夏蜡梅快繁技术实施现状及对策探讨

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摘要:夏蜡梅为蜡梅科(Calycanthaceae)夏蜡梅属( Caly-canthus L )落叶灌木,因花适逢夏季开放而得名。夏蜡梅多生于海拔 600~1 100 m 的山坡或溪谷,花朵大而美丽,具有较高观赏价值。夏蜡梅为中国特有的珍稀野生花卉,为第三纪孑遗物种

夏蜡梅快繁技术实施现状及对策探讨

基金项目:2023 年贵州省林业局林业科学技术研究项目“夏蜡梅组培快繁技术研究”。

周 宇等

夏蜡梅为蜡梅科(Calycanthaceae)夏蜡梅属( Caly-canthus L )落叶灌木,因花适逢夏季开放而得名。夏蜡梅多生于海拔 600~1 100 m 的山坡或溪谷,花朵大而美丽,具有较高观赏价值。夏蜡梅为中国特有的珍稀野生花卉,为第三纪孑遗物种,主要分布在浙江省的临安及天长等地 ,加上自然条件的限制,野生资源日益枯竭 ,被列为国家二级保护植物。保护和扩大该物种的种群数量迫在眉睫,但传统的繁殖方式如播种、扦插等受季节、气候等因素制约,繁殖效率低下。因此采用组织培养技术对促进夏蜡梅的快速繁殖和加强该物种的保护与开发利用具有重要意义。

1 夏蜡梅组培快繁技术实施现状分析

1.1 消毒灭菌不彻底导致污染率高

夏蜡梅植株体内含有丰富的酚类、黄酮类等次生代谢产物,这些物质不仅会降低常规消毒方法如次氯酸钠、双氧水等的杀菌效果,还可能与消毒液发生复杂的化学反应而对外植体组织造成损伤 。此外,由于夏蜡梅生长环境复杂,野生植株表面往往附着大量细菌、真菌孢子,单纯依靠化学消毒很难彻底去除,极易导致内源性污染 。以茎段为外植体时,酚类物质析出不仅使消毒液快速失活,还会诱导茎段基部形成愈伤组织,阻碍了植株的生根与生长 。而采用叶片作外植体,由于气孔处聚集了大量微生物,常规浸泡消毒对隐匿于气孔内的细菌、真菌难以触及,极易造成培养基污染 。

1.2 培养基配方不合理影响增殖

在夏蜡梅组培快繁过程中,培养基配方的优化与筛选非常重要。目前夏蜡梅组培多采用 MS、WPM 等通用型培养基,虽然在一定程度上能够满足植株生长发育的需求,但忽视了夏蜡梅独特的营养生理特性,难以达到理想的增殖效果。夏蜡梅植株体内含有丰富的多酚类物质,这些物质极易在培养基中氧化变褐,产生毒害作用,抑制甚至抑制植株生长 。因此,在配制培养基时需要添加活性炭、PVP 等吸附剂来去除这些有害物质,但过量的吸附剂也会吸附培养基中的矿质元素、植物生长调节剂等,导致培养基养分不足,影响植株的增殖与分化。此外,夏蜡梅生长发育对矿质元素、糖类等营养成分有着特殊的需求,而通用型培养基难以满足这一需求。例如,夏蜡梅茎段培养时,普遍存在基部不易生根、芽伸长缓慢的问题,这与培养基中细胞分裂素与生长素比例失调有关 。

1.3 植株炼苗移栽成活率低

组培苗炼苗移栽是夏蜡梅组培快繁技术中的关键环节,直接关系到技术的最终应用效果。由于夏蜡梅组培苗生理特性与常规苗木存在较大差异,在炼苗移栽过程中往往存在成活率低的问题。组培苗生长在封闭、湿度较高的培养瓶内,导致植株气孔发育不完善、角质层薄弱,对逆境胁迫的抵御能力差。当幼苗移出培养瓶后,突然置于光照强烈、湿度较低的外界环境中,极易发生水分快速蒸腾,引起植株萎蔫、枯死。同时,组培苗根系发达,根系缠绕,移栽时不易舒展,容易造成根系损伤,进而影响苗木成活 。此外,组培苗营养供给方式与土壤环境差异较大,在移栽初期难以从土壤中吸收足够的养分,导致植株生长缓慢,抗逆性差。

