巨球百合(Lilium brownii F. E. Brown ex Miellezvar. giganteum) 是野百合(L. brownii)的變種。野百合鱗莖直徑 2~4.5 cm,而巨球百合在野生狀態下鱗莖直徑可達 10~12 cm,鱗片 100 余枚,花冠淡黃色,通常有 5~8 朵花,因其鱗莖特大,富含礦質元素硒,花多而美麗,可供藥用、食用及觀賞,是百合育種的優良基因材料,具有較高的開發利用價值[1–2].
無菌播種獲得組培苗是一種有效的保存珍稀植物的方法,成功的離體組織培養能夠在短時間內獲得大批量的植物材料[3].有關光照、溫度等因子對百合屬種子萌發的影響已有較多報道[4–11],而有關種子無菌播種的研究主要集中在蘭科植物[12–18],百合屬植物此方面的研究報道較少。吳昀等[19]、崔祺等[20]和向地英等[21]經研究得出了藥百合(L.speciosum Thunb. var. gloriosoides Baker)、淡黃花百合(L. sulphureum Baker)和百合雜交種子無菌播種的最適培養基配方。杜方等[22]認為巨球百合與野百合的聚類很近。百合屬植物種子無菌播種已有報道,說明其種子無菌播種可行性強。巨球百合鱗莖資源珍稀,不易獲得種球,屬需保護的稀有野生種質資源,因此,其種子無菌播種的研究具有理論和實踐意義。
本試驗以巨球百合種子為材料,比較不同激素配比的培養基對種子萌發的影響,旨在找出巨球百合種子萌發的最適激素配比,為保護巨球百合野生種質資源,加快無性繁殖提供依據。
1 材料與方法
1.1 材料
供試材料為 2014 年 8 月下旬于浙江省溫州市海島采集的已成熟野生巨球百合蒴果。選擇飽滿、胚清晰(胚長≥1/2 種長)的種子為試驗材料(圖 1)。種子千粒重為 4.689 g.試驗所用基本培養基均為 MS 培養基,并添加9 種不同配比的 6–BA 及 NAA,以不添加任何激素的 MS 培養基(空白培養基)為對照,培養基的 pH 值為 5.9.培養基在 121 ℃滅菌 20 min.具體配方見表 1.
1.2 方法
試驗于 2014 年 9 月至 2015 年 2 月在浙江大學觀賞植物生長發育與分子生物學實驗室進行。無菌培養室光照度約 2 000 lx,每天光照 14 h,溫度(25±2 ) ℃。試驗參考吳昀等[19]的藥百合種子無菌播種的方法進行。將種子置于添加吐溫–20 及洗潔精各 1~2 滴的水溶液中浸泡 30 min,去除浮起的干癟種子,流水下沖洗 2 h,75%乙醇消毒 30 s,2%NaClO 振蕩處理 6 min,無菌重蒸水沖洗 5~6 次,放濾紙上吸干水分。將經過處理的種子平均分成 2份:1 份作剝皮處理;另一份種子不剝皮。之后,分別接種于 10 個培養基(表 1)上,每個處理接種 10粒種子,重復 4 次。
1.3 觀察與統計方法
種子接種試驗開始后每天觀察 1 次,記錄種子開始萌發時間,之后每隔 3 d 觀察和統計 1 次。接種至第 45 天時統計萌發率、誘導率及誘導芽數等,并于第 45 天時將萌發種子轉入含空白培養基的柱形瓶中,每瓶轉接 5 粒,在柱形瓶中生長 45 d 后統計小鱗莖數,測量小鱗莖寬度及小鱗莖高度等指標,其中,種子萌發以胚根和幼芽突破種皮為準[23].
