(5)腋芽和顶芽:带芽的外植体比较适合于林木的试管快繁。

L2.1.3来源

有时在组织培养过程中可利用“条件化”效应(Conditioningeffect)来促进芽、苗等器官发生,即从培养条-fCT"牛长的植株上取得的外植体,其形态发生能力已经被促进。供体植株的生长环境影响外植体的毒理状态,即使采用楣同类型的外植体,茁的再生能力差异也很大。胶皮枫香树(LiquidatabarsWraci,lua)组织培养增殖苗的叶片比温室中生长叶片的不定芽再生能力强4倍。

l-2.1.4年龄

植物个体发育经历幼态期、成熟期和衰老期,一般来说,从幼年树上取的外檀体容易成功;从成年树上取的外植体不易成功,即使从成年树上取比较容易培养的材料,所繁殖的苗术常常会缩短植物的营养生长时间,对木本植物的高生长不利。植物发育生理观点认为,沿植物的主轴,越向上部其生长时间越短,生理的特性越接近发育上的成熟。

花楸不同丛堕箜塑茎些塑竺塑童堡丝堡重量墨堕堡里竺一.————————————————————————————————————————————————————————一一、

叶组织的相对发育阶段也影响其不定芽再生能力。当叶片取自完整植株时,全展叶的不定芽再生能力比处在扩展时期的叶要低(Batesetal,1992)。

离体条件下芽的休眠期长短和萌动时期与田间自然状态下十分相似。以芽为外植体时,取休眠后期即将萌动的芽作为外植体时比较合适。

有些树种在进行胚培养时,应该先打破体眠,以获得更高的再生率,例如火炬松(Pinusteada)种子在层积处理后培养,其子叶可产生更多的芽。

1.2.1.5取材时期

外植体的取材时期应选择在外植体组织或器官处于生长最旺盛的时期,其细胞分裂和再生能力最强。一般春季取材诱导成功率高,外植体的发育年龄(生理年龄)与它的形态发生类型和进一步发育有非常密切的关系。一般情况下,幼年组织都比老年组织具有较高的形态发生能力,如杜鹃花茎切段离体培养产生根的能力随着茎的年龄增加而削弱。通常植株生理年龄越小,外植体的再生能力越强,培养成功的可能性越大。木本植物在同一植株上越靠近基部的枝条,生理年龄越小。种子的生理年龄最小(刘敏,2002)。

1.2.1-6极性

植物的极性现象有着广泛的作用和影响,造成极性的原因之一是植物组织培养中某些化学物质梯度的存在。这种极性效应当然也会反映到试管快繁中的外植体上。芽、苗形成的位置有时取决于外植体接触培养基的位置。外植体以其形态学的基部放在培养基上,从远离基部的表面诱导出芽、苗数目较多,如唐菖蒲、朱顶红、杜鹃花等(Preeceetal,1989;刘敏,2002)。极性的影响在不同植物上有着不同的反应,这一点不可忽视。但并不是所有植物的极性表现都如上述例子那么明显,尤其是植物激素的使用会干扰极性效应。1.2.1.7外植体大小

培养效果是外植体细胞的总体对各因子的反映,因此外植体的表面积、体积、细胞数量都会影响到培养效果。外植体的大小是茎尖和分生组织培养的关键因素,它不但影响茎尖、分生组织培养的芽、苗分化再生植株的能力,也影响能否成功除去病毒。如木薯的分生组织,只有在被剥离的外植体超过0.枷n时,才能再生出植株,小于0.2mm的外植体只能分化出愈伤组织或不定根,如果单独为了快速繁殖,较大的外植体最后可增殖较多的苗(刘敏,2002)。这是因为大的组织包含较多的营养物质及植物激素,并且损伤比值小。以接种茎尖组织为例,小的外植体仅具苗端分生组织,需要培养一段时间后才能。-。-t+-。,mZ分化出腋芽原基。如果接种大f|勺茎尖,在分化出新的腋芽原基之前已有两个芽原基,接种后原有的腋芽原基即可迅速生长。因此,对于一些难于培养的木本植物,可以用较大的茎尖或带幼叶的芽离体培养。

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l。2.2培养基

培养基(Culturemedium)是从无土栽培的营养液发展而来的,在某种意义上说是模拟土壤。最初的培养基是简单的马玲薯浸出液目p土豆汁。随着植物生理学和生物化学的研究不断深入,培养基越来越复杂,成分也越来越多。固体培养基足组织培养中最常用的培养基类型。人工合成培养基通常包括大量元素、微量元素、铁盐、有机复合物、糖、支持物和植物激素等。

