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苦苣苔科植物的快速繁殖、离体保存及耐阴性研究

汤正辉

   苦苣苔科(Gesneriaceae)植物种类繁多,除少数种类外,主要生长于热带地区。苦苣苔科是较大的科,全世界约150属,3700余种。其中有上百种美丽的观赏品种。该科植物多具有披满绒毛的叶片,整株植物外形多为莲座状,具有颜色鲜艳的管状或铃状花。各种苦苣苔常具有独特的开花习性。 现今在墨西哥、西印度群岛以及中、南美洲等地区具有丰富的苦苣苔资源。许多重要的热带美洲苦苣苔种类,如大岩桐(Sinningias)、可伦花(Columneas)、喜荫花(Episcias)等均生长在这里。非洲的苦苣苔科植物资源并不丰富,但在东非的一小块区域却是各种艳丽的Saintpaulia的原产地,这种苦苣苔又称为“非洲紫罗兰”(African Violet),现已成为西方国家室内观赏花卉的重要品种。 一、许多珍贵的苦苣苔科植物生长在亚洲,其中有芒毛苣苔、唇柱苣苔、半蒴苣苔和台闽苣苔等。中国有58属(其中27属375种特产我国),463种,均属苦苣苔亚科。人类活动使某一物种的中心分布区遭受破坏,只遗留下少数边缘分布区的种群,这些种群就处于“致危生境”中。我国很多苦苣苔种类为珍稀濒危物种,值得研究保护,许多品种可筛选开发成为观赏花卉。 组织培养和快速繁殖是有效保护濒危物种的手段之一。以烟叶唇柱苣苔(C.heterotricha)、弄岗唇柱苣苔(C.longgangensis)和半蒴苣苔(H.subcapitata)为主要实验材料,运用组织培养的方法,对苦苣苔植物的快速繁殖过程进行探讨。于盛夏采取植物嫩叶为外植体离体培养能得到最好的效果:MS培养基附加BA0.1~3.0mgl~(-1),NAA0.1 mgl~(-1),蔗糖30gl~(-1)材料增殖快。通过本实验证明苦苣苔植物的叶片组织具有较强的再生能力。当生长调节物质,尤其是生长素和细胞分裂素的含量适宜时,某些苦苣苔在3~4个月内可由一片叶子再生1000株以上的小植株。 到目前为止,已成功培养了16种(共24个栽培种)苦苣苔科植物,栽培成活约1500盆(株)。某些种类,如烟叶唇柱苣苔、焰苞唇柱苣苔、菱叶唇柱苣苔、非洲紫罗兰和大岩桐等,已经开花。 二、作者在近五年的研究过程中,在苦苣苔科植物组织培养技术的基础上,深入研究了苦苣苔叶片外植体的离体保存技术,实验结果如下: (1)建立了烟叶唇柱苣苔、焰苞唇柱苣苔、刺齿唇柱苣苔、半蒴苣苔、非洲紫罗兰、大岩桐等20余种苦苣苔一般保存及缓慢生长保存技术体系; (2)对3种苦苣苔的超低温保存技术研究表明:用液氮超低温保存苦苣苔植物叶片外植体是可行的。其超低温保存技术可采用的程序为:外植体诱导→室温自然干燥→冰冻保护剂脱水→液氮保存→基本培养基洗涤→固体培养基再培养。 (3)采用单因子实验设计,对3种苦苣苔叶片外植体玻璃化法超低温保存程序进行筛选、优化,建立了一套使用于烟叶唇柱苣苔、菱叶唇柱苣苔、半蒴苣苔外植体玻璃化法超低温保存程序,即继代培养20d的外植体→室温(22℃~25℃)干燥处理3d→2M甘油+4M蔗糖,室温(22℃~25℃)处理20min→0℃PVS4溶液处理20min→液氮冻存→40℃水浴化冻→1.2M蔗糖+MS基本培养基洗涤→转入MS培养基再培养。 三、苦苣苔科植物许多具有较高的观赏价值,许多是我国特有濒危物种,适宜在阴处生长,但其耐阴性国内外尚未见报道。本文对3种有代表性苦苣苔植物进行遮荫处理,研究光强对光合特性、叶绿素含量、解剖结构以及生物量方面的影响。 通过人为控制光强,对焰苞唇柱苣苔(C.spadiciformis)、非洲紫罗兰(S.ionantha)和弄岗唇柱苣苔(C.longgangensis)在温室内全光照100%、50%、30%、10%条件下的光合特性、叶绿素荧光特性、叶绿素含量、叶片解剖结构以及生长性状进行了研究。结果表明苦苣苔有较低的光补偿点(20μmol·m~(-2)·s~(-1))和光饱和点(600μmol·m~(-2)·s~(-1))。遮荫后的净光合速率明显大于全光下。研究了实际量子效率(Phi PSⅡ)和非光化学淬灭(NPQ)等叶绿素荧光特性的变化规律,研究了苦苣苔对光照强度的适应性。 遮荫对叶绿素含量的影响总体表现为随光强的减弱叶绿素含量增加,而C_a/C_b值降低。与对照相比,遮荫条件下叶面积增大,叶色深绿,叶片厚度以及栅栏组织和海绵组织厚度小,维管束不发达,表现出阴生叶的特点。 植物的光补偿点、饱和点以及叶绿素含量、叶绿素a/b值都是衡量植物耐阴性的重要指标,植物的叶片解剖结构与耐阴性关系紧密。3种苦苣苔的耐阴性从强到弱分别为非洲紫罗兰>焰苞唇柱苣苔>弄岗唇柱苣苔。 本研究为苦苣苔科植物的快速繁殖、离体保存及引种栽培提供理论依据。……   
[关键词]:苦苣苔科;快速繁殖;叶片外植体;离体种质保存;玻璃化法超低温保存;光合特性;叶绿素荧光特性;耐阴性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:四川大学2007年