（细胞生物学专业论文）德国鸢尾快速分株繁殖的研究.pdf

摘要 摘要 本实验用喷施6 一b a 和茎切生根的方法建立了一套德国鸢尾快速分株繁殖的 体系。用30 0 0m g l 或50 0 0m g l 的6 一b a 对德国鸢尾( 历sg e r m a n i c a ) l o v e l ya g a i n 进行单次喷施可以促进根茎芽的萌发和根状茎的形成。在喷 旄后的3 0 天到9 0 天内，b a 的促进作用在具有2 个或4 个起始根状茎的植株上 表现得很显著，但对于只有一个起始根状茎的植株不显著。在喷施后的1 5 0 天 以及第二年，具有2 个或4 个起始根状茎的母株总体上比只具有1 个起始根状 茎的母株产生了更多的根状茎。而6 - b a 的喷施对母株的叶面积和叶片数变化没 有显著影响。在早春时，把处于不同发育阶段的侧芽或小根茎从母株上取下， 并且用不同浓度的i b a 处理。总体上，处于较高发育阶段的茎切( 芽切) 在生 根率、初级根和次级根的数目，总根长、根干重以及植株高度等测量指标方面 的表现较好。i b a 对德国鸢尾的茎切( 芽切) 的生根作用不显著。多次喷施6 一b a 对德国鸢尾根茎芽的生出的促进作用显著，并且使生物量重新分配。连续喷施 6 一b a 后，对内源生长素和细胞分裂素的连续测定结果表明，6 b a 的作用主要是 解除了顶端优势对侧芽的萌发和生长的抑制，从而形成新的根茎。 关键词：植物生长调节剂：6 - b a ；i b a ；出芽；生根；植物激素；顶端优势 a b s t r a c t r e s e a r c ho ne f f i c i e n tv e g e t a t i v e p r o p a g a t i o no ti r i sg e 门唧a n l c al vv j i n y a ng n y a n u 0 ( c e l lb i o l o g y ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rj i n z h e n gz h a n g a b s tr a c t t h ee x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e dt od e v e l o pap r o t o c o lf o re f f i c i e n tv e g e t a t i v e p r o p a g a t i o no f r sg e r m a n i c a l o v e l ya g a i n b y6 - b aa p p l i c a t i o na n ds t e m c u t t i n g s 。as i n g l ef o l i a ra p p l i c a t i o no fb e r l z y l a d e n i n e ( b a ) a t3 0 0 0o r5 0 0 0p p m s t i m u l a t e da x i l l a r yo rr h i z o m i cb u d b r e a ka n do f f s e tf o r m a t i o n t h ee f f e c to fb a a p p l i c a t i o nw a sm o r es i g n i f i c a n to np l a n t s 、析t i lt w oo rf o u ri n i t i a lr l l i z o m e sb u tn o t o nt h o s ew i t ho n ei n i t i a lr h i z o m ea t3 0d a to a y sa f t e rt r e a t m e n t ) ，6 0d a ta n d9 0 d a t s t o c kp l a n t sw i t l lt w oo rf o u ri n i t i a lr h i z o m e sg e n e r a l l yf o r m e dm o r eo f f s e t s t h a ns t o c kp l a n t s 、栀mo n ei n i t i a lr h i z o m ea t15 0d a ta n dn e x ts p r i n g t h e r ew a sn o t s i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo f6 一b ao nt h el e a fa r e aa n dn e wl e a fc o u n to fi g e r m a n i c as t o c k p l a n t s i ne a r l ys p r i n g ，o f f s e ts t e mc u t t i n g sa td i f f e r e n ts t a g e so fd e v e l o p m e n t ( s o d ) w e r er e m o v e df r o