營林型月季栽培技術(shù)

營林型月季栽培技術(shù)

0生物組織培養(yǎng)技術(shù)玫瑰是中國四大著名花之一，被稱為“花卉皇后”，具有很高的觀賞價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。月季具有花色多、花期長、枝葉繁茂、抗寒、抗旱、適應(yīng)性強(qiáng)、管理容易等特點(diǎn),是園林綠化和鮮花市場上十分重要的材料,商業(yè)價(jià)值較高。目前世界各地栽培的月季,大多以中國月季為親本,經(jīng)長期不斷地選育和反復(fù)雜交而成,部分雜交后代存在觀賞價(jià)值高,但種子萌發(fā)率低的現(xiàn)象。有性雜交育種和芽變選種也是月季較為常用的育種方法,但因月季基因組的復(fù)雜性和遠(yuǎn)緣雜交的不親和性,加大了雜交育種的難度,而使組織培養(yǎng)成為月季較為有效的育種手段。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是花卉新品種培育的一種必不可少的手段,用組織培養(yǎng)方法可大大提高部分茶香和藤本月季的繁殖速度,且植株根系發(fā)達(dá)、生長健壯、苗木整齊,是批量繁殖生產(chǎn)月季商品苗的一種重要途徑。一方面,組織培養(yǎng)可有效地保持母株的優(yōu)良性狀;而另一方面,在組織培養(yǎng)過程中常常伴隨著體細(xì)胞無性系變異,這種變異遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然突變頻率,對植物品種改良和選育新品種具有重要意義。1玫瑰育種研究1.17年至1979年的雜交育種月季育種和品種演化基本過程:第一個(gè)時(shí)期是種間雜交是自然發(fā)生的過程,新品種的產(chǎn)生只來源于自然授粉。利用雜交遺傳規(guī)律,育種學(xué)家開始從質(zhì)量遺傳的角度來考慮月季育種;第二個(gè)時(shí)期開始于定向育種技術(shù)的應(yīng)用;第三個(gè)時(shí)期是1967年至今,1967年英國人Hill以藤本雜種茶香月季為試驗(yàn)材料。成功地從愈傷組織中誘導(dǎo)出體胚,是生物技術(shù)真正應(yīng)用到月季育種中的標(biāo)志。此時(shí)期的關(guān)鍵是引入有利于改變內(nèi)在品質(zhì)的基因。月季的雜交育種有2種方式,即傳統(tǒng)的品種間雜交和種間或變種間進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交。隨著科學(xué)的發(fā)展人們對月季育種提出了新的更高的要求,由原來的以品種外在特征為主轉(zhuǎn)變到更加注重其內(nèi)在品質(zhì),如抗病蟲害、抗旱、抗寒、耐熱性的提高等,這些是品種間雜交難以解決的。近年來隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展,生物技術(shù)作為月季育種的新方法已經(jīng)起步,在花色、抗病、鮮切花保鮮等領(lǐng)域的育種上取得一些進(jìn)展。1.2抗黑斑病基因的研究在國外,自17—18世紀(jì)月季傳入英、法后,歐洲人才迅速用之作為雜交育種的重要親本。他們用中國月季、薔薇與歐洲原有的薔薇雜交并多次回交,最終創(chuàng)造出許多優(yōu)秀的月季新類型,新品種、是世界雜交育種史上兩大奇跡之一。現(xiàn)在已經(jīng)培育出2萬多個(gè)園藝品種,遍布世界各地。國外月季育種研究較為深入,尤其是法國、德國、西班牙、美國、加拿大、英國、以色列、墨西哥等國家。德國栽培植物育種研究聯(lián)合中心、觀賞植物育種研究所(IOPB)是著名的月季研究中心,以Debener博士為主的實(shí)驗(yàn)室在過去的10多年間開展了大量的有關(guān)月季薔薇類植物的遺傳育種方面的研究工作,主要包括月季重要性狀的遺傳研究和分子標(biāo)記分析等,成功構(gòu)建了玫瑰的細(xì)菌人工染色體(BAC)文庫。而且篩選出了28種對黑斑病有高抗性的基因型,同時(shí)繪制出抗黑斑病基因的精細(xì)物理圖譜。目前進(jìn)行中的8個(gè)研究項(xiàng)目主要集中在以下幾個(gè)方面:薔薇野生種重要基因的分離;通過轉(zhuǎn)基因、原生質(zhì)培養(yǎng)等技術(shù)培育抗真菌、霉菌病害新品種;野薔薇抗黑斑病基因的遺傳和分子描述及作為抗黑斑病育種資源的評價(jià)等。