马占相思、大叶相思花枝水培初探

张如平,曾炳山,黄烈健

(中国林业科学研究院热带林业研究所,广州 510520)

相思树(Acacia confusemerr.)为常绿乔木,属豆科含羞草亚科金合欢属,抗风性较差,华南地区台风频发,对其生长极为不利,选育速生抗风的相思树新品种具有重要意义。 马大杂种相思(Acacia mangium×A.auriculiformis)由于具有其双亲(马占相思速生和大叶相思抗风)的优良特性[1-3],是一种具有极大发展潜力的新树种。 由于马占相思和大叶相思树体高大,野外开展人工杂交控制授粉十分困难,严重影响相思树优良杂种的选育研究。 室内进行花枝离体培养,可有效解决控制授粉的难题。

切枝水培已成功应用于杨树的杂交育种研究[4-6]。 赵蓬晖等[7]建立了提高白榆离体花枝结果品质的培养技术。 黎勇等[8]发现吊兰、吉祥草、袖珍椰子在其各自最适宜生长的营养液范围内,含有Fe 螯合态的营养液较利于生长。 肖波等[9]建立了彩叶凤梨、小叶榕和天竺葵的花枝培养技术。 可见,不同植物的花枝培养条件不同,应根据研究对象建立其相应的培养技术,以满足开展室内控制授粉等相关研究的需要。

目前,关于相思类树种的花枝离体培养研究未见报道。 本试验拟通过对马占相思和大叶相思花枝进行离体培养研究,获得最适宜的培养条件,以期为今后开展相思树杂交控制授粉工作奠定基础,进而促进相思树种的杂交选育研究。

1 材料与方法

1.1 供试材料

于开花盛期(马占相思2019 年9—11 月,大叶相思2019 年8—12 月),在相思树基地的种子园采集即将开花的马占相思和大叶相思健壮的枝条,用装水的桶带回室内用于离体培养试验。

1.2 试验方法

1.2.1 花枝处理筛选

试验于2019 年8 月24 日—10 月9 日进行,大叶相思和马占相思叶片留取分别为5 片、10 片、15 片(马占相思每片叶均修剪掉2∕3 叶);花枝大小分为大枝(直径1.3—1.5 cm,长40—55 cm)和小枝(直径0.7—1.0 cm,长35—45 cm);培养液分为添加常用的水培营养物质——磷酸二氢钾(1 g∕L)的营养液和清水2 种,均为5 L。 采用室内培养,隔一星期更换1 次培养液,每两周从基部短截15—20 mm 枝干。 试验根据叶片数、花枝大小、营养液添加与否设置不同处理(表1),每处理3 个花枝,3 次重复,取平均值进行分析。 另外,在同一棵树上标记3—5 个花枝作为对照(CK)。 每天观察拍照,并调查开花、落花情况。开花率=开花数∕所有花穗上的花总数×100%;落花率=落花数∕所有花穗上的花总数×100%。

表1 不同花枝处理Table 1 Description of different flower branch treatments

1.2.2 培养液添加磷酸二氢钾浓度筛选

在花枝处理筛选最佳结果的基础上,于2019 年11 月20 日—12 月16 日开展营养液磷酸二氢钾浓度梯度筛选试验。 马占相思和大叶相思均分别设置添加1 g∕L、2 g∕L、3 g∕L、4 g∕L 磷酸二氢钾4 个处理,每天观察拍照,调查每个花枝的开花、落花情况并记录。 每处理3 个花枝,3 次重复,取平均值进行分析。 开花率和落花率的计算同1.2.1。

2 结果与分析

2.1 花枝处理

观察发现:马占相思的花枝在清水培养液中均在2—4 d 内死亡,在磷酸二氢钾营养液中可以存活10—11 d。 因此,只对添加磷酸二氢钾营养液处理的花枝开花情况与室外进行对比。

由图1 可见,马占相思开花率在第4 天达到最大并趋于稳定;小枝条、15 片叶的处理开花率最低,其次为大枝条、15 片叶的处理;其余4 个处理与对照的开花率基本相同。 落花率在第7—8 天达到最大并趋于稳定;小枝条、5 片叶处理的落花率最低,其次为小枝条、10 片叶的处理;大枝条、15 片叶和10 片叶在第9 天开始出现轻度萎蔫,第11 天死亡;其余处理均在第8 天开始出现轻度枯萎,生长时间为10 d。