mt h e s es t o c kp l a n t sa n dw e r et r e a t e dw i t l li b ao fd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s r o o t i n gp e r c e n t a g e s ，p r i m a r ya n ds e c o n d a r yr o o tc o u n t s ，t o t a lr o o t l e n g t h ，r o o td r yw e i g h ta n dp l a n th e i g h tw e r eg e n e r a l l yg r e a t e rf o rc u t t i n g sr e m o v e d a tam o r ea d v a n c e ds o d t h ee f f e c to fi b at r e a t m e n tw a sg e n e r a l l yn o ts i g n i f i c a n t m u l t i p l e6 - b aa p p l i c a t i o ns i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dr h i z o m i cb u dc o u n to fi g e r m a n i c a a n db i o m a s sw a sr e d i s t r i b u t e d t h es e q u e n t i a lm e a s u r e m e mo fe n d o g e n o u si a a ， z e a t i n ( z ) a n dz e a t i nr i b o s i d e ( z r ) c o n c e n t r a t i o n sa f t e rm u l t i p l e6 - b aa p p l i c a t i o n s h o w e dt h a t6 - b ar e l e a s e da x i l l a r yb u d sf r o mt h er e p r e s s i o no fa p i c a ld o m i n a n c e ， h a b s 仃a c t p r o m o t e dt h e i ro u t g r o w t ha n dd e v e l o p m e n ti n t on e wr h i z o m e s c h e m i c a ln a m e su s e d ：6 - b a ( 6 一b e n z y l a m i n op u r i n e ) ；i b a ( i n d o l e 一3 - b u t y r i ca c i d ) ； i a a ( i n d o l e 一3 - a c e t i ca c i d ) ；z ( z e a t i n ) ；z r ( z e a t i nr i b o s i d e ) k e yw o r d s ：p l a n tg r o w t hr e g u l a t o r ；6 - b e n z y l a m i n op u r i n e ；i n d o l e - - 3 - b u t y r i ca c i d ； b u d b r e a k ；r o o t i n g ；p l a n th o r m o n e ；a p i c a ld o m i n a n c e i i i 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学院植物研究所有关保留、使用学位论文的规定，即： 植物研究所有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以提 供目录检索以及公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 学位论文作者签名： 乙。一年 厶p o，平 侈，凋、之 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 一虢葬謦咚 加d 7 年毛月f o 日 前言 j ! 苎 日l j 舌 鸢尾属植物因其奇特的花型和丰富的色彩成为在世界范围内广为应用的 多年生草本。德国鸢尾是鸢尾属植物中在园林中应用最广泛的品种群。它们具 有很好的抗旱性和适应能力，因而在我国北方具有很好的推广前景。德国鸢尾 传统的繁殖方法是分株繁殖，但每个母株每年只能产生很少的侧芽，因而繁殖 效率很低。另一种繁殖方法是组织培养，虽然繁殖效率高，但成本较大，并且 其设备条件对于一般的种植者并不适用。本实验利用喷施6 一b a 打破顶端优势的 原理，分别检验了单次喷旌和多次喷施对于德国鸢尾繁殖效率的影响，取得了 显著的效果。喷施植物生长物质的方法简便可行，非常适用于大规模推广应用。 