法國的InstitutMeditetTaneend_EcologieetdePaJeoeIogie(IMEP),以Gudin教授為主的月季育種組在月季育種方面開展大量的研究,進(jìn)行了雜交關(guān)鍵技術(shù)的研究,包括各種條件下花粉的育性、花粉和柱頭的不親和性、月季雜交種種子的處理及萌發(fā)的合適條件等,并開展了月季胚培養(yǎng)的研究工作。美國Clemson大學(xué)的Ballard等構(gòu)建了較好的月季連鎖圖譜,而且對月季四季開花基因開展了研究。新中國成立后,中國園藝工作者開始在月季資源收集、保護(hù)、育種等方面做出很大的努力并取得了階段性的成績,為干旱寒冷地區(qū)選育了露地栽培的月季新品種。中國農(nóng)科院培育出抗寒、抗旱性均強(qiáng),連續(xù)開花性好的野生種彎刺薔薇、疏花薔薇等參與現(xiàn)代月季雜交,培育出了耐低溫、抗病性強(qiáng)、生長健壯的優(yōu)良品種。河南焦作市培育的白色無刺品種‘摯友’可與德國法蘭克福培育的無刺紅玫瑰相媲美。新疆石河子地區(qū)園林科研所用高度耐寒的寬刺薔薇、彎刺薔薇與130個(gè)優(yōu)良的現(xiàn)代月季品種雜交,選育出能在-32℃低溫下自然露地越冬、一年三季開花的月季新品系。北京林業(yè)大學(xué)張啟翔教授等近年來開展了月季抗黑斑病轉(zhuǎn)基因育種研究;趙梁軍等用中國的荷花薔薇與無刺薔薇等進(jìn)行雜交有望選育出新的優(yōu)良品種;劉青林博士開展了月季切花衰老相關(guān)基因遺傳分析、遺傳轉(zhuǎn)化及育種研究;中國科學(xué)院華南植物研究所李美茹等綜述了月季的組織培養(yǎng)和基因轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展,并開展了有關(guān)的花色育種研究;北京市園林科學(xué)研究所勇偉等進(jìn)行了大量的雜交育種研究并和中國科學(xué)院遺傳研究所合作進(jìn)行了月季種質(zhì)的鑒定和多樣性分析;北京植物園搜集了大量的野生種、古老品種和現(xiàn)代品種并開始了雜交育種工作;江蘇省農(nóng)科院的王國良收集了大量品種及各品種的相應(yīng)變種,借助遺傳標(biāo)記進(jìn)行特異性位點(diǎn)的分析研究?，F(xiàn)在還有很多薔薇屬種質(zhì)資源迄今尚未在國內(nèi)外應(yīng)用于月季育種,大量的基因資源還沒有(或很少)得到開發(fā)利用,如將這些各具特色的遺傳資源應(yīng)用于現(xiàn)代月季的育種,必將在培育月季新品種方面產(chǎn)生新的突破。1.3“玫瑰”與“月季”的形態(tài)特征不同月季是中國的專用名詞,在國外薔薇屬花卉植物通稱“rose”,譯成漢語為“玫瑰”。而在中國,根據(jù)刺、葉、花等形態(tài)特征,將國外所謂的“玫瑰”又細(xì)分為“玫瑰”、“薔薇”和“月季”3大類。而月季又依據(jù)其花形、葉形、莖干直立性等形態(tài)特征,再細(xì)分為大花茶香月季(HybridTeaRoses)、豐花月季(FloribundaRoses)、藤本月季(Climbingroses)、地被月季(ShrubRoses)和微形月季(MiniatureRoses)等。通過若干年的不斷努力,人們已培育出的月季品種2萬多個(gè)。2組培再生系統(tǒng)組織培養(yǎng)技術(shù)具有可人工控制生長條件,不受地區(qū)、季節(jié)和災(zāi)害性氣候等自然條件的限制,繁殖速度快,可全年連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在組織培養(yǎng)過程中常常伴隨著體細(xì)胞無性系變異,對植物品種改良和選育新品種具有重要的意義。為了進(jìn)行基因轉(zhuǎn)化、突變育種、快速繁殖和品種保存,必須建立植株的再生系統(tǒng)。1967年Hill首次報(bào)道月季的組培再生器官研究,隨后又有多篇論文報(bào)道:在‘Soraya’、‘Baccara’等品種上實(shí)現(xiàn)了通過體細(xì)胞胚狀體發(fā)生和器官發(fā)生途徑再生完整植株直至開花。