图1 马占相思不同花枝处理的开花情况Fig.1 Flowering of A.mangium of different flower branch treatments

综合开花、落花及生长时间情况,马占相思离体花枝培养为小枝条、5 片叶、加营养液的处理最好,其次为大枝条、10 片叶、加营养液和小枝条、10 片叶、加营养液的处理。

大叶相思花枝在清水培养液中以及15 片叶的处理均在3—5 d 内死亡,不能满足相思树授粉试验的基本需求,其他处理在磷酸二氢钾营养液中可以存活11—12 d。 由图2 可见,大叶相思开花率在第4 天达到最大并趋于稳定,并均十分接近100%;落花率在第7—8 天达到最大并趋于稳定,大枝条、5 片叶的处理落花率最低,其次为小枝条、10 片叶和大枝条、10 片叶处理。

图2 大叶相思不同花枝处理的开花情况Fig.2 Flowering of A.auriculiformis of different flower branch treatments

综合开花、落花及生长时间情况,大叶相思离体花枝培养大枝条、5 片叶、加营养液的处理最好,其次为小枝条、10 片叶、加营养液和大枝条、10 片叶、加营养液的处理。

2.2 培养液添加磷酸二氢钾浓度筛选

以最佳花枝处理(大枝条、5 片叶)进行马占相思花枝适宜培养液磷酸二氢钾添加浓度筛选。 由图3可见,马占相思花枝的开花率在第4—5 天达到最大并趋于稳定,均接近100%;落花率在第15—17 天达到最大并趋于稳定,其中营养液中添加3 g∕L 的磷酸二氢钾处理落花率最小。 综合开花和落花情况,添加3 g∕L 磷酸二氢钾营养液为马占相思最适宜处理。

图3 不同浓度磷酸二氢钾营养液处理对马占相思花枝开花的影响Fig.3 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.mangium

以最佳花枝处理(小枝条、5 片叶)进行大叶相思花枝适宜培养液磷酸二氢钾添加浓度筛选。 由图4可见,大叶相思花枝的开花率在第4—5 天达到最大并趋于稳定,除4 g∕L 和3 g∕L 磷酸二氢钾营养液处理外,其他处理的开花率均接近100%,4 g∕L 处理开花率最小;落花率在第7—9 天达到最大并趋于稳定,其中对照的落花率最大,而1 g∕L 处理的落花率最小,其次为4 g∕L 处理。 综合开花和落花情况,添加1 g∕L磷酸二氢钾营养液为大叶相思最适宜处理。

图4 不同浓度磷酸二氢钾营养液处理对大叶相思花枝开花的影响Fig.4 Effects of nutrient solution with different KH2PO4 concentration on flowering of A.auriculiformis

3 讨论

相思树树体高大,存在自交不亲和现象[10],花朵极小,去雄等操作极其困难,且野外条件复杂多变,很难提高杂交成功率。 室内花枝离体培养,在一定程度上为人工控制授粉提供了一定便利[11]。 建立适宜的相思花枝离体培养技术,对授粉后花朵采样以及进行其他方面研究具有重要意义。

不同的花枝处理、营养液浓度均会影响花朵的开放、凋落和生长,因此,筛选出适宜的培养条件,是保证相思树室内杂交授粉成功的重要前提。 每种植物对不同的营养元素有其特定的需求,只有在合适的条件下,植物才能生长良好[12-14]。 本研究表明:不同浓度磷酸二氢钾营养液处理的落花率存在一定差异;除对照外,马占相思落花率最大的为3 g∕L 磷酸二氢钾营养液处理,1 g∕L 处理落花率最小,说明不同培养条件对花枝生长有不同程度的影响,这与赵蓬晖等[7]、肖波等[9]、陈永华等[11]的研究结果一致。 不同植物,其适宜的营养液浓度也有所不同[15-16]。 本研究表明:马占相思在1 g∕L 磷酸二氢钾营养液条件下培养较为适宜,而大叶相思在3 g∕L 处理条件下培养为宜。 因此,对于不同种植物需要筛选其最适浓度,以保证花枝的离体培养获得成功。

研究还发现,大叶相思和马占相思在水培4—5 d 后,开花率达到最大,这与前期关于马占相思[17]和大叶相思[18]开花生物学相关研究结果一致。 且从生长时间来看,大叶相思最长为12 d,马占相思可达21 d,此时已肉眼可见果荚,但离种子成熟仍有很长一段时间。 在今后的研究中,应尽量延长生长时间,以达到水培可收获种子。