十二卷属多肉植物人工种子制备的研究

研究者：山东省烟台市开发区高级中学陈彦羽

指导教师：王会元

【摘要】 该研究目的在于通过开放性组织培养培育胚状体制作人工种子，通过统计发芽率以及发芽后成活率探究以人工种子方式进行百合科十二卷属植物玉露繁殖的可行性，以解决繁殖过程中出现的繁殖周期长等问题。

【关键词】 十二卷属；多肉植物；组织培养；愈伤组织；人工种子

百合目芦荟科十二卷属植物玉露，由于其独特的外观，晶莹的叶色，丰富的种类，近年来市场人气较旺，市场需求日益增加。目前市场上部分突变种玉露的价格已超过千元一棵，然而由于玉露自身的特点，使用传统的繁殖方式成功率低，而常规组织培养等方式周期长，对环境要求高，不利于市场推广且后期栽培有难度。因此寻找新的玉露繁殖方法具有重要的生物学意义和潜在的市场价值，该研究通过开放性组织培养培育胚状体探究制作人工种子的可行性，为部分稀有品种以及突变种玉露的繁育提供了新的方法。

实验思路：通过常规实验方法，进行玉露的组织培养，在进行到胚状体阶段后，从愈伤组织上切下长至心形胚阶段的体陪，接种于诱导培养基中，诱导根原基分化，在生长到根部出现白色突起时，利用海藻酸钙球法进行人工种子的制备。制备结束后，将种子进行萌发和储存测试，通过发芽率、发芽状态和储存时间的比较，探讨十二卷属多肉植物人工种子制备的可行性。

一、材料与方法

（一）材料

选择未开放的玉露花茎，用75%酒精擦拭后，于1/2处剪下，除去未开放花苞。

参考刘与明，陈红刚等同属植物的组织培养，选取如下培养基进行实验。

诱导培养基：MS培养基上添加6 BA0.05mg/L，，蔗糖30g/l，琼脂7.5g/L，p H值5.8，[1]抑菌剂植培灵3.5ml/L

诱导体细胞胚分化的培养基：MS培养基上添加2mg/l NAA，0.5mg/L 6BA，20g/L蔗糖，7.5g/L琼脂[2]p H值7

不定芽预生根培养基：MS培养基上添加1mg/LIAA，20g/L蔗糖和7.5g/L琼脂，p H值7

人工种子萌发培养基：MS培养基上添加20g/L蔗糖，p H值7

（二）外植体的消毒方法

将玉露茎段用流水清洗10min，然后用75%酒精浸泡30s，无菌水洗净后，将茎段放入0.1%升汞溶液中消毒10min，取出，用无菌水冲洗3～5遍，每次2min，切除被毒害部分后接种于诱导培养基，培养条件为避光，温度25～27℃，湿度60%～70%。

（三）愈伤组织的诱导

避光培养4d后，较老茎段颜色发生变化，幼嫩茎段出现弯曲。13d后，断口处出现白色愈伤组织（见图1），继续培养20d，愈伤组织继续生长膨大，表面颜色变深。

图1 培养13d后的玉露茎段

（四）胚状体的培育

接种30d后，将愈伤组织转接于诱导体细胞胚分化培养基上，继续避光培养，转接15d后，出现明显的白色芽状结构，平均长度6mm。转接16d，见光培养，光照时间10h/d（见图2），白色芽变绿并继续生长。转接20d，将丛生芽取出，无菌条件下用手术刀片以及解剖针分割成单独的芽状结构，并接种于生根培养基。

10d后，根部生长3mm左右，将此时的植株取出，用纯净水冲洗3～4遍，洗净残留琼脂备用。

图2 愈伤组织诱导出芽

（五）人工种子的制备

该实验采用海藻酸钙球法，将植物材料与50ml一定浓度的海藻酸钠、2ml/l抑菌剂、蔗糖溶液混合，并用玻璃棒搅匀，用口径为5mm的滴管将含有包裹物的海藻酸钠溶液吸起，滴入100ml的100mmol/l的氯化钙溶液中进行离子交换20min形成半透明且具有一定硬度的人工种子；倒掉氯化钙溶液，用蒸馏水冲洗2遍（见图3）。