劉會超等從影響植株快繁、愈傷誘導(dǎo)、體細(xì)胞胚狀體和器官發(fā)生、植株再生等方面闡述月季的組織培養(yǎng)研究進(jìn)展。2.1通過腋芽發(fā)芽路徑建立月植物群落體系2.1.1外植體培養(yǎng)周期對芽增殖的影響(1)外植體取材部位。月季的腋芽萌發(fā)受多種因子的影響,主要與供試材料的基因型有關(guān),同時(shí)還與外植體的取材部位有關(guān)。將切花月季的枝條均勻地分成7段(含腋芽)進(jìn)行培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)頂部和基部的芽萌發(fā)生長較慢,需11~13天,而中部的芽萌發(fā)較快,僅需5天;以豐花月季品種的側(cè)芽,微型月季品種和地被月季品種的頂芽為外植體,則每個(gè)培養(yǎng)周期其平均芽的增殖數(shù)分別為5.1,3.1,1.3,2.5。(2)培養(yǎng)基。適宜的激素種類和濃度配比是月季腋芽萌發(fā)和叢生芽增殖的關(guān)鍵。苯脲型細(xì)胞分裂素(CPPU)有助于提高月季品種的芽增殖系數(shù),且能克服IBA對芽生長的阻礙作用;細(xì)胞分裂素可有效誘導(dǎo)芽的萌發(fā)生長,且與一定濃度生長素適當(dāng)配比,可有效提高芽的增殖倍數(shù);加入低濃度的GA3能進(jìn)一步改善芽的增殖,95%的外植體能產(chǎn)生7個(gè)以上的小芽。蔗糖、Fe-EDDHA對某些月季腋芽的萌發(fā)和叢生芽的增殖也起著非常重要的影響。月季培養(yǎng)基中添加蔗糖有增加芽數(shù)量的作用;Fe-EDDHA代替Fe-EDTA能提高月季叢生芽葉綠素的含量,減少萎黃病的發(fā)生,從而促進(jìn)芽體的生長。Kapchina等認(rèn)為細(xì)胞分裂素CPPU有助于提高月季品種芽增殖系數(shù),且能克服IBA對芽生長的阻礙作用。Bredmose等發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂素可有效誘導(dǎo)芽的萌發(fā)生長,且其與一定濃度的生長素適當(dāng)配比,可有效提高芽的增殖倍數(shù)。(3)外植體處理。Hal等對誘導(dǎo)24h的離體芽尖實(shí)行冷藏處理,發(fā)現(xiàn)其能有效提高芽的再生率。2.1.2誘導(dǎo)根的形成(1)培養(yǎng)基。月季嫩芽長到一定程度時(shí),將其接種到生根培養(yǎng)基上,在切花月季的生根培養(yǎng)基中添加IAA、IBA和NAA均可有效誘導(dǎo)根的形成,其結(jié)果說明低鹽分的培養(yǎng)基和低濃度的生長素有利于誘導(dǎo)根的形成。(2)培養(yǎng)條件。一定強(qiáng)度的光照能增強(qiáng)生根階段月季小植株的光合作用,對光化學(xué)過程也沒有影響,但當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí),則會造成光抑制,影響植物的生長。液體培養(yǎng)能有效提高香水月季品種的生長和發(fā)育,對其生根率有顯著效果。2.2采用器官移植法建立每月集體培訓(xùn)體系2.2.1-ba和naa對愈傷組織誘導(dǎo)率的影響適宜的激素種類和濃度配比是誘導(dǎo)月季不定芽再生的關(guān)鍵。以月季的葉片為外植體,通過直接器官發(fā)生途徑建立月季植株再生體系。劉軍等研究發(fā)現(xiàn),添加了生長素2,4-D的培養(yǎng)基比只有6-BA和NAA2種激素的組合的其葉片愈傷組織誘導(dǎo)率要高,并且愈傷組織也比后者的大。2,4-D與細(xì)胞分裂素6-BA共同作用的效果明顯好于單獨(dú)使用的效果。在添加6-BA和NAA、2,4-D的MS培養(yǎng)基上,外植體葉在接種的7~12天后,在近軸面的葉柄和中脈處產(chǎn)生愈傷,愈傷組織誘導(dǎo)頻率高達(dá)92%。馬純艷等比較培養(yǎng)基的成分時(shí)發(fā)現(xiàn),加了水解乳蛋白的培養(yǎng)基比沒有添加此物質(zhì)的培養(yǎng)基,保持活性時(shí)間后者的長,愈傷組織比較大,且誘導(dǎo)率高。