确定喷施的最佳浓度并且用这个浓度对植株进行连续喷施，可连续产生根茎芽， 把这些侧芽取下并在生根剂的作用下得到新的子株，从而可以用于德国鸢尾优 良品种的快速繁殖，取得良好的经济效应。 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 第一章鸢尾属植物园艺分类与繁殖学研究进展 鸢尾属( i r i s ) 植物约有3 0 0 个种，全部分布于北半球n 1 。我国约有6 0 个种， 主要分布于西南，西北及东北乜1 。鸢尾属植物花色丰富，适应性多样，在园艺上 应用广泛，世界各地广为栽培，具有悠久的栽培和育种历史。 1 1 鸢尾属植物的园艺分类 鸢尾属植物的植物学分类首先是依据生殖器官的性状，如花瓣有无附属物、 垂瓣的形状等，而园艺学上的分类更注重生产性状，首先根据营养器官将鸢尾 属植物分为根茎鸢尾( r h i z o m a t o u si r i s e s ) 和球根鸢尾( b u l b o u si r i s e s ) 两大 类群秘】。在根茎类鸢尾中再根据观赏性状以及抗性进行分类。根茎类鸢尾以根茎 ( r h i z o m e ) 作为繁殖体，根茎每年都可以形成新的分株。而球根鸢尾则以鳞茎 ( b u l b ) 作为贮藏器官，鳞茎每年夏季都有一个休眠期口1 。在生产应用方面，根茎 类鸢尾主要用于露地栽培，球根鸢尾则主要用于鲜切花的生产；在研究方面， 球根鸢尾在花期调控、采后生理以及病虫害方面有较深入的研究h 3 ，根茎类鸢尾 则在繁殖和育种方面研究得较为深入酶3 。园艺学分类主要以品种为分类对象，适 应了栽培生产和园林应用的需要。 我国的鸢尾属植物，除了高原鸢尾( zc o l l e t t i i ) 和尼泊尔鸢尾( 互d e c o r a ) 在根状茎性状方面与其它鸢尾有一些差别外，其它鸢尾属植物均属于根茎类鸢 尾羽。 1 1 1 根茎鸢尾的园艺分类 根茎鸢尾根据垂瓣上有无附属物和附属物排列形状分为有髯鸢尾( b e a r d e d i r i s e s ) 、无髯鸢尾( b e a r d l e s si r i s e s ) 和饰冠鸢尾( c r e s t e di r i s e s ) 三大类口3 。 有髯类鸢尾因其垂瓣上的髯毛而得名，根据花茎的高度分为六类型：迷你矮 生有髯类型( m d b ) 、矮生有髯类型( s d b ) 、中生有髯类型( i b ) 、迷你高生有髯类 型( m t b ) 、花坛有髯类型( b b ) 、高生有髯类型( t b ) 。假种皮鸢尾( h r ili r i s e s ) 是有髯鸢尾类中的一个特殊类群，因其种子一端的假种皮而得名，许多品种是 通过假种皮鸢尾与其它有髯鸢尾的种或品种杂交而得到的删。我国的有髯鸢尾野 生资源有1 3 种4 变种，东北、西北和西南皆有分布，观赏性状较高的有：弯叶 鸢尾( zc u r v i f o l i a ) 、膜苞鸢尾( zs c a r i o s a ) 、中亚鸢尾( 上b l o u d o w i i ) 、 2 第一章鸢尾属植物园艺分类与繁殖学研究进展 水仙花鸢尾( 五n a r c i s s i f l o r a ) 、长白鸢尾( zm a n d s h u r i c a ) 、卷鞘鸢尾 ( lp o t a n i n i i ) 、库门鸢尾( lk e m a o n e n s i 由等。 无髯类鸢尾在园艺学上分为西伯利亚鸢尾( s i b e r i a ni r i s ) 、加利福尼亚鸢 尾( c a l i f o r n i a ni r i s ) 、路易斯安娜鸢尾( l o u i s i a n ai r i s ) 和花菖蒲( j a p a n e s e i r i s ) 、拟鸢尾( s p u r i ai r i s ) 五个种系。不同的种系之间在大小、高度、花形、 生长特性和栽培方法上有很大差异嘲。我国的无髯鸢尾野生资源有3 4 种，主要 代表种有：溪荪( 上s a n g u i n e a ) 、金脉鸢尾( lc h r y s o g r a g h e s ) 、西藏鸢尾( z c l a r k e d 、长葶鸢尾( ld e l a v a y i ) 、黄花鸢尾( zw i l s o n i l ) 、云南鸢尾( 上 f o r r e s t i i ) 、燕子花( 上l a e v i g a 锄、花菖蒲( le n s a t a ) 、山鸢尾( 上s e t o s a ) 、 西南鸢尾( lb u l l e y a n a ) 、北陵鸢尾( 上t y p h i f o l i a ) 等。 饰冠类鸢尾以其垂瓣上的鸡冠状、流苏状或锯齿状的突起而得名，产我国、 日本和北美。根据产地和习性又分为两个亚类即：来自北美的耐寒种，在冬季 需要经过休眠，如饰冠鸢尾( 上c r i s t a t a ) 、湖沼鸢尾( ll a c u s 州s ) 等：来 自亚洲的不耐寒的亚热带常绿种，我国约有9 种，如蝴蝶花( lj a p o n i c a ) 、扁 竹兰( 上c o n f u s a ) 、扇形鸢尾( zw a t t i i ) 等1 。 