不同的培养基由于其组成成分的不同,培养的效果也有差异。在木本植物的组织培养中最常用的培养基包括MS、DKw、WPM等。在白蜡树属的组织培养中,Preece等(1989)认为基本培养基的选择是是很重要的,营养盐分有取代激素促进体胚发生的作用。Wagner和Kafka(1995)在对欧洲白蜡胚培养实验中发现,营养盐分低的E培养基和不含任何营养成分的琼脂培养基对胚的生长是不利的,即使是营养盐分含量高的Ms培养基,如果没有添加蔗糖,胚的发芽、生长能力也会被削弱。木本植物的组织培养过程中,不同诱导阶段和部位进行培养各自不同的营养需求。例如研究表明,诱导阶段培养基的类型比细胞分裂素的浓度对丛生芽的诱导率有更大的影响,继代培养和生根阶段培养基的选择以及细胞分裂素与生长素之间的比例能显著影响生根。同时,培养基中的其他元素也是影响培养效果的的重要因素。1.2.3糖类

在植物组织培养中,糖的种类及浓度对培养物的增殖以及器官的分化均有明显的影响。糖类不仅为培养物提供能量,而且是培养物渗透环境的主要调节者(吕芝香,198I;梁海曼,1991;孙宗修等,1993),一般使用浓度2—3%。其中蔗糖作为糖源和渗透剂的比例约为3:1~3:2,即约有1/4~2/5的蔗糖用于保持培养基的渗透压(丁世萍等,1998)。蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长(吕芝香,1981),糖类的浓度还可以改变愈伤组织的质地。一般来说,高的渗透压对愈伤组织增殖不利。因此一直被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用(Fowleretal,1982;梁海曼,1991)。

在幼胚培养基中,蔗糖浓度是控制胚生长的重要因素之一。由于胚在母体植株上是生长在液体胚乳之中,它具有较高的渗透压。试验结果表明,不同发育时期的胚要求不同的渗透压,随着胚的长大要求渗透压逐步下降。如果渗透压低于胚所需要的浓度,幼胚就会提早萌发成瘦弱的幼苗,不容易移栽成活,如果高于胚所需要的浓度,就会对胚产生毒害作用(刘敏,2002)。

1.2.4植物激素(植物生长调节剂)

一般说来,基本培养基保证培养物的生存与最低的生理活动,只有加入适当的植物激素

花楸不同外植体的茎丛增生和愈伤组织诱导及植株再生

————●-_P———————————____——————————————●_一——————————————_——^_H_————————————————一。

才能诱导细胞分裂、分化、愈伤组织生长及芽和根的分化或胚状体的发育等人们期待的变化。在诱导培养物发生一定的生理变化和形态建成过程中,适时适量加入适宜的植物激素种类是促进这些变化发生发展的最主要的因素。

植物激素是组织培养中发挥生物学效力最强的培养因素,包括五大类:生长素类、细胞分裂素、赤霉素、乙烯类和生长抑制素类。激素在培养基中的用量通常在0.0l10mg/L之间变化。生长素和细胞分裂素是植物组织培养中最常用的激素,二者盼泌同调控作用起到重要作用。植物激素在组织培养中的作用主要是由生长索和细胞分裂素的相对浓度,而不是二者的绝对浓度决定的。SkoogMiller(1951)提出了“激素平衡”假说,即生长素生物学效应高于细胞分裂素时,诱导植物组织脱分化和根原基的形成;细胞分裂素的效应高于生长素时,诱导愈伤组织再分化和芽原基的形成;二者的比例平衡时,只形成愈伤组织。值得注意的是,植物激素的用量要考虑组织内源激素fIq含量及其生理学周期效应。换言之,激素的生物学效应是内源激素和外源激素效应的总和。Tabrett等(1992)认为,对于同一种植物,愈伤组织的诱导和器官发生的基本培养基可以相同,生长素、细胞分裂素的数量和比例则区别很大。

不同种类植物激素的生理效应有着相互促进或者相互拮抗的效果,其影响涉及激素的合成、运输、代谢和效应等各个阶段(潘瑞炽,1995)。植物细胞生长和分化的调节往往是多种激素综合作用的结果,而且它们之间的相互作用极其复杂。对细胞生长发育过程而言,各种激素起着连锁性作用(詹亚光,2001)。