1.4 环境控制不当影响生长发育

在夏蜡梅组织培养过程中,环境条件的控制直接影响到植株的生长发育状况。培养室温度、光照、湿度等因素如果控制不当,不仅会抑制植株生长,还可能诱导产生畸形、褐变等生理障碍。例如,培养温度过高会导致培养基中水分蒸发加速,引起培养基渗透压升高,进而抑制植株根系的生长与伸长;温度过低则会减缓植株的代谢活动,延缓生根与芽的分化进程。光照强度与光质同样影响着夏蜡梅的形态建成。弱光条件下,植株易徒长,茎秆细软,叶片发黄,而强光环境则易引起叶片灼伤、褐变。不同波长的光对植株生长发育也有着不同的调控作用,红光有利于幼苗生长素的合成与茎伸长,而蓝光则促进植株矮化,有利于壮苗培养。培养室相对湿度的大小,影响着植株水分的吸收与蒸腾。湿度过低,蒸腾作用增强,不利于植株水分的吸收与养分的运输;湿度过高,又易引发病原微生物感染,导致植株烂苗 。CO 2 浓度会影响植物的光合作用效率,进而影响植株生物量的积累,但过量施加 CO 2 ,反而会造成植株徒长、组织松散等问题 。

2 夏蜡梅组培快繁技术优化对策探讨

2.1 优化消毒方案降低污染风险

夏蜡梅植株体内富含酚类等次生代谢产物,这些物质会影响常规消毒的效果,因此需要针对性地优化消毒方案。为中和酚类物质的氧化作用,可在消毒液中添加适量的还原性物质,如抗坏血酸、半胱氨酸等,既能提高消毒效果,又能减轻对外植体组织的伤害。考虑到单一消毒方式往往难以彻底去除植株表面的细菌和真菌,采用多步骤消毒法不失为一种有效策略。可先用低浓度的消毒液如次氯酸钠溶液浸泡外植体表面,初步去除大部分微生物,再用高效广谱的消毒剂如升汞溶液进行深层灭菌,最后用无菌水反复冲洗,去除残留的消毒液。这种分步消毒的方法,可有效降低单一消毒剂的使用浓度,在提高消毒效果的同时,减少药害发生的风险 。对于叶片等不易消毒的外植体,可先用机械方法如刷洗、超声波振荡等去除表面的污染物,再进行常规的化学消毒,进一步提高灭菌效率。此外,在切取外植体的过程中,可在无菌水中添加适量的抗生素,利用抗生素对植物组织的选择性,最大程度地抑制切口处细菌的感染 。

2.2 筛选最优培养基配方促进增殖

针对夏蜡梅特殊的营养生理特性,优化培养基配方是提高组培增殖效率的关键。夏蜡梅植株体内含有丰富的多酚类物质,在培养基中易发生氧化反应,产生对植株生长不利的化合物。为解决这一问题,可在培养基中添加适量的吸附剂,如活性炭、PVP 等,吸附培养基中的有害物质。但需注意的是,过量的吸附剂可能会吸附培养基中的矿质元素和植物生长调节剂,因此需要针对不同吸附剂的特性优化其使用浓度,既能去除有害物质,又不影响培养基的养分供给。此外,可适当调整培养基中无机盐、糖类等营养元素的种类与比例,为夏蜡梅的生长发育提供最佳的营养组合。例如,在增殖培养基中适当提高 NH 4 + /NO 3 - 的比例 ,可促进芽的增殖与伸长;而在生根培养基中则需提高钾元素的浓度,促进根系的生长发育。需要强调的是,培养基中碳源的选择与浓度优化尤为关键。蔗糖是组培中最常用的碳源,但夏蜡梅更偏好其他特定的碳源如果糖、葡萄糖等 。可通过正交试验等方法,优选最适宜的碳源种类及浓度,在满足植株碳水化合物需求的同时,提高培养基利用效率。植物生长调节剂的平衡对夏蜡梅的分化起着决定性作用,细胞分裂素与生长素的比例失调是导致茎段基部不易生根、芽伸长缓慢的重要原因。可根据夏蜡梅不同发育时期的需求,灵活调整细胞分裂素与生长素的用量与配比,并适时添加赤霉素、脱落酸等调节剂,协同诱导植株的增殖与分化 。