1 1 2 球根鸢尾的园艺分类 球根鸢尾( 鳞茎类鸢尾) 是鸢尾属植物的另一个大类，原产于地中海沿岸 以及伊拉克、伊朗、土耳其、阿富汗等地区阳。园艺学上分为三个组，分别是网 脉鸢尾组( r e t i c u l a t a ) ，西西里鸢尾组( j u n o ) 和西班牙鸢尾组( x i p h i u m ) 口1 。 其中，西班牙鸢尾组较为重要，主要分布于地中海沿岸，除了西班牙鸢尾( 上 x i p h i u m ) 外，还有博依斯鸢尾( 上b o i s s i e r i ) ，丝叶鸢尾( 上f i l i f o l i a ) ， 方特斯鸢尾( 上t o n t a n e s i i ) ，西里西亚鸢尾( i j u n c e a ) ，阔叶鸢尾( 上 l a t i f o l i u m ) ，丹吉尔鸢尾( 上t i n g i t a n a ) 等几个种】。 1 2 鸢尾属植物的品种演化 1 2 1 根茎鸢尾的品种演化 1 2 1 1 有髯类鸢尾的品种演化 有髯鸢尾在1 6 世纪末已经有很多品种，这些品种被统称为德国鸢尾 ( zg e r m a n i c a ) ，它们主要是黄褐鸢尾( zv a r i e g a t a ) 和香根鸢尾( lp a l l i d a ) 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 的杂交种，并不是真正意义上的种，而是一个几乎不育的杂种口1 。 m 1 e m o n 开创了有髯鸢尾的育种工作，于1 8 4 0 年发布了1 0 0 余个品种。1 9 0 0 年以前的品种基本上都是通过黄褐鸢尾和香根鸢尾种和品种间的杂交得到的二 倍体，没有引入新的种质。1 9 0 0 年左右，悦花鸢尾( l8 1 1 2 0 e n 8 ) 与黄褐鸢尾的 杂交丰富了有髯鸢尾的颜色：天然四倍体种质中东鸢尾( zm e s o p o t a m i c a ) 和 特洛伊鸢尾( 上t r o j a n a ) 的引入增加了有髯鸢尾的花茎高度；来自亚洲的种质 塞浦路斯鸢尾( 互c y p r i a n a ) 、克什米尔鸢尾( 上k a s h m e r i a n a ) 、阿马斯鸢尾 ( la r e a s ) 与育成品种之间的杂交对花的观赏性状及生长特性的改良有很大作 用。通过持续地杂交选育，到1 9 4 0 年，绝大部分有髯鸢尾都是四倍体。2 0 世纪 初，有髯鸢尾从英国被引种到美国，并进行了大规模的品种间杂交选育，极大 得丰富了有髯类鸢尾的品种盯一1 。5 0 年代开始出现两季花鸢尾品种，至7 0 年代 末已登记注册的两季花鸢尾品种约5 0 0 多个例。 1 2 1 2 无髯类鸢尾的品种演化 西伯利亚鸢尾种系内包括1 0 种以及上千个品种，起源于中欧以及亚洲的湿 地。1 7 5 3 年，林奈命名了西伯利亚鸢尾( ls i b i r c a ) 。1 9 7 6 年，l e n z 根据染 色体数目差异把西伯利亚鸢尾种系划分为两个亚种系即：s u b s e r i e s s i b i r i c a e ( 2 n = 2 8 ) 以及s u b s e r i e sc h r y s o g r a p h e s ( 2 n = 4 0 ) ，由于染色体数目相 差悬殊，亚种系间的杂交成功率极低。到1 9 7 6 年为止，已经有5 9 0 个登录品种， 其中只有1 8 个品种是来自西伯利亚鸢尾与其它鸢尾之间的杂交。这些品种发展 过程中的一个里程碑是在1 9 5 7 年品种w h i t es w i r l 的引入n 们。 w h i t e s w i r l 具有开张的花型、宽大的垂瓣而被不断的选择作为父母本，1 9 6 0 年以来 的品种大多受到了它的影响n 。2 0 世纪7 0 年代后期，西伯利亚鸢尾种系间和亚 种系间杂交得到了一些不育的杂种n 们。 加利福尼亚鸢尾种系包括1 1 个生长在美国西海岸的野生种，但是大多数品 种都是道格拉斯鸢尾( 上d o u g l a s i a n a ) 、无名鸢尾( l n n o m i n at a ) 、美丛鸢尾 ( 上t e n a x ) 、穆恩鸢尾( zm u n z i i ) 的种问杂交种，杂种的性状远远优于这些 野生原种。由于加利福尼亚鸢尾种系内的鸢尾有4 0 条染色体( 2 n = 4 0 ) ，这就使 它们很容易与西伯利亚鸢尾种系内的一些种进行种间杂交，得到的杂种被称为 c a l s i b s 们。 路易斯安娜鸢尾种系包括5 个分布在美国东南部的野生原种，六角果鸢尾 4 第一章鸢尾属植物园艺分类与繁殖学研究进展 ( 上h e x a g o n a ) 、高大鸢尾( 上g i g a nt i c a e r u l e a ) 、短茎鸢尾( 上b r e v i c a u l i s ) 、 暗黄鸢尾( lf u l v a ) 和内耳森鸢尾( 上n e l s o n i i ) 。路易斯安娜鸢尾1 9 0 0 年 左右才被引种栽培。1 9 1 0 年，d y k e s 通过暗黄鸢尾与短茎鸢尾的杂交得到了一 些杂种，初期的发展比较缓慢，5 0 年代陆续增加了一些新的品种。