1.2.4.1生长素

生长素类物质主要影响茎和节间的伸长、向性、顶端优势、叶片脱落和生根等。在组织培养中多用于诱导愈伤组织、胚状体的形成以及腋芽和不定根的产生。

生长素对愈伤组织诱导和增殖具有重要的作用。愈伤组织的诱导及其增殖要求培养基巾含有植物生长调节物质及其类似物,可以根据实验目的调整愈伤组织的质地。用于悬浮的愈伤组织宜松软,一般提高生长调节物质的浓度,或者改变生长调节物质的种类,可使坚实、紧密的愈伤组织变松脆,但实践上还应根据实验要求和经验,改变培养基成分和培养条件进行调节。

1.2.4.2细胞分裂素

细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂与扩大、可使茎增粗,而抑制茎伸长;诱导芽分化、促进侧芽萌发生长;延缓组织的衰老,对细胞分化和形态发生都有重要的作用。一般来说,离体的组织、器宫容易很快衰老,在培养基中加入细胞分裂素可延缓其衰老过程。

TDZ是1976年由西德合成的一种作为棉花脱叶剂使用的噻二唑类化物(AITIdteta1。1976)。因为具有强烈的细胞分裂素活性,作为一种激素在组织培养中使用始于20世纪80

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年代,逐渐在组织培养中受到重视。在大部分的研究中,TDZ在促进不定芽的形成上大于或等于嘌呤类植物细胞分裂素(Batesetal,1992:徐华松等,1996『;王关林等,1997),其作用强度约为BA的10倍以上。自从90年代以来,许多难培养的植物应用TDZ获得了植株再生及体细胞胚胎的发生(徐华松等,1996:王关林等,1997),有的己为基因工程建立了转化系统,获得了转基因植株(McCo硼etal,1991;Serresetal,1992)。为了充分发挥TDZ在组织培养中的作用,国内外关于TDZ的作用机制、理化性质及生理活性都有很详细的报道(杨业正,1989;Bates&Freece,1992;王关林等,1997)。TDz能促进苹果组织培养中芽的分化(Vanetal,1985),对美国白蜡的器官发生和体胚发生也表现出很好的效果(Bates&Preece,1992)。极低浓度的TDZ(一般在1-10uM之间)能够促进许多植物的腋芽增殖,浓度增高时能促进愈伤组织形成,但抑制芽的生长和增殖(Thomas&Katteran,1986)。高浓度的TDZ容易导致试管苗的玻璃化和扁化现象(Bates&Preece,1992;王关林等,1997)。这些现象可以在继代培养中,通过降低TDZ的浓度,适当提高培养基中蔗糖和琼脂的用量等方式来解决(王小箐等,2002)。另外,TDZ对生根有抑制作用,这种抑制作用可以归结为TDZ的高激动素活性和作用持久性的缘故。

1.2.5培养条件

组织培养的主要环境因素是光照、温度和湿度。通过光合作用在培养物的细胞里积累淀粉,并经~定量的淀粉累积,直接或间接地影响了器官的发生,因此光照的作用主要是在形态建成的诱导方面,它涉及到植物细胞分化的一些重要过程。光照和温度对植物形态建成都具有调控作用。大多数组织培养物在20~27℃左右的范围内生长良好。培养室的相对湿度一般保持在70%~80%。

1.3花楸属树种繁殖研究进展

包含有80余个种的花楸属(Sorbus),大部分种的原产地是东亚和北美。欧洲约有10余个花楸种或遗传稳定的种、变种(Verstl。1997a)。欧洲以外适于园林绿化引种的种类有果实为红一橙红色的美洲花楸(sa,'noricana)、朝鲜花楸(s∞珏j,_打招)、美丽花楸(sdecora)等7种;果实为玫瑰红色和白色的喀斯特花楸(s∞s锄frf鲫a)、湖北花楸(shupehMs)、寇内氏花楸(skoe占noona)等5种:其它石灰树(s^olgneri)等3种(verstl,1997b)。此外在瑞典用朝鲜花楸接穗同欧洲花楸嫁接产生的名为“sdodong'’新品种具有耐寒特性,除红色果实外,枝粗、大叶(20—30cm长>、橙黄色秋叶为其鲜明特征:同其他花楸相比,更耐寒和耐城市的干热气候,叶予的抗病性也强,观赏性更强(Bengtsson,:997)。花楸在欧洲和北美已经被广泛栽培应用于园林绿化中,其树姿、果实、秋叶的观赏价值很高(Ebert,i973;Wright,1981;Sciffezl,1997;Verstl,1997b;Nikolieetal,t998;Lee,1999:

花楸不同竺堕堡箜茎些丝生塑窒鱼望堡鱼量垦垫堡墨生

Kucherov,1999:Saebo&Johnsen,2000;Raspeetal,2000;Vegvarietal,2000),在生物学特性、品种选育、定植、育苗和栽培技术等方面都有较为系统的研究(Zerbe,2001)a1.3.1花楸属树种种子繁殖及育苗研究进展

自从1953年以来就有人对sdomestica通过种子苗木繁殖、萌生、根出条、根插和嫁接等方式繁殖进行实验(Durr,。1986);Rohrig(1972)报道storminMis作为德国林内阔叶树种,秋天景色宜人,但现在面临着灭绝:他还对繁殖,包括种子收获(结果稀少,被鸟很快取食),播种(适合整个果实),苗木发育,种植(适合聚群),立地条件田间管理等都做了讨论;Wright(1981)描述了花楸种和变种,已经证明在英国园林的观赏效果是可靠的,并对他们的栽培条件,通过种子和无性繁殖,自然分布和显著的特点进行讨论;Razumova(1987)采集自苏联Salaspils和明斯克植物园或苏联北部和中部的5个区的20个种的种子,所有的种子都处于深休眠状态,在0-3℃层积处理3.9个月后即可打破休眠。在5—7℃时层积处理的生理变化会被延误,9-IO4C时生理变化受阻(除了5=domestica外)。用GA和kinetJn(激动素)andThiourea(硫脲)的混合物在3℃时会促进某些种(包括saucuparia)的发芽,所有的种在5—7℃时发芽,9-10。C时导致发芽,该种一系列的地理位置对层积需要或生长调节物质的反应没有影响。

国外有人对欧洲花楸(.5=aucuparia)种子的后熟、休眠和发芽(Basharuddin&Smith,1993;Yagihashietal,1998:『Paulsen&Hogstedt,2002)、欧洲花楸种苗繁育(Rogge,1997)、花楸果(置domestica)的育苗技术(Korber,1993)、法国治疝花揪(stominalis)栽培与生长条件(Sevrin,1992;Madjidian,2000)、鸟类的取食对朝鲜花楸(5=commixta)和欧洲花楸(saucupdria)种子发芽的影响(Osteretal,1987;Yagihashietal,1998:Paulsen&Hogstedt,2002),温度对sgiab∽escens[工hupohensis]种子发芽和休眠的影响等有过报道(Taylor&6errie,1987)。种子处理与播种时间与花楸(矗pohuas妇P盯s)相似,种子处理强调冷、湿二字,温度超过5℃以上则停止发芽,医『此最好于播前2个月,用40℃温水浸泡24小时,高锰酸钾消毒后,混3倍湿沙放到冷湿处如菜窖中,种沙湿度为饱和持水量的80%,并要适时早播。种子不易萌发的主要原因是:胚胎束发育好;果肉中具有抑制萌发的内含物;种壳的抑制萌发作用。

在我国,花楸(spohuash∞osisHedl)繁殖一般采用播种繁殖(任步均,1985;周德本,1986;徐英芳,1993;于春江等,1998:姜雁和李近雨,1998;熊济华,1998;梁华等,1999;吕威等,2001)。黑龙江省森林植物园播种繁殖的实验结果为:春播(4月初播种)的出苗率为10%,秋播(10月下旬)后第二年春天移栽一次出苗率司达30%。即通过春天移栽~次可促进根系舒展,比春播出苗率提高20%。人们在生产实践中也积累了一些关于种予的

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采集、调制、育苗地选择及整地作床、播种(包括催芽、播种时间和方法)、抚育管理、病虫害防治、移栽、苗木生长等方面的一些经验,但此种方法实生苗生长周期长。成型慢,且采种母树不足,种子收集困难,种子发芽率低(高慧和刘培义,1997)。花楸天然更新困难(Prien,1997:Yagihashietal,1998:Paulsen&Hogstedt,2002),人工育苗又缺乏成功经验。1.3.2花楸属树种扦插繁殖研究现状

1988年Khromova和Petrova用不同的花楸种,变种和杂交种扦插实验中,证明不同种和变种之间生根率存在明显差异;同时证明了使用IBA和不同的技术可提高生根率,而利用新鲜的插穗繁殖,加热或不加热保护介质都是可行的。

国外曾报道欧洲花楸不易扦插繁殖,采自8~12a的欧洲花楸树冠顶端侧枝上的插条只有9%生根,采自2~3a萌蘖枝的插条有38%生根。如采花楸基部嫩枝插条每枝能生根26条,而树冠上部20~30aIl处枝条的6~loaT】长顶技每枝能生根15条,如把嫩枝插条基部蘸0.5%~2.0%的IBA滑石粉剂,其生根效果会更好(Nansen,1990)。