2.3 改进炼苗移栽技术提高成活率

组培苗炼苗移栽是夏蜡梅快繁技术推广应用的“最后一公里”,针对组培苗移栽成活率低这一瓶颈问题,可从苗木前期处理、移栽时间选择、栽后管理等多个环节入手进行改进。在移栽前,可通过逐步降低培养瓶内湿度、增加通风量等方式,诱导组培苗气孔功能的恢复,提高植株的抗逆性。同时,可在培养基中添加一定浓度的渗透调节剂如甘露醇、山梨醇等,增强植株细胞的渗透调节能力,从而减少移栽时的水分胁迫。在移栽时,可根据夏蜡梅不同生长发育时期的特点,选择最佳的移栽时机。一般在植株徒长期、根系发达、植株体内养分含量较高时进行移栽,可显著提高成活率。移栽时还需注意苗床土壤的疏松性与肥力状况,适度提高土壤的保水保肥能力,为植株提供良好的生根环境。在移栽过程中,可采用“断根减量移植”等方式,修剪过长的根系,控制地上部过于旺盛的生长,以提高根冠比,促进植株水分平衡。栽后管理是提高组培苗成活率的关键,需根据夏蜡梅苗期生长特点,采取针对性的措施。可在苗床搭建简易遮阳棚,减少强光对幼苗的伤害,并通过频繁地浇水和喷雾,保持苗床较高的空气湿度,减缓植株水分的散失。待苗木长出新根后,可适当增施速效性肥料,促进植株快速生根与恢复生长 。此外,还可根据夏蜡梅的抗病性特点,适时喷施一些广谱性杀菌剂,提高植株抗病能力,减少病虫害发生。

2.4 加强环境控制优化生长条件

在夏蜡梅组培快繁过程中,优化培养环境条件对于保障植株健康生长非常关键。温度作为影响植物生长发育的重要因子,需要根据夏蜡梅不同发育阶段的需求进行动态调控。在芽的诱导分化阶段,可适当提高培养温度,促进芽的形成与伸长;而在生根阶段,则需适当降低温度,促进根系的生长发育。与此同时,昼夜温差的调节也不容忽视,适度的昼夜温差有利于植株内源激素的合成与运转,可显著促进苗木的健壮生长。光照是植物生长发育的能量来源,也是调控植物形态建成的重要手段。针对夏蜡梅的光照需求特点,可通过调整光源类型、光强、光周期等参数,优化培养条件。例如,在增殖阶段采用蓝光为主的光源,可有效抑制植株的徒长现象;而在生根阶段则需要适度提高红光比例,促进不定根的形成。同时,还可利用光周期调控植株内源激素的节律变化,诱导植株形态发生等 。湿度是影响组培苗健康生长的另一关键因子,需要在不同发育阶段进行精准调控 。在继代增殖阶段,可通过提高培养室湿度,减少培养基水分蒸发,维持较高的培养基渗透压,促进植株快速增殖;而在炼苗阶段,则需逐步降低湿度,以促进气孔功能的恢复,提高植株的抗逆性。值得注意的是,在调湿过程中需要注意通风换气,避免高湿环境引发病原微生物感染 。CO 2 浓度虽然对植株生长影响相对较小,但适度提高 CO 2 水平,可显著促进植物光合作用效率,提高植株干物质积累。在夏蜡梅组培过程中,可在增殖阶段适当提高培养室 CO 2 水平,促进植株快速生长;待植株生长到一定阶段后,再逐步降低 CO 2 浓度,促进植株健壮生长。

3 结语

夏蜡梅组培快繁技术虽然取得了一定进展,但在实际应用中仍面临诸多问题。本研究针对这些问题提出了一系列优化对策,包括改进外植体消毒方法、优化培养基配方、创新炼苗移栽技术、加强培养环境调控等,为进一步提升夏蜡梅组培快繁效率奠定了基础。未来还需在这些关键技术环节深入研究,并加强示范推广,以期实现夏蜡梅种质资源的保护与高效利用,为我国珍稀濒危植物保育事业作出应有贡献。

来源:青钱柳

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