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迷迭香非试管快繁及其优势

迷迭香非试管快繁及其优势

迷迭香非试管快繁及其优势

      摘要:迷迭香(Rosmarinus officinalis L.)是一种具有较高开发价值和市场前景的经济作物。通过快繁宝1号处理,运用植物非试管快繁技术进行种苗繁殖,相对与其它技术具有成本低、成苗快速、不受季节限制可实现周年快繁、周年移栽且成活率高等优势。不同浓度的快繁宝1号处理离体材料的效果又有所不同,以200ppm2h处理效果最好。试验证明利用非试管快繁技术完全可以实现迷迭香种苗的工厂化生产。
      关键词:迷迭香,植物非试管快繁,快繁宝1号,优势

一、迷迭香的介绍和用途

      迷迭香为唇形花科Labiatae迷迭香属Rosmarinus之多年生常绿小灌木。学名为Rosmarinus officinalis L.原产于地中海盆地,西班牙西北方及葡萄牙。经济栽培以突尼西亚、法国、西班牙及摩洛哥为主。叶狭长、针状、革质、暗绿色、叶缘反卷。茎方型,由叶腋着生白色小花为总状花序,花长1.2cm。花色有蓝、淡蓝、紫、粉红及白色等,一般在12-4月开花,小花含多量花粉对蜜蜂之吸引力大,所生产之蜂蜜,质量佳。果实为很小的球型坚果,卵圆或倒卵形,种子细小,黄褐色,每克有1,000粒种子。经济栽培的迷迭香品种约有24种之多,依其生长习性,基本上分直立型及匍匐型二种。迷迭香喜好充足日照,干燥,排水良好及略带碱性石灰质土壤(pH6.5-7.0)。迷迭香在8-28℃的温度,年降雨量0.3-2.7公尺及土壤pH4.5-8.7之环境条件下均可生长。
      迷迭香是一种多用途的经济作物,从中可提取抗氧化剂、迷迭香精油和医药中间体。迷迭香是目前公认的具有较高抗氧化作用的一种植物。20世纪60年代末和70年代初先后由德国和日本科学家从迷迭香中分离出具有高效抗氧化能力的成分。中国科学院植物研究所于1981年成功地引种了迷迭香,通过C02超临界萃取法从迷迭香的茎叶中萃取出了芳香油,提取出了食用抗氧化剂(rosemary antioxidant,简称Rao)。迷迭香中的抗氧化成分主要为迷迭香酚、表迷迭香酚,异迷迭香酚、迷迭香酸及黄酮、黄酮苷等成分[1];迷迭香精油则是一种由30多种挥发性成分组成的液态油状物。迷迭香提取物具有高效、无毒的抗氧化效果,可广泛应用于食品、功能食品、香料及调味品和日用 化工等行业中。迷迭香具有防老化、增强心脏和大脑功能。根据临床,迷迭香的花、子,确有活化脑细胞、减轻头痛晕眩、消除胃肠胀气、帮助睡眠、防治掉发之功[2]。 
      在皮肤保养上,主要是作为清洁及美化皮肤的主要成份。迷迭香是很好的收敛剂,有促进血液循环的功用,能改善松垮的皮肤,紧实肌肤,并可消除水肿、充血及肿胀。因此在瘦身的效果亦是相当杰出。其刺激的功能,对头皮失调也很有帮助。能促进头皮毛囊的血液循环,刺激毛发生长,常用可改善秃头、掉发现象。对头皮屑有清洁、杀菌作用。所以迷迭香精油常用于落发及头皮屑的理疗剂。    