1992—1993年期间,Schmidt在Soroksar(匈牙利,布达佩斯附近)的田问实验中,取自sborbaMlCV.Horkulesfurdo(s盆一a和saucupc'u"ia的种间杂交种)和sredlianaCV.Burokvolgy(置t027Mnalis和scrotica的种间杂交种)14—15a的母树基部幼嫩的根出条,与取自母树树冠的插穗(0—3096)相比,生根率较高(30-80%)。sborbasiiCV.Horkulesfurdo较.5=redlie.HaCV.Burokvolgy表现出较好的生根潜力(高达80%)(Schmidt,1997)。

Schmidt等(1995)取自0.5,1.5和5a的花楸杂种Burka,Liqueurnaya和行t∞上的枝条对生根能力的研究表明,随着年龄的增加生根率明显降低,取自母本的顶部的枝条生根率从73-92%到18—37%,而取自母本基部的则从84-98%至065-90%。用la和2a母本来扦插繁殖也显示了相似的趋势,通常LJqueurnaya比其他2个杂种的生根效果好。这电说明不同品种之间的生根率是有区别的。

近些年来,我国有人对花楸扦插作了探索性实验(高慧和刘培义,1997:李长海,个人通讯),实验结果表明:花楸扦插是皮部生根,其生根速度、生根率与插条有很大关系,以幼壮龄树la枝条最佳,而带2a组织的踵状插条虽生根后根系发达,但由于木质化程度高,新陈代谢缓慢,生根率低。萘乙酸(NAA)、生根粉、吲哚乙酸(IAA)三种激素对其生根都有一定效果,但以lOOmg/L吲哚乙酸处理17h生根状况最好,但目前生根率很低,还有待作进一步实验研究。+

1.3.3花楸属树种嫁接技术研究现状

在瑞典用朝鲜花楸作接穗回欧洲花楸嫁接产生的名为‘‘5’dodong'’的新品种具有耐寒特

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花楸不同!!堕堡塑羔些塑生翌垒堡丝堡至曼墨焦壁要生一——————————————————————————————————————————————一一

性.可在冬季一25℃气温下生长,除红色果实外,枝粗、大叶(20—30cm长)橙黄色秋叶为其鲜明特征,同其他花楸相比,更耐寒和耐城市的干热气候,叶子的抗病性电强,观赏陛更强(Bengtsson,1997),但关于花楸通过嫁接来扩大繁殖尚未见报道。

在我国,黑龙江省森林植物园于2001和2002年对花楸嫁接作了探索性研究。以梨、山丁子为砧木。以花楸一年生嫩枝作接穗,成活率可达90%以上,但愈合效果不好,成苗2-3月后,一遇到大风,便出现接日折枝现象。一般同科异属问亲和力比较小,成活较困难,日后企图改变砧木种类、调整外部条件如温度、湿度、光照,嫁接技术等来防止折枝现象,还有待作进一步研究。由此看来,目前通过嫁接来大量繁殖花楸不可行(李长海,个人通讯)。1.3.4花楸属树种通过组织培养手段繁殖研究现状

1.3.4.1以带节茎段、顶芽为外植体的组织培养研究现状

据报道,1983年Chalupa最早将欧洲花楸慨aucupa.riaL.)短的带节的茎段培养在添加了0.4~o.8mg/LBA和0.05mg/LIBA的改良Ms培养基上,5~7周内,从腋芽增生出大量的芽。将增生的芽切离进行继代培养或在1/2gresshoff&Doy’s并加入0.5%蔗糖和低浓度的生长素的培养基上生根,所有生根的小植株均移栽到泥碳:珍珠岩为1:1的介质中;1987年,他又在改良的Ms培养基或相似培养基上以不同的浓度加入两种不同细胞分裂素,加或不加生长素,从增生的培养物上切离嫩茎段顶部进行继代培养。发现TI)Z在很低的浓度(0.002~0.01m∥L)+IBA时,较BA(O.2~0.6mg几)表现出高的分裂能力,刺激腋芽发育成芽丛,随后小茎丛在添加低浓度的生长素培养基上会生根:1988年他又在试管内在添加了生长素和细胞分裂素的Ms培养基上通过器官培养获得花楸(5=aucuparia)小植株。添加6_BA或TDZ时使芽增殖,当添加0.2~1.0mg/LBA的培养基促进芽的生长。而添加低浓度的TDZ(o.005~0.05mg/L)是积极的,并在低的矿质营养元素和IBA、NAA培养基上诱导茎段产生根。