c h a r l e sa r n y 登录了超过1 0 0 个品种并产生了一个具有很大影响的基因库。j o s e p hk m e r t z w e i l l e r 在6 0 年代用化学方法得到了四倍体并于1 9 7 3 年登录了第一个四 倍体品种。用四倍体作父母本得到了大量品质优良、色彩丰富的四倍体品种m 1 。 花菖蒲种系是由玉蝉花经过长期栽培及杂交选育衍生出的品种群，在日本有 5 0 0 余年的栽培历史，在1 9 世纪已经形成了三个品系：江户系列( e d oj a p a n e s e i r i s ) 1 9 世纪6 0 年代末兴起，主要用于庭院栽培；伊势系列( i s ej a p a n e s ei r i s ) 主要用于盆栽，因花色而闻名；肥后系列( h i g oj a p a n e s ei r i s ) 来源于盆栽 的江户系列，直到1 9 1 4 年才形成了品系。2 0 世纪3 0 年代，花菖蒲被引种到欧 洲和美国，通过品系之间的杂交，在世界范围内得到广泛的发展。1 9 7 9 年，美 国的c u r r i e rm c e w e n 用秋水仙素处理，得到了第一个四倍体品种1 。 拟鸢尾种系包含的野生种广泛分布于欧洲、北非和小亚细亚。现代的拟鸢 尾品种大都来自鲜黄鸢尾( lc r o c e h ) 和东方鸢尾( lo r i e n t a l i s ) 的种间杂 交。2 0 世纪下半叶，逐渐得到了蓝色、棕色和白色的品种。接着又增加了紫色、 橘红和近黑色的品种。但与有髯鸢尾相比，从事拟鸢尾育种工作的育种家较少， 发展也较慢1 。 1 。2 2 球根鸢尾的品种演化 目前广为栽培的西班牙鸢尾( s p a n i s hi r i s ) ，荷兰鸢尾( d u t c hi r i s ) ，英 国鸢尾( e n g l i s hi r i s ) 都在某种程度上是西班牙鸢尾( 上x i p h i u m ) 的演生种1 。 英国鸢尾由阔叶鸢尾( zl a t i f o l i u m ) 演化而来，并形成了大的鳞茎。西班牙 鸢尾直接由其野生原种演化而来。而荷兰鸢尾则是通过西班牙鸢尾亚属中的种 间杂交发展而来。它的大部分品种都是野生原种西班牙鸢尾( 五x i p h i u m ) 、丹 吉尔鸢尾( 工t i n g i t a n a ) 、丝叶鸢尾( 上f i l i f o l i a ) 、方特斯鸢尾( 上f o n t a n e s i i ) 的种间杂交产物璐3 。由于荷兰鸢尾品种丰富，是成功的商业切花品种，近年来对 球根鸢尾的研究主要集中于荷兰鸢尾。 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 1 3 根茎类鸢尾繁殖学研究进展 1 。3 1分株繁殖 分株繁殖是根茎类鸢尾最常用而经济的繁殖方法。适宜分株时间是在新根活 动即将开始前进行。通过分株繁殖可以在最短的时间内获得具有开花能力的植 株，并且能保持品种特性。由于繁殖系数低并不适用于大规模的商业生产n 羽。 1 3 2 种子繁殖 鸢尾属植物种子萌发有很大差异，山鸢尾( 上s e r o s a ) 、变色鸢尾 ( 互v e r s i c o l o r ) 以及西伯利亚鸢尾种系的大部分种类的种子都能迅速萌发。 而高生有髯类型鸢尾和假种皮鸢尾种子结实率低、萌发不规律且非常缓慢n 羽。 提高种子萌发率对于引种和育种工作具有重要意义。m o r g a n 等对维基尼鸢 尾( 上v i r g i n i e a ) 经过低温层积的种子研究表明，随着层积处理时间的延长， 种子的萌发率也提高了，在日夜温度为3 0 2 0 的变温条件下萌发率可达3 4 以 上n 钉。然而低温并不意味着更高的萌发率，在室温贮藏四年的泰氏鸢尾( 上 t a i t i i ) 的种子萌发率要比在一1 7 c 条件下保存的种子萌发率高一倍多n 副。 离体萌发也是提高种子的萌发率的另一条途径。a n z i d e i 等在对银苞鸢尾的 研究中发现去掉种皮后在培养基中加入l m g 1 的赤霉素可在八天内使种子的萌 发率达到1 0 0 n 引。f u r u y a 也研究了长尾鸢尾( 上r o s s i i ) 种子离体条件下打 破休眠的方法：4 c 下离体培养3 0 天并在2 5 c ，3 0 0 0l x ，1 6 h d a y 的条件下萌 发1 7 1 。 国内的科研工作者对鸢尾的种子的萌发研究取得了一定的进展。徐本美等研 究表明切割胚乳法和有机溶剂法也能提高鸢尾种子的发芽率n 瓯坞1 。鸢尾属不同根 茎鸢尾种子休眠机理、休眠及萌发类型值得深入研究，它是我国野生鸢尾资源 引种开发利用的一个瓶颈。 1 3 3 组织培养 组织培养技术主要应用于商业品种生产。近年来这项技术也被应用于稀有 物种的保护。 1 9 9 3 年g o z u 等首次报道了银苞鸢尾的离体培养技术瞳0 1 。他们试图用诱导马 铃薯块茎的方法通过增加蔗糖及6 - b a 的浓度来诱导块茎形成，但没有成功。如 果有髯鸢尾组培快繁能不通过诱导叶片的营养生长而直接形成根状茎，这样就 6 第一章鸢尾属植物同艺分类与繁殖学研究进展 可提高组培效率，减少组培苗移栽过渡的成本，这将成为有髯鸢尾新品种种苗 商业化生产的重要研究方向。 