      迷迭香全株具有浓烈香气,既有观赏价值,又可美化、香化环境,还能驱逐蚊蝇。浓郁的芳香气味能使人神清气爽,具有提神醒脑、增强记忆力、调节人体情绪的作用。迷迭香香味强烈,将干燥的花叶置于室内,可使空气清香;作泡澡剂使用,可促进血液循环,减轻肌肉疼痛。可驱除害虫,置衣橱可除衣鱼。可制香料、药用,提炼芳香精油,常见于化妆品及香水中。迷迭香花可缀饰甜点,叶可消除鱼、肉腥味及增添料理风味,常被用来搭配肉类烹调独特的浓浓香味,是意大利和法国料理不可或缺的香料。可制成香药油及香药醋[3]。
      迷迭香是一种很有发展潜力,集观赏、食用、保健、绿化、和可深加工的,用途广泛的新品种,具有较高的产业化开发价值和市场前景,对农业产业结构调整和带动农民致富有着广泛而深远的作用。
      迷迭香种子直播发芽率非常低,种子发芽最适温度为15.5℃,播种后14-21天发芽,所以通常以扦插繁殖,也可采用分株,压条繁殖。虽说扦插是非常简单的方法,但成功的要点是必须于适合的季节进行作业,另外还必须选用清洁的土壤。因为使用过一次的旧土,病菌已大量繁殖,无法使香草顺利成长[4]。以上方法不能在短时间内繁殖大量优质的种苗,难以满足市场的需要。植物非试管快繁技术是基于传统扦插育苗和组织培养技术基础上发展起来的一项新技术。他是利用计算机环境控制手段为植物离体材料创造最佳的光温气热营养等条件,让植物的根原基快速表达,促进根系充分发育以完成整个植株的发育过程的技术;同时他又结合了营养液壮苗技术和气雾增殖技术,实现离体材料的快速增殖与多代循环相结合,达到种苗数量几何级倍增的技术[5]。为此我于2007年5月2日运用植物非试管快繁技术对迷迭香进行了快速育苗的研究。
二、实验设计与步骤
1、实验设计:以直立型迷迭香塔斯肯兰‘Tuscan Blue’品种为母本。把制作好的离体材料分别进行快繁宝1号50ppm2h、200ppm2h和2000ppm15s处理,并设空白对照,每种处理为100个材料,两次重复。分区块接种到快繁苗床并写好标签记录接种时间和处理方式以便区分。每天进行观察记录并根据离体材料发育情况进行快繁阶段调整。扦插对照进行ABT1号生根粉50ppm2h、200ppm2h处理,扦插于4×8规格的穴盘中,基质为泥炭和珍珠岩1:1的混合基质。
2、快繁实验步骤
      2.1 实验材料制取   
      2.1.1 取材时间:上午10点前,因植株内源激素动态变化的趋势一般是8~10点前的上午,枝叶内会有更多的内源生长激素存在,更利于生根。特别是夏季高温天气下,中午植株会出现午休现象,植株内的脱落酸会骤然升高,气孔关闭,光合下降,此时如取材快繁,肯定会影响成活[6]。用枝剪取一年生或当年生健壮成熟但未完全木质化的无病虫害迷迭香母本。 
      2.1.2 材料的切制:选择质量好锋利的枝剪,对枝剪用75%的酒精或用电功能酸水杀菌消毒。 切制选取健康枝条之插穗,长度为4到7cm。将下方2cm左右的叶片去除。下切口靠芽0.5cm以内,呈马耳形30~50°以内角度斜剪,切勿伤到芽;上切口平剪。
      2.1.3 注意:剪的过程中切制的时间较长时,应做好保湿措施,母本应定时喷水。在有条件的情况下尽量即取即繁。
      2.2外源物质处理
      2.2.1 药剂配制:为丽水市农科所农业智能化快繁中心研制的快繁宝1号(KFB1),其主要成分为NAA、IBA和多胺等 ,把A包(助溶剂)先溶在500ml的清水中,待A完全溶解后再把B 包溶入其中制成2000ppm的母液,然后稀释到所需浓度,装在处理容器内待用。
      2.2.2 材料处理:把制取好的迷迭香离体材料成捆扎好,放在处理容器内浸泡,以切口部位浸到处理液为好,不宜浸太深 。待浸到所需的时间后,取出离体材料接种。
      2.3 试验环境
      试验地点在丽水市农业科学研究所农业智能化快繁中心快繁试验基地,基地为240平方米的标准钢架塑料大棚,苗床长为14.5m宽为1.2m,苗床先铺鹅卵石再铺15cm厚的珍珠岩,温、光、气、热等用丽水市农科所农业智能化快繁中心和国防科技大学共同研制开发的非试管快繁控制计算机进行智能控制,其它设备有补光系统、加温系统、弥雾系统、营养补充系统和智能叶片等。