Suvorova等(1990)将花楸6个栽培种的顶芽和侧芽培养在Ms培养基上,以18~25。C,每天光照16h,继代培养转接到添加了BA和KT的培养基上可产生3~5或20~25个丛生芽,最适的生根条件为添加lmg/LIhh和BA,10~12天后可长成生根小植株,第一年冬季最佳的温度保持在0~3。C,被挑选出的小植株在5~6℃可保存1~2年,在新鲜的培养基上可继续增殖。

1991年Arrillaaa等在添加了BA的sH固体培养基上,以顶芽或带节的茎段为外植体可得到大量的芽。在最好的处理(5.2~26mmol/LIBA或NAA)中,来自年幼材料的75—85%的茎段生根,来自成熟外植体的茎段生根能力较低(30%)。通过在茎段基部蘸IBA或NAA的浓溶液,生根率也得不到改善,小植株可最终定植于土壤。

Moon(1993)报道了在添加了细胞分裂素的木本植物培养基(WPM)上,从大约20a的成

——垄j!签些查堂堡主堂垡堡塞

年.5=co脚Jxta树的项芽或腋芽均能诱导出大量的芽。

Mandy等(1997)采集匈牙利行道树sdegonii‘Csakvar’上11月末的林眠芽,用8-00S(8一Oxy-Ouinoline—Sulphate)并添加不同浓度和组合的BA和GA。处理与未处理的材料相比,并不能打破休眠,但经过处理的材料生长多于一个芽,并能成为正常的外植体材料。以1/2MS为基本培养基,加0.5mg/LTDZ可使茎丛增生>7,但发现茎丛不伸长,并且出现玻璃化。

Jambor-Benczur等(1997)‘以匈牙利观赏树种&rotundifolia上芽为外植体,以l/2MS为基本培养基,添加0.75mg/LBA,0.1mg/LIBA,0.1mg/LGA3,添加蔗糖和葡萄糖5~309/L,然后用lOg/L的琼脂固化。pH值调到5.6,每天光照16小时,温度22~25℃。实验发现:在加入59/L和309/L蔗糖的培养基中很少发现新芽,而加入合适浓度209/L的培养物中均长出新芽;所有添加不同浓度的葡萄糖对芽的生长效果均较果糖好,其中效果最好的芽增生率达5.8。

l_3.4.2以种子或离体胚为外植体的组织培养研究现状

1992年Arrillag-a等从花楸果(sdomestica)成年树上取种,先将完整种子或离体胚培养在发芽介质上,发现发芽的种子和胚又培育在髑培养基上发育长成植株。得出该种可以通过离体胚的试管内培养克服种子的休眠的结论。同时用胚轴为外植体产生不定芽,发现生长调节物质和N伤一:1日0比例对花楸果胚轴外植体形态发生能力有影响.力Ⅱ入2.5uMBA和IAA时,愈伤组织形成枝的能力最高,随着Nq一:N}II+比例从2:1升到4:1,愈伤组织形成芽的比率升至4470。’

欧渊{花揪@aucupariaL.)鲜种或离体胚培养也开始q=20世纪90年代,在分别含有IAA、IBA、BA、GA3的固定培养基上在20。C条件下继续培养1个月,发现各种处理的鲜种都没有发芽,赤霉素对离体胚萌发无明显的影响。所有的生长索处理可促进子叶绿化,5mg/LI从和2~3mg/LNAA都可促进离体胚的胚根生长,IBA对根生长影响很小。BA处理可使76%的离体胚长出茎租恨,低浓度的BA(O.1,lmg/L)对促进胚根生长最有效,且产生单一的茎,而高浓度的BA则诱导产生多茎和抑制根的生长(Basharuddin&Smith,1993)。

Piagnani和Bassi(2000)将.5=spp.培养在添加了2.5stoolBA的MS培养基上的芽苗进行了生根实验,每个茎丛蘸取lg/L的1BA的溶液,然后培养在矿质元素减半不添加生长调节物质的空白培养基中,发现在5℃下层积的种子90%发芽,而通过转移种子到15℃的条件下打断层积,引起种子发芽率明显下降。在用lg/L的IBA处理的sdomesticaTos∞超过一半的种子4周后发芽,如增加IBA的浓度到2和39/L能增强生根能力。粗的、有颜色的和无支链的根的生跃并不能使小苗度过炼苗期,而且大量的未生根的茎能生根,在转移到试管外后驯化能成活。