y a b u y a 等人1 9 9 1 年报道了2 3 个品种和1 个野生种的组培技术，并指出花 菖蒲愈伤组织、芽和根的诱导具有很强的品种特异性，在培养基中加入1 的活 性炭可以大大地提高根的诱导率。1 9 9 5 年k a w a s e 等又迸一步报道了花菖蒲的 六个新的品种的培养基配方，并指出花器官的不同部位的诱导也存在特异性晗别。 1 9 9 1 年l a u b l i n 等人以根尖为外植体，首次报道了山鸢尾，变色鸢尾和黄 菖蒲( 上p s e u d a c o l u s ) 的组织培养技术，并得到了两个黄菖蒲的四倍体乜引。以 未成熟的花器官作为外植体的研究表明，子房可以很好地诱导出愈伤组织髓钔。 r a d o j e v i c 等人对矮鸢尾的组织培养技术进行了报道乜5 1 ，1 9 9 2 年他们又对山 鸢尾组织培养的发育过程进行了组织学的研究，这些技术可作为转基因植株生 产的补充系统汹。2 0 0 0 年b o l t e n k o v 等人以山鸢尾未成熟的胚作为外植体诱导 出了愈伤组织乜 。这些研究使组织培养技术更广泛地应用于鸢尾属植物中。 我国在根茎类鸢尾的组织培养方面仅见张金政等啪3 报道，但这项技术已经成 功地应用到我国有髯鸢尾的园艺生产中，用与快速繁殖有髯鸢尾的优良品种。 1 3 4 悬浮培养技术 悬浮培养技术不仅可以运用于优良品种的快速繁殖，而且是细胞融合与基因 转化的基础。悬浮培养不仅可以研究独立的单细胞或小的细胞团聚体的生长分 化和再生，而且可以在一个培养容器中就可得到几百万个细胞或细胞团聚体， 并且可以通过分割继代在短期内得到大量的植株。它虽然比组织培养技术的效 率高很多，但由于对技术设备条件的要求较高，它在鸢尾属植物上的应用远不 及组织培养技术那样普及。目前，这项技术主要应用于鸢尾属植物的少数几个 种。 1 9 9 7 年，日本的s h i m i z u 等首次报道了鸢尾属植物的悬浮培养技术。他们 以德国鸢尾的三个品种g l 、 a d o r n 、r o c o c o 为试材，从悬浮培养的 细胞中诱导出体细胞胚并再生出新的植株。他们虽然从三个品种中都得到了胚 胎发生的愈伤组织，但是只建立起了g 1 的悬浮培养体系，而且效率较低。 两年后，美国的w a n g 等对德国鸢尾品种s k a t i n gp a r t y 的悬浮培养体系中 的各个参数进行了系统的研究，建立了一套高效的和可再生的( r e p r o d u c i b l e ) 悬浮培养再生技术流程，这项技术可以把一个细胞经过三到四个月培养得到约 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 _ _ 量鲁i _ 置_ i _ _ _ _ i l i 昌置量置墨皇鼍一一i 一一一一i 一一i i q l 4 0 0 0 个小植株( p l a n t l e t ) 。接着他们又优化了在形态建成的诱导和小植株的发 育、驯化和生长过程中影响再生效率的几个因素，把再生效率又提高了一倍， 在四个月内由一个悬浮培养的细胞得到约8 0 0 0 个正常生长的小植株一。 此外，为了加强一些稀有种和地方种的保护，并且使它们的抗性得到育种学 家的充分利用，就必须拥有大量的植株而不破坏其自然生境。2 0 0 0 年以来，运 用这项技术而得到大量繁殖的鸢尾属植物还有一个黑色鸢尾的地方种( z n i g r i c a n s ) 和矮鸢尾( zp u m i l a ) 口2 3 3 。 随着生物技术的发展，悬浮培养技术将会应用于更多的鸢尾属植物中，从而 大大提高了鸢尾属植物的繁殖效率，不仅适应了商业化大规模生产的要求，而 且更推动鸢尾属植物育种学的发展。 1 4 球根类鸢尾繁殖学研究进展 荷兰鸢尾是最早组织培养成功的鸢尾属植物，在培养基中的增殖和生根都 已很成功，但移植到土壤中时的死亡率还是很高。借鉴其它作物的组培方法， 在离体条件下产生小鳞茎，从而可以免除生根和移栽。美国的m i e l k e 等以w h i t e c l o u d 为试材对这项技术做了系统的研究，总结出了产生小鳞茎的最佳的培养 条件m 3 。荷兰的l i n d e 等进一步指出，提高蔗糖的浓度不仅可以提高小鳞茎的 数量和质量，还能降低移栽后的休眠程度d 5 1 。这些研究推动了荷兰鸢尾的商业 化生产。 病毒可以造成荷兰鸢尾品种的退化，运用茎尖培养技术就可以从根本上解 决这个问题。美国的a n d e r s o n 等已经在w h i t ec l o u d w h i t ew e d g w o o d 等 8 个品种上取得成功，可以用于大规模的生产啪1 。b e r t a c c i n i 等也把茎尖培养 应用于2 2 个荷兰鸢尾的品种，通过免疫学检验，成功率可达8 5 。 此外，韩国和我国的研究者也对引进的带毒种球的脱毒技术做了研究，解 决了种球当地生产的问题降删。 1 5 问题与展望 德国鸢尾常用的繁殖方式是种子繁殖和分株繁殖。由于德国鸢尾是异花授 粉植物，所以种子繁殖往往不能保持品种特性，而且种子的萌发率也较低。