      2.4 接种与管理
      2.4.1 苗床整平后用电功能酸水杀菌消毒。消毒时应先用酸水喷洒一次珍珠岩,再把苗床的珍珠岩全部翻过来再喷一次强酸水,如苗床不急用待电功能酸水喷洒后2-3d后让其自然分解,如急用可在喷洒电功能酸水0.5-1h后用电功能碱水中和,才可把离体材料接种到上面。
      2.4.2 打孔接种压实:在整平的珍珠岩苗床上打2-3cm深的小孔,把离体材料接种到孔内,然后把珍珠岩压实,以竖直固定为好,切勿用力过大。接种的密度以叶片不重叠为好,整齐一致。
      2.4.3 计算机设定 :在计算机系统设置菜单上确定苗床的控制区位,然后设定:操作模式、快繁进度、植物特性、光照时间、所需温度等;
      2.4.4 计算机的阶段调控:细胞活化期 (切口细胞开始分化 形成隔离层 ) 愈伤组织期  (形成愈伤组织至根原基突出皮层或形成乳突状时) 生根炼苗期  (第一次根形成到第二次根初发)
      2.4.5 注意:定时检查苗床的喷水情况防止出现喷水故障或死角,至少早晚一次。喷水过多或一直喷水应看智能叶片是否方正是否在水能喷到的地方,主机上的快繁进度是否调错;喷水不足或不喷水应看主机上是否出现待机状态,主机上的快繁进度是否调错。
3、扦插实验步骤
      3.1 实验材料制取
      3.1.1 取材和快繁同时进行。用枝剪取一年生或当年生健壮成熟但未完全木质化的无病虫害迷迭香母本。 
      3.1.2 材料的切制:选择质量好锋利的枝剪,对枝剪用75%的酒精或用电功能酸水杀菌消毒。 切制选取健康枝条之插穗,长度为10到15cm。剪下会被埋于土中的叶子,大约3cm左右。
      3.2 外源物质处理
      3.2.1 药剂配制:药剂为中国林科院王涛研究员开发推广的ABT1号生根粉(ABT1)。ABT为粉剂袋装,每袋净重1克,配制方法同快繁宝。
      3.2.2 材料处理:把制取好的迷迭香扦插材料成捆扎好,放在处理容器内浸泡,以切口部位浸到处理液为好,不宜浸太深 。待浸到所需的时间后,取出材料扦插。
      3.3扦插与管理
      3.3.1 先选用未使用过的泥炭和珍珠岩以一比一比例混合均匀并装入4×8规格的穴盘中。
      3.3.2 将基质用水浇透并整平,在每格基质上打2-3cm深的小孔,把扦插材料轻轻插到孔内,记得要笔直插入,然后把基质压实。
      3.3.3 扦插作业完成后的3-4天内,将育苗盘置于阳光不会直接照射之处,注意不要让土壤变干燥。之后在移至阳光充足的场所,浇水时切勿浇得过于潮湿。
      3.3.4 注意不要时时拔出插条观察,因为混合基质不如快繁苗床珍珠岩基质疏松,拔出后在插入会影响生根,可以轻轻提拉苗株来判断是否生根,若轻拉插条有沉重感时,即表示插条以生根。
4、结果分析与讨论