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垄墼至旦!!堕堡塑堇些望生塑垒笪塑堡堡呈墨壁坠一——1.3.4.3以芽茎尖、原生质体、花粉等为外植体的组织培养研究现状

早在1984年Jorgensen和Binding从芽茎尖分离原生质体进行培养,6天内3%的原生质体进行有丝分裂,30天后,生成大量的愈伤组织,但通过试验不同的培养条件都没得到分化的器官。

Arrillaga等(1995)报道了花楸果(sdomostica)花粉粒的发育阶段,冷预处理和生长调节物质影响花楸花粉囊体胚发生。愈伤组织的增殖需要培养基中添加生长调节物质,最佳的结果是生长素和细胞分裂素BA结合使用。花粉粒体胚仅当花粉囊中包含有四核花粉(tetrads)或单核花粉(uninucleatepollen),培养在添加IBA或IAA和BA的培养基上时才能发生。花粉培养之前的冷预处理会明显降低愈伤组织的形成和抑制胚的发生。

此外,Chalupa(2002)研究了树的年龄、外植体来源和基因型对欧洲花揪(saucupariaL.)微繁的影响。实验表明从选出的基因型的母树上利用幼嫩部分进行试管内繁殖是可行的。取自较低的枝条和母树的顶芽培养在添加了细胞分裂素(HA,TDZ)和生长素IHA的固体培养基上表现出高的茎丛增殖系数。产生予母树幼嫩部分的茎丛生根好,而且生成的植株非常适宜在森林土壤上生长,小苗栽植在实验地上存活率高,过冬损失小。源于母树幼嫩部分的小苗高生长和茎增长量是很大的,生长五年后其尺寸可比得上实生苗。

国内关于花楸(spohuashanesi曲组织培养研究尚未见报道。

1.4花楸概述

1.4.1地理分布

花楸(spohuashaneslsH。d1)亦称绒花树,属蔷薇科花楸属落叶小乔木,高达8米。主要分布在我国黑龙江省小兴安岭、完达山、张广才岭及老爷岭山区;吉林、辽宁、内蒙及华北各省。此外,朝鲜北部和俄罗斯的远东地区也有分布。数量稀少,常生于较高海拔的山地暗针叶林内、山谷杂木林内、林缘、山路旁及河岸等地,呈单株散生状态(周以良,1986:周德本,1986)。数量稀少,为暗针叶林少有的伴生阔叶树种,并有标志意义。日本由我国东北引种栽培作为城市绿化树种,在东京、大坂等地生长发育良好。

1.4.2生态学和生物学习性

花楸为中等喜光耐阴树种,在全光条件下生长良好。花期5月,果熟9月。花楸耐寒力强,可耐低温达_50℃,国外报道可耐低温i争60℃一70℃(任步均,1985)。耐湿冷环境,亦能耐干燥瘠薄土壤(Verstl,1997c)。花楸抗烟、抗病力强,耐污染(Nebe&opfemann,】998)。

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1.4.3观赏价值

春季满树银花,夏季羽叶秀丽,秋季金黄至桔红色的果实挂满枝头,冬季宿存果实更加红艳,在瑞雪中,耀眼闪光,引人入胜,为北方少有的冬季红果满枝的珍贵观果树种。可在城镇、街道、庭院、广场、陵园、大型花坛、公园、岩石园、假山等处配置;或与云杉、樟子松、偃松、西伯利亚红松、高山桧、岩高兰等配植,入冬时节“红、绿、白”三色亮丽鲜明:或与金老梅等配植,组成大型花坛,春季可赏花楸白花之素雅,夏、秋可赏金老梅黄花之雍容华贵,更有满园金色之上簇拥着红果累累,使人心旷神恰,流连忘返:或与柳叶锈线菊、土庄绣线菊、珍珠梅、金银忍冬、鸡树条荚莲、卫矛、兴安杜鹃、山杏、茶条槭、红瑞山茱萸、稠李、山荆子等按群落配植,组成园林构图中的中层景观,则一年四季繁华似锦;或列植于城市干道中间的绿带坪中,与于道两旁的土层绿化带构成一体,倍感烂漫绚丽,耳目一新(牟兆君,2001)。

