编辑推荐:
为解决漆树(Rhus coriaria L.)传统繁殖面临的低发芽率、生长缓慢等问题,研究人员开展了利用临时浸没生物反应器系统(TIS)和新型灌木植物培养基(SPM)进行漆树体外微繁殖的研究。结果表明该组合能显著促进芽伸长和生根,对漆树可持续栽培意义重大。
漆树(
Rhus coriaria L.),作为一种兼具药用和芳香价值的灌木,在生态、医药以及经济领域都有着不可忽视的地位。它不仅能为野生动物提供食物和栖息地,其果实富含抗氧化剂,可用于治疗胃肠道疾病和感染,还在烹饪、天然染料生产、皮革鞣制等方面发挥着重要作用。然而,漆树的传统繁殖方式却困难重重。其种子外壳坚硬,即便经过硫酸处理或机械擦伤等催芽手段,发芽率依旧很低且生长缓慢,种苗繁殖同样面临生长慢、成功率低的问题,这使得传统繁殖方法难以满足大规模生产的需求。
在此背景下,东地中海过渡区农业研究所(East Mediterranean Transitional Zone Agricultural Research Institute)的研究人员决心探索新的繁殖途径,以突破漆树繁殖的困境。他们开展了一项开创性的研究,利用临时浸没生物反应器系统(TIS)和新开发的灌木植物培养基(SPM)对漆树进行体外微繁殖。该研究成果发表在《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》期刊上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先,选用来自土耳其东地中海地区的 GN - 61 漆树基因型作为实验材料,通过精心的表面消毒处理后,将外植体接种到 SPM 培养基上。实验设置了半固体培养基和生物反应器系统两种培养条件,对比不同植物生长调节剂(PGRs)组合对漆树生长的影响。实验数据采用方差分析(ANOVA)和主成分分析(PCA)等统计方法进行处理 。
研究结果主要包括以下几个方面:
- 植株形态差异:在不同激素处理下,漆树幼苗呈现出明显的形态差异。生物反应器系统(BIO)组的幼苗在芽结构上生长更为旺盛,芽更长,叶片结构更发达;而半固体培养基(SSM)处理组,尤其是 SSM + BAP 和 SSM + TDZ 处理的幼苗,植株更小更紧凑,芽更短,叶片更少。
- 芽和叶生长特征:不同处理间芽长度差异显著。BIO 中添加 ZEA 和 IAA 的组合芽长最高,达 72.33mm,其次是 BAP 和 IAA 组合(70mm);半固体培养基中 KIN 和 IAA 处理的芽长最高(44.67mm)。叶长度和宽度也受处理显著影响,BIO 中 BAP + IAA 组合叶片最长(26mm)、最宽(7.17mm) 。
- 芽增殖和生根成功率:芽数和生根率在不同处理间变化明显。SSM 对照组芽增殖最多,平均 17.67 个;BIO + IAA 处理生根率最高,达 93.33%,而 SSM + TDZ + IAA 处理生根率最低,甚至没有生根 。
- 生物质积累:不同处理间芽的鲜重和干重差异显著。SSM + TDZ + IAA 处理的鲜重最高(3.97g),干重也最高(0.24g);BIO 处理组的鲜重和干重普遍较低 。
- 处理与生长参数的关系:主成分分析(PCA)显示,PC1 主要与每外植体芽数(NOS)、生根率(RP)、芽长(SL)等正相关,表明 BIO 系统,特别是与 BAP 和 ZEA 结合时,促进这些关键生长参数;PC2 主要受生物质积累影响,SSM + TDZ + IAA 组合与之相关性最强 。
综合研究结果与讨论部分,这项研究意义重大。生物反应器系统搭配 SPM 培养基,在促进漆树芽伸长和生根方面表现卓越,相比半固体培养基优势明显,这得益于生物反应器更好的营养供应和气体交换条件。同时,研究发现不同 PGRs 组合对漆树生长影响各异,为优化繁殖条件提供了依据。该研究为漆树及其他药用植物的大规模繁殖开辟了新道路,未来可进一步探索生物反应器在提高次生代谢产物产量方面的潜力,优化 PGRs 组合,推动可持续农业发展。