拟南芥栽培关键技术研究

2021-01-08 07:22王连军李艳美宋昌梅
园艺与种苗 2020年12期
关键词:草炭筛子拟南芥

王连军,李艳美,宋昌梅

(1.上海辰山植物园,上海201602;2.黑龙江大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150080)

拟南芥,拉丁名为Arabidopsis thaliala(L.),属于十字花科拟南芥属植物,又称为阿拉伯草、鼠耳芥,在我国山东、内蒙古、甘肃、云南、西藏等省份均有分布,同时在非洲和欧洲也有分布。拟南芥植株矮小,高20~30 cm,生长周期较短,种子多,然而却是科学研究的重要模式植物。

作为重要的模式植物,国内外对其研究报道非常多。将拟南芥的基因转入水稻中表达,可以提高水稻对水分的利用能力[1],也有对拟南芥中生长素基因开展的研究[2-5],目前,国内外关于拟南芥栽培方法有一些报道[6-9],然而,拟南芥的栽培却面临一些问题,比如植株生长特别弱小,花期提前。该文从最基本的拟南芥栽培介质入手,来解决以上问题,可以为拟南芥的栽培提供重要参考价值。

1 材料和方法

1.1 试验材料

采用野生型拟南芥为试验材料。

1.2 试验方法

1.2.1 拟南芥培养。试验采用直接点播法,即先用75%的乙醇将拟南芥种子消毒5 min,再用质量分数为0.5%的次氯酸钠表面消毒,于4℃黑暗条件下放置3 d后,直接点播于不同类型的小型花盆中,并在22℃、光照16 h、黑暗8 h的条件下培养。

1.2.2 传统拟南芥培养介质。传统拟南芥栽培介质即为草炭、蛭石、珍珠岩,按照1∶1∶1的比例配置,配好混匀后即可用于拟南芥的培养。

1.2.3 改进后的拟南芥培养介质。改进后的拟南芥栽培介质:草炭、蛭石、珍珠岩,按照1∶1∶1的比例配置,在混合之前,分别将3种介质过80目的铁筛子,将大颗粒的介质捏碎过筛子,最后不能通过筛子的大颗粒弃用,通过筛子的3种介质再按照1∶1∶1的比例混匀,混匀后即可用于拟南芥的培养。

2 结果与分析

2.1 两种土壤介质的对照

如图1A所示,传统的土壤介质,草炭、蛭石、珍珠岩,按照1∶1∶1的比例配置,配置后颗粒较为粗糙。如图1B所示,3种介质通过80目的筛子后,土壤介质变得非常精细。

2.2 传统土壤介质培养拟南芥

如图1所示,用传统土壤介质培育的拟南芥,幼苗生长很慢,植株非常弱小,而且在植株生长2周左右就开花,这是非常不正常的。这样的植株很难收到种子,即使能收到种子,种子也很少很不饱满,表明拟南芥的生长受到了胁迫。

2.3 改良介质培养拟南芥

如图3所示,用改良后土壤介质培育的拟南芥,拟南芥种子消毒后,播种于改良后的土壤介质中,1周后,种子萌发成2片子叶的幼苗,在颗粒细小的拟南芥培养介质中,幼苗生长迅速。2周后可长出6个叶片以上。幼苗生长非常快,植株生长非常健壮,植株底座较大,3~4周后开始逐步开花,花大果荚多,种子饱满,相比于传统介质培养的拟南芥,效果非常显著。

2.4 多个参数的比较

相同生长环境中,传统介质培养的拟南芥,平均植株高度为8 cm,此时植株开始开花,距离播种的时间为14 d,单个植株的果荚个数很少,平均个数小于8个;而改良后的土壤介质,平均植株高度为20 cm,此时植株开始开花,距离播种的时间为25 d,单个植株的果荚个数非常多,平均个数为23个,如表1所示。

表1 各种参数数值

3 讨论

20世纪90年代,由于拟南芥植株相对较小,种子多,生命周期短,基因组也比较小,便于遗传方面的分析和操作,因此开始被研究者作为首选模式植物,2000年,拟南芥全基因组测序完成,迄今为止,关于拟南芥的国内外学术论文达到5万篇以上。然而拟南芥的生长受多种因素的影响,比如土壤介质、温度、湿度、光照、通风状况等,该文为了探索拟南芥生长的主要影响因素,采取控制变量法,即把土壤介质作为主要因素,同时控制其他因素如湿度、光照、温度等条件不变。从研究结果来看,改良后的土壤介质,拟南芥生长较快,植株健壮,种子饱满,这表明土壤介质是拟南芥生长的重要因素。改进后的土壤介质,可解决拟南芥植株矮小、早开花等培养过程中遇到的问题。

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