图3 正在进行包被的人工种子

二、人工种子的萌发与分析

（一）人工种子的储存

种子制备结束后，将种子储存于干燥，阴凉通风处，观察是否发生变质以及植株死亡。一周后出现死亡个体，但一个月后仍保持约80%存活个体。与其他植物的人工种子储存时间相似。

（二）人工种子的萌发

将人工种子消毒后每组十颗播种于附加20g/l蔗糖的ms培养基和湿润的滤纸上，在适宜的温度下观察植株生长状况。

5d时，胚状体根部生长，15d后，胚状体明显生长，突破包被外壳，20d后， 72%种子萌发。继续置于室温条件下培养（见图4）。

图4 萌发30d的芽

表1 发芽数记录表格

表格分析：通过分析表1中的数据，可以看出人工种子在置于培养基或滤纸上萌发前，应置于75%酒精中消毒并洗净以防止杂菌污染，提升存活概率。对比实验数据，种子消毒滤纸组与种子消毒培养基组萌发率相似，在实际应用中可采取“滤纸+消毒种子”的方式萌发，节约培养基成本和简化步骤。

三、实验分析

本实验在之所以能够缩短育苗的周期，在于改变了传统的育苗方式。玉露的根部会分泌一种酸性物质，降低了培养基的ph值，从而影响植株的生长速率。通过制作人工种子，缩短了植株处于酸性环境中的时间，减弱了外界不利环境对植株的影响，从而使植株达到相比传统方式生长更快的目的。脱离了酸性环境的玉露幼苗，在室温半阴处生长速率相比同样条件下的普通玉露组培移栽苗快约36.3%，从发芽至2cm高可二次移栽共用时35d，相比普通组培苗快了20天。该实验从培育胚状体至移栽幼苗至土壤，培育共持续85d。常规组织培养至可移栽苗，共需要105d以上，且小苗存储、运输条件相比人工种子更加苛刻，长时间的储存易造成叶片腐烂化水，移栽成活率下降。

为验证是酸性物质影响植株生长，在培育出丛芽后，将丛芽分成三组，一组采用常规培养，一组制作人工种子进行萌发实验，一组制作人工种子进行储存实验。常规培养测量培养基p H值，p H值为5.8。人工种子萌发各实验，p H值在6.6～6.9之间。验证了前文玉露根部分泌酸性物质，影响植株生长的结论。

在愈伤组织转接于生根培养基的过程中，极少量小苗切口出现褐化现象。在后续实验中，采用家用陶瓷刀具切割，共切割50个芽，接种后均未出现褐化现象。后续探究，发现褐化现象与刀具并无直接联系，是由于操作时切割后在空气中暴露时间不同引起的。说明实验本身变量的控制需要严格控制，否则将会对实验产生很大的影响。

四、前景展望

本实验使用的是外观普通，价格相对低廉的草玉露，市场价大约40元一棵。而目前市场上的变异品种，数量极少，一片叶片的价格就达到了上百元。可见玉露组织培养所带来的经济效益极佳，而人工种子的应用又使幼苗的储存和运输变得极为便利。通过市场调查，市场上的名贵品种，因为小苗和种子价格较低且可以从头养育乐趣较多，因此占据主要销售份额，而精品的较大植株多为个人收藏，市场流通不多。希望通过该技术，在培育名贵品种，调节园艺市场的供给，为广大多肉植物爱好者提供方法的同时，繁育珍稀物种，保护名优种质资源。

参考文献

[1]刘与明，张淑娟.珍稀多肉植物种质资源组培保存和快速繁殖技术[J].园林科技，2012 （1）：811.

[2]陈红刚，高素芳，杨韬.玉露的组织培养与快速扩繁[J].北方园艺，2011（12）：101102.

[3]丁绍欢，张明生，史梦娜.植物人工种子技术研究进展[J].种子，2011，30（3）：6066.

[4]张小明，鲍根良，叶胜海，等.作物人工种子的研究进展[J].种子，2002（2）：4143.

[5]段益莉.冰灯玉露在内江的栽培与应用研究[J].内江科技，2016，37（4）：131132.