分 株繁殖可以在最短的时间内获得具有开花能力的植株，并且能保持品种特性， 8 第一章鸢尾属植物园艺分类与繁殖学研究进展 鼻i i i 一! 一w 一一1 1 i i 詈詈鲁岛 由于繁殖系数低并不适用于大规模的商业生产。组织培养需要一定的技术和设 备，成本高、繁殖周期长，并不适用于大多数种植者。德国鸢尾的悬浮培养技 术繁殖率很高，但对技术条件要求很高，目前只应用于研究。这些因素使得优 良品种的快速廉价繁殖技术成为需要。在德国鸢尾的栽培中，利用植株的自然 增殖与生根而进行的分株繁殖，应用得很普遍。但利用外源激素刺激德国鸢尾 侧芽生长，从而在短期内得到大量子株的快速繁殖方法还没有研究。应用细胞 分裂素类物质促进植物侧芽萌发方面具有一定的理论和实践基础，使得本实验 具有很强的可行性。喷施人工合成的植物生长类物质非常适合大规模生产，使 用方便，技术设备简单，相对于德国鸢尾普遍采用的组织培养技术有很多优势。 用激素处理刺激分株的方法是值得推广的技术。 9 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 詈量_ 舅| 昌皇量置| 皇_ _ _ 一i i p-，,lg! i , 鼍量置皇 第二章单次喷施6 - b a 对德国鸢尾根茎芽萌发的影响 德国鸢尾根茎上的隐芽由前一年花后( 即6 、7 月) 分化形成，并于第二年 春季萌发形成新的侧芽，继而形成新的根状茎阻1 。由于顶端优势，春季根茎上的 休眠芽的萌发可能会受到顶芽的抑制。顶端优势机理的一个重要因素就是内源 生长素和细胞分裂素的相互作用。生长素由茎尖形成并通过极性运输抑制侧芽 的萌发。外源的细胞分裂素类物质能解除顶端优势，对生长素有拮抗作用h “钢。 在园艺学方面，人工合成的细胞分裂素类物质在促进休眠芽的萌发与侧枝的形 成、提高繁殖效率以及提高观赏性状方面的作用已经应用于多种草本、木本、 球根植物以及切花生产中h 3 。4 8 1 。喷施技术能应用于具有不同起始根茎数的母株。 然而，由于顶端优势的强弱至少部分受到由茎尖形成的生长素的控制，多个顶 端生长点的存在可能会影响母株对6 - b a 的反应h 引。本实验首次把这项技术应用 于鸢尾属植物中，探讨能够促进德国鸢尾休眠侧芽萌发的最佳6 - b a 浓度以及具 有不同起始根茎数的母株对6 一b a 喷施的反应，最终建立一套德国鸢尾优良品种 快速廉价繁殖的实用技术体系。 2 1 材料与方法 德国鸢尾l o v e l ya g a i n 的组培苗于2 0 0 3 年春进行缓苗并种于露地。于 2 0 0 4 年3 月2 9 日根据起始根茎数( 每个根茎上具有一个顶芽) 的多少进行均一 性选苗，分成三组：具有一个起始根状茎，具有两个起始根状茎，具有四个起 始根状茎。将三组苗移栽到口径为3 0 c m 的塑料盆中，基质为园土：沙( 体积比 3 ：1 ) ，加入3 0 的o s m o c o t e9 n 1 4 p 一1 9 k m g 卜f e 缓释肥。将各组苗种于 普通加温温室，温度控制在1 0 - 3 0 ，湿度为5 0 - 7 0 。以后每月追施1 的 p e t e r sp r o f e s s i o n a l 速效肥( 5 n - 1i p - 2 6 k ) ，浇水见干见湿，约每周每盆1 l 水。 6 月1 2 日至8 月1 6 曰之间为了控制温度用2 5 的遮荫网进行遮荫。 2 0 0 4 年6 月4 日下午为阴天无风，用g a r d e n a 压力喷雾器( 3 b a r ) 分别对 每组植株进行各个激素浓度的单次叶面喷施，6 - b a 溶液的浓度分别为o m g l ，5 0 0m g l ，2 0 0 0 m g l ，3 0 0 0m g l ，5 0 0 0m g l ，并加入0 2 的吐温2 0 作为 表面活性剂咖1 。每个喷施处理对鸢尾叶片各个方向进行均匀喷施直至流下，平 均喷施量为3 0 m l 株。根据随机区组设计进行编号，共十五个处理，每个处理设 1 0 第二章单次喷施6 一b a 对德国鸢尾根茎芽萌发的影响 1 0 个重复。 喷施两天后，统计每株植物的平均叶面积( 扇形叶片的高度水宽度) 以及平 均叶片数。方差分析表明各个处理间的植株无显著差异，一致性较好。在喷施 后的第3 0 天、6 0 天、9 0 天、1 2 0 天、1 5 0 天以及次年二月初分别统计根茎上萌 发的侧芽或新的根状茎数目、母株的叶面积和叶片数变化、总叶面积以及总叶 片数变化。用s p s s 软件的g e n e r a ll i n e a rm o d e l 分析6 - b a 浓度与起始根茎数 的交互作用。用o n e - w a ya n o v a 分别检验6 一b a 浓度与起始根茎数作用的显著性， 并用邓肯氏新复极差法进行多重比较。 2 2 结果与讨论 2 ，2 。