萌發率=(發芽種子數/總接種種子數)×100%;誘導率=(誘導出芽的種子數/總接種種子數)×100%;誘導芽數=誘導芽總數/分化芽的種子數。
1.4 數據處理
采用Microsoft Excel 2007和IBM SPSS 20對數據進行方差分析和因素內多重比較。
2 結果與分析
2.1 剝皮處理對巨球百合種子萌發的影響
無菌播種 45 d 時統計的萌發率(表 2)表明,10個不同培養基處理中有 8 個剝皮處理種子的開始萌發時間早于不剝皮處理;8 個剝皮處理種子高峰期延續時間均短于不剝皮處理種子;9 個不剝皮處理種子的萌發率在 70.0%以上,不同編號培養基之間差異不顯著,而 10 個剝皮處理種子的萌發率均在77%以上,且大部分剝皮處理種子的萌發率略高于不剝皮處理。綜合來看,剝皮處理較不剝皮處理更有利于巨球百合種子的萌發。
2.2 不同激素配比對剝皮種子萌發的影響
剝皮處理種子生長 45 d 時,1 號和 6 號培養基上的種子的萌發率均達到 100%(表 3),顯著高于 3、5、9、10 號培養基處理;1 號培養基上的種子誘導率達 90.0%,顯著高于 2、3、5、6、7、8、9 號培養基處理,且其莖和根也較長,生長勢良好(圖 2);對誘導芽數而言,不同編號培養基之間并無顯著差異。綜合分析,1 號培養基激素配比更有利于巨球百合種子的萌發。
2.3 萌發種子轉入 MS 培養基后生長 45 d 的情況從表 4 和圖 3 可知,不同編號培養基上的萌發種子轉入 MS 培養基生長 45 d 后,在小鱗莖數、小鱗莖高度、小鱗莖寬度、葉片數以及生根數等指標上表現出了差異,其中 3 號培養基上的小鱗莖個數較多(圖 4),平均達 3.57 個,顯著高于其他處理,2、6 和 8 號培養基上的小鱗莖個數亦較多,顯著高于對照。
3 結論與討論
百合屬種子具有堅厚的種皮,會對種子萌發形成較大的機械阻礙,使其不能吸收足夠水分,導致生長停滯、萎縮甚至死亡[19,24].有研究[19–20,24–25]表明,通過預冷、預熱處理擦破種皮,或直接剝除種皮,可以顯著提高種子的萌發速度和萌發率,本試驗結果與其結論接近。孫葉等[18]發現,利用NaClO 溶液預處理蘭花雜交種子,能明顯提高其萌發率。在本試驗中,采用 NaClO 溶液振蕩處理巨球百合種子,既能對種子進行消毒,又能腐蝕種皮,同時溶解一些種皮內含有的酸性抑制物,且在實際操作中,延長無菌水沖洗時間,可一定程度軟化種皮,去除種皮表層的蠟質和油脂,增強皮透性,減輕剝皮處理難度,提高萌發率[18–19].
吳昀等[19]得出藥百合種子無菌播種最適培養基為 MS+1.0 mg/L6–BA+ 0.1 mg/L NAA;向地英等[21]和周曉杰等[25]均認為 MS+1.0 mg/L 6–BA +0.01mg/L NAA 為百合雜交種子無菌播種的最適培養基。
綜合考慮各因素,巨球百合種子萌發的最適培養基為 MS+1.0 mg/L6–BA+ 1.0 mg/L NAA.此培養基培養巨球百合種子,種子萌發率為 100.0%,誘導率為65.0%,平均誘導不定芽 1.28 個,轉入 MS 培養基生長 45 d 后,平均形成小鱗莖 2.35 個,平均生成 3.6片葉,生根 6.7 條,萌發種子轉接后的各項生長指標均優于 1 號培養基,且植株生長比 1 號培養基的植株健壯,說明 1.0 mg/L6–BA 的培養基較適合百合屬種子萌發,這與前人的研究結果相符。當細胞分裂素與生長素的比值高時,6–BA 和 NAA 的不同配比可誘導芽的分化;比值低時,則促進根的生成[26].
從吳昀等[19]、向地英等[21]、周曉杰等[25]和本試驗結果來看,最適培養基中的細胞分裂素與生長素的比值均較高,所對應的誘導芽數也較多,充分印證了這一觀點。
參考文獻:
[1] 李根有,陳征海,顏福彬。產于浙江溫嶺的百合屬一新變種--巨球百合[J].浙江林學院學報,2007(6):767–768.
[2] 吳昀,徐康,張琳,等。巨球百合鱗莖營養成分分析[J].營養學報,2014(1):102–104.