2.2.2bap、naa、bap對難以誘導(dǎo)奏長物物質(zhì)誘導(dǎo)中不夠的培養(yǎng)基和培養(yǎng)基對兒童地質(zhì)異常的人工林生物誘導(dǎo)中中方兩種培養(yǎng)基的支持以月季離體葉、根和愈傷組織為外植體誘導(dǎo)不定芽,結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加適當(dāng)濃度的BAP和NAA的培養(yǎng)基均能誘導(dǎo)不定芽發(fā)生,但隨著繼代次數(shù)的增加,不定芽發(fā)生能力降低,且繼代12周后,終止產(chǎn)生不定芽。林婭等研究發(fā)現(xiàn),月季不同品種之間愈傷組織誘導(dǎo)率和誘導(dǎo)數(shù)量差異顯著。2.2.3暗培養(yǎng)對過程中不斷發(fā)揮作用的影響以雜交月季的離體葉為外植體,通過間接器官發(fā)生途徑誘導(dǎo)不定芽,結(jié)果發(fā)現(xiàn)X射線的照射對不定芽的發(fā)生有明顯的抑制作用;一定時(shí)間的暗培養(yǎng)對某些月季品種不定芽的發(fā)生有顯著的促進(jìn)作用。張常青等在葉柄再生芽的誘導(dǎo)中發(fā)現(xiàn),經(jīng)一定黑暗條件的誘導(dǎo)培養(yǎng)和光周期再生培養(yǎng),不定芽再生可以同時(shí)通過愈傷組織發(fā)生和器官直接發(fā)生得到。在植物組織培養(yǎng)中,外植體愈傷組織的形成與外源激素的作用密不可分,多種激素的綜合使用時(shí),其組合比例、濃度是組培成功最基本的條件。2.3通過建立月經(jīng)期間的胚胎培養(yǎng)體系，有必要建立山羊群培體系2.3.1-ba和甲基月桂酸酯對愈傷組織分離的影響研究發(fā)現(xiàn),適宜的激素種類和濃度配比是誘導(dǎo)月季愈傷組織形成及體細(xì)胞胚胎發(fā)生的關(guān)鍵。誘導(dǎo)愈傷組織的激素有6-BA、NAA、2,4-D、ZT等。愈傷組織誘導(dǎo)過程中,單獨(dú)使用細(xì)胞分裂素,不易形成愈傷組織,加入NAA或2,4-D易形成愈傷組織。單獨(dú)使用2,4-D時(shí),濃度太大,愈傷組織發(fā)生率下降。若在2,4-D中添加低濃度的6-BA有利于愈傷組織的誘導(dǎo),但6-BA濃度過高,則抑制愈傷組織的形成。細(xì)胞分裂素/生長素比值高,有利于愈傷組織分化體細(xì)胞胚,比值低有利于保持脆的體細(xì)胞基因型組織,但細(xì)胞分裂素用量太高,易引起愈傷組織的褐化。研究發(fā)現(xiàn)甲基月桂酸酯和6-BA能夠促進(jìn)雜交月季品種體細(xì)胞胚不定芽的發(fā)生。通過控制不同種類和濃度的外源植物生長調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)月季栽培種的體細(xì)胞胚胎發(fā)生,結(jié)果發(fā)現(xiàn)胚性愈傷的形成率不同。2.3.2冷藏體胚的生長外植體處理對植物體細(xì)胞胚胎的誘導(dǎo)也有不同的影響。低溫冷藏對植物葉片胚性愈傷形成及其乙烯散發(fā)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),4℃冷藏的葉片更有利于體胚的形成,且減少了乙烯的散發(fā)。試驗(yàn)將葉片從4℃低溫轉(zhuǎn)移至21℃的培養(yǎng)條件下,30min內(nèi)即伴隨有乙烯散發(fā)的增多,但20M或40M的乙烯生物合成抑制劑氨基氧乙酸(AOA)雖減少了乙烯的散發(fā),但并不刺激體胚的生成,表明低溫對體胚生物合成的刺激很可能通過影響其他影響因子而并非乙烯生物合成最終導(dǎo)致體細(xì)胞胚的生成。3對材料的生長和生物學(xué)研究盡管月季再生體系的建立和遺傳轉(zhuǎn)化的研究在國外有不少報(bào)道,國內(nèi)外在月季組培方面也取得了一定進(jìn)展,但由于月季不同品種在愈傷誘導(dǎo)、胚狀體及芽器官等發(fā)生方面差異很大,且明顯受基因型的控制,體細(xì)胞胚植株再生率和遺傳轉(zhuǎn)化率都很低,只有少數(shù)品種能獲得相對高頻率的再生植株。月季繼代增殖系數(shù)低同樣一直是困擾月季繁殖的主要問題。月季原產(chǎn)中國,且擁有許多優(yōu)良種質(zhì)資源和基因資源,通過建立月季再生體系,利用遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行月季遺傳改良。因此,以后的研究重點(diǎn)