16 - b a 对侧芽萌发的影响 表16 - b a 处理3 0 天和6 0 天后的德国鸢尾的侧芽数目 t a b l e1o f f s e tc o u n to fzg e r m a n i c as t o c kp l a n t st r e a t e dw i t h6 一b aa t3 0 d a ta n d 6 0 d a t 舞芽鼗丑0 f f s e tc o u n t s 3 0 d a t 2 6 0 0 a t _ _ _ 一_ _ - 起始根茎蠡i n i t i a l r b i z o n ea - b e r 24 平均o v e r a l l a v e r a g e 平均o v e r a l l a v e r a g e 00 0a ，0 1b a0 0b003bo 0a00 c00b000b 501b02 b00b010b0 2a01c00b o 1 0b z oo 3a03ba0 0b020bo - 3a 0 3b c 0 0b a0 2 0b 3 0 0 00 4a07a b 0 7aa0 6 0a0 4a 0 8a b 0 7a063a 5 o0 3a 1 0a06a o 6 3a0 3a 1 0a06aa0 6 3a 王望! ：g ： ：；銎： ：兰：2 ：蜇：一! ：一! ：蝥： ! ：竺：! ：；ii ：；： z y “o a t ”表示处理后的天数。d a t = d a y sa f t e rt r e a t m e n t 小写字母和大写字母分别表示不同浓度间和起始根茎数间邓肯氏新复极差测验达5 显著 水平。v a l u e sf o l l o w e db yd i f f e r e n tl o w e r c a s el e t t e r s ( w i t h i nc o l u m n s ) o ru p p e r c a s e l e t t e r s ( w i t h i nr o w s ) a r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n ta tp o 0 5b yd u n c a n sm u l t i p l e r a n g et e s t 从表1 可看出，6 一b a 对休眠芽萌发的促进作用在3 0 天之内即表现出来。对 于具有2 个和4 个起始根茎的植株，随着6 一b a 浓度的增加，萌发的休眠芽数目 呈线性地增长。对于具有2 个起始根茎的植株，5 0 0 0m g l 的处理比对照的新生 根状茎数目增加了9 倍。对于具有4 个起始根茎的植株，这种增加表现得更明 l l 德国鸢尾快速分株繁殖的研究 _ - _ _ _ _ 量量_ _ 寡曼量量暑置置皇皇_ 置鼍詈鲁量| 置| _ _ _ 置皇皇鼍詈詈鼍詈皇詈鲁p , i _ i 一 显。这些侧芽来自前一年在根茎上形成的隐芽，在6 - b a 的刺激下萌发为侧芽并 形成新的根茎。与对照相比，3 0 0 0m g l 和5 0 0 0m g l 的6 一b a 对休眠芽萌发的 促进作用很显著，但两者之间无显著差异。然而6 - b a 对只有1 个起始根茎的植 株休眠芽萌发的促进作用并不显著，其中一个影响因素可能是其较小的叶面积 吸收的6 - b a 的量较少，另一个更重要的因素可能是营养状况：根茎作为一个贮 藏器官，具有一个起始根茎的植株的根状茎体积明显小于其它两者。不同浓度 的6 - b a 对休眠芽萌发的促进作用与前人的研究一致。对于玉簪以及一些木本植 物，高浓度的6 一b a 对侧芽萌发的促进作用更明显组吼配1 。 表26 - b a 处理9 0 天和1 2 0 天后的德国鸢尾的侧芽数目 t a b l e2o f f s e tc o u n to f 三g e r m a m c as t o c kp l a n t st r e a t e dw i t h6 一b aa t9 0 d a ta n d 1 2 0 d a t 9 0 d a t 21 2 0 d a t 冬始根茎敦i n i t i s ll24 平均o v e r a l l 124 平均o 8 。8 l l r h i z o m en u m b e r a v e r a g ea v e r a g e b ar a t e ( p p m ) 0 0 08ro 0ca0 0b0。00bl 。lb b2 7e b3 4ah2 。4 0a 5 o 2a01b c o 0b010b1 6a b 2 3a 3 。1aa 2 3 3a 2 0 0 00 3ea0 2b c 0 0b017b1 5a bb3 4a 2 7a 柚2 5 3a 3 0 0 00 7a07a b 0 7aa 0 7 0a2 4aa2 8aa3 1a 2 7 7a 5 o0 5a 1 0aa0 6aa0 7 0a1 3a ba2 3a 2 2aal ，9 3a 平均o v e r a l la v e r a g e 034040026033i 5 8 b2 7 2 9 2 3 9 “d a t ”表示处理后的天数。d a t = d a y sa f t e rt r e a t m e n t 小写字母和大写字母分别表示不同浓度间和起始根茎数间邓肯氏新复极差测验达5 显著 水平。v a l u e sf o l l o w e db yd i f f e r e n tl o w e r c a s el e t t e r s ( w i t h i