1.4.4经济价值

花楸木材心材棕褐色,边材黄白色,纹理直,美丽,质粗硬而脆,有光泽,可为小型工艺材及家具材。果、茎及茎皮可入药,有止咳化痰、补脾生津、健肺等功效(李迪民和陈坚,1995;李迪民和陈坚,1998)。果可酿酒,可食,尤其在初霜后,果实含有多种维生素和糖类,富胡萝p素,营养价值很高(Gil一lzquierdo&Mellenthin,2001)。因此花楸是兼有木材、药材、水果等多种用途的树种(Leder,1997),是一种未被充分开发利用的优良的绿化和经济林树种。

l’4.5目前栽植和市场现状

花楸由于其花、果、叶和冠形韵观赏性、耐寒性,适应性,非常适合于在冬季寒冷、色调单纯的北方城市大范围内推广栽培,被称为“新、奇、特”苗木,将来有取代北方部分绿化树种的潜力。但遗憾的是,除了少数几处公园、花园和庭院中有少量栽培(如黑龙江省森林植物园)外,很少能够见到花楸的英姿。

大面积的花楸育苗开始于2002年。东北晟大的花楸育苗基地就是黑龙江省林业厅在五大连池风景区成立的“中昌花楸繁育基地”,现已经育苗一卜个大棚,年产200万株。今年已经用15万株播种苗造风景林约500亩。此外,辽宁丹东、吉林九台和黑龙江肇东的苏萌绿化公司培育花楸苗也较多,年产可达10万株左右。今年2年生的花楸苗每株l-2~1.5元,4年生的花锹苗(高2~3m,茎粗1.5‰)每株40~50元。花楸市场前景看好.促使许多苗圃或个人纷纷通过播种培育花楸幼苗,发展势头迅猛,而真正苗圃育苗应用于绿化才刚刚开始起步。(张羽,个人通讯)。

垄墼至旦丛焦堡塑堇些堕皇塑垒堕塑堡透量墨堕堡曼生——花楸播种苗出苗率低导致目前市场价格昂贵的主要原因是:其一,种子的质量:播种育苗的种予大多来自于天然林。因为花楸属于伴生树种,散生林内,采种母树不足,种子收集困难。另外林木侧方庇荫或上方遮荫,光照不足,光诱导差,花期不遇,开花结实受到严重影响,致使40~60%种子不饱满或是空粒。但是生长于庭院或森林植物园内的种子发芽率相对高:其二种子处理难:花楸属深休眠种子,系统发育漫长、成型慢。饱满种子由于休眠而发芽率低。种子处理的文献虽多,但成形的少,事实上并不能达到打破休眠的要求,目前还处于摸索阶段;其三花楸种子小,育苗要求的覆土厚度、灌溉条件、播种等环节要求严格,生产单位不好掌握,繁殖技术不过关是一个很主要的原因。所以目前人们采取以播多取胜。每亩一般要求播6斤,而现在人们每亩播18~20斤,但出苗率还是达不到要求(张羽,个人通讯)。

1.5课题的目的和意义

根据前面文献可知,花楸一般采用播种繁殖,人们在生产实践中也积累了一些关于种子的采集、处理、播种、抚育管理、病虫害防治、苗木生长等方面的一些经验。但此种方法存在实生苗生长周期长,成型慢,且采种母树不足(林内散生),果实收集困难,果实出种率仅为1%,种子发芽率低,出苗率不稳定等缺陷。近些年来,有人对花楸扦插作了探索性实验,但目前尚未达到最佳生根率,还有待作进一步实验研究。因此,探索快速繁殖花楸苗木的方法来促进和改善花楸繁育和苗木培育状况成为亟待解决的问题。

基于国内外研究的现状,我们提出了本项研究方案,尝试通过组织培养手段来繁殖和培育花楸苗木。本项研究的总目标是通过植物组织培养技术,以不同发育阶段的胚、无菌苗不同器官、幼嫩器官等为外植体,对基本培养基类型、植物生长调节剂利?类、浓度与配比、培养条件等进行探索,初步建立包括茎丛大量增生和扩繁技术、消除茎丛增生过程中的玻璃化技术、高生根率培养技术,组培茁高存活率锻炼、增壮、移栽和培育技术等在内的适宜产业化生产应用的有效的离体微繁技术体系,为进行快速繁殖和无性系培育服务,并为进一步遗传工程和生理生化研究打基础。

为实现上述研究目的,我们对花楸作了如下研究:

1_以幼胚为外植体的茎丛大量增生和扩繁技术研究

(1)茎丛芽诱导阶段:

对影响丛生芽诱导的因素如幼胚取材时期、培养基种类、植物激素组合、培养基中其他添加物(如蔗糖、琼脂)浓度等进行实验研究,筛选出取材最佳时期和丛生芽诱导的最佳培养基配方。

(2)茎丛增殖阶段:

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