不同处理方式对离体材料生根的影响:
不同处理的离体材料生根时间、生根率、生根量及根系长度多不同,见表1

1    不同处理的生根情况

处理方式

生根时间/d

生根率/%

生根量/

根系长度/cm

空白对照

16

80

16

3.1

50ppm2h

8

96

31

3.7

200ppm2h

7

100

34

3.9

2000ppm15s

9

87

25

2.9

扦插50ppm2h

22

73

11

2.5

扦插200ppm2h

20

77

14

2.7

注:表中数据为100个材料生根情况的平均值

      根据观察用快繁宝1号处理的材料5天就形成愈伤组织同时基部皮层发涨开裂,从第7天开始陆续生根,12天平均根系达到3cm以上,可以移栽,而空白对照组的13天才开始生根,19天平均根系达到3cm可移栽,试验证明用快繁宝1号处理材料无论生根时间生根率生根量和根系长度多要比空白对照好很多,说明快繁宝1号对迷迭香离体材料生根多有明显效果,用快繁宝1号低浓度长时间(50ppm2h)和中浓度长时间(200ppm2h)处理生根效果相差不多(如上图:上下排分别为50ppm2h和200ppm2h生根状)但较高浓度速蘸(2000ppm15s)效果明显要好,生产上可根据情况灵活运用。而空白对照相比传统扦插的生根效果又有明显的优势,又说明了在计算机控制的精确模拟环境下能为生根成苗创造最佳的环境条件。
三、优势分析
      迷迭香种子萌发率低仅为30%左右,所以繁殖主要以扦插为主,不过扦插受季节和气候限制主要在春夏季进行,成活率影响的因素多,不稳定,还存在这生根时间长,即使生根也因为根系少而生长势弱、缓苗时间长而不能为大规模种植推广提供大量优质的种苗,而植物非试管快繁技术是在计算机控制的精确模拟环境下,能为生根成苗创造最佳的环境条件,使离体材料的生根过程稳定而高效率,生根时间大大缩短,就是同样的生根率,非试管克隆苗它具有比扦插苗更为发达而整齐的根系,移栽成活率高,操作简单看似与传统扦插相似,但非试管克隆技术可以使用比扦插材料更小的微材料快速生根与成苗,所需母本耗材仅为扦插的1/2到1/3,而且对材料的要求没扦插严格,可大量节省母本材料,从繁苗的密度上比扦插育苗更密,就以迷迭香来说,每平方米可达800~1000株,一个240平方米的快繁大棚,实际苗床可利用面积为139.2平方米,保守计算每平方米可以插800个材料,每年繁20批次苗,139.2×800×20=2227200,考虑到其他一些因素的影响,每年也至少可生产100~200万株苗,是大田扦插育苗的几倍或几十倍。
      快繁技术是快速成苗技术与多代循环技术相结合的综合性技术,在计算机控制的智能环境下,再加上营养液以及激素的人为补充,使植物的离体材料快速成苗,如果结合多代循环技术,就能实现高速扩繁。传统扦插一个扦插材料一年只能成为一株小苗,如果采用多代循环技术,就能实现种苗生产量的几何级倍增,才能为生产提供大量种苗,采用多代循环技术,周年快繁,就可使一个离体材料在一年内实现几何级倍增,这是任何一种繁殖技术无法比拟的。如一叶一芽的驱蚊草,年繁殖在100万株以上[7]。
      多代循环技术是栽培技术及植物生长调控技术结合的技术,多代循环技术并非是简单的以苗繁苗,必须结合营养液育苗技术及无土栽培技术,使快繁苗迅速生长,因植物在无土栽培及全价营养液施肥环境下,生长速度大大加快,是常规栽培生长量的几倍,特别是气雾培,营养液水培比土壤栽培生长要快,而气雾培又比水培植物生长要快,据研究表明,大多数品种生长速度可增快3~5倍,这对于快速增殖意义重大。一般植物的快繁苗在1~2个月内多可增殖5~30个带功能叶的芽,在温室环境及计算机控制条件下,可进行周年循环及周年快繁,一般植物可年循环4~12代。采用该项技术,可使植物快繁在生产上发挥巨大的作用。
      从管理用工来说,投入的成本也大大地降低,传统扦插育苗除了扣膜保湿遮荫外,平时还需进行定时的浇水与病虫害防治,用工量大、成本高,而在非试管克隆的育苗环境下,一切可交给计算机控制自动完成,这样的话就可大大地降低劳动力投入,减少种苗的成本,大多数品种从繁殖至生根移栽,成本不会超过1分钱,是扦插育苗的1/10~1/20。而且运用新技术培育的苗木根冠比大,适合周年移栽全年定植,大大加快优良品种的产业化进程。如果结合穴盘育苗,更可使苗木的培育、移栽、定植一体化,使种植时引起的生长不良、缓苗期过长的现象得以克服。采用新技术培育的苗木就是在盛夏也可移栽,这是其它任何一种育苗方法做不到的,这种新技术结合与采纳了传统育苗易操作性的优点,摒弃环境多变性的缺点,实现了种苗的周年快速培育与多代循环的几何倍增。在常规扦插育苗情况下,一根枝条经扦插后一年只能成为一株苗,而非试管克隆新技术可以实现几千倍上万倍甚至上百万倍的几何级扩增,这是扦插以及其它育苗技术无可比拟的。
      植物非试管快繁技术能实现种苗生产的规模化产业化,大大降低成本,大大提高成苗速度和种苗质量,这对于传统育苗技术来说,是一次伟大的技术革命。

 

参考文献
【1】程伟贤等,迷迭香化学成分研究,中草药,2005,(11):1622~1624
【2】赵勋国,迷迭香的抗氧化性能,中国洗涤用品工业,2006,(2):48~49
【3】芳香保健植物——迷迭香,农业新技术,2005,(4) :21
【4】[日] 宫野弘司,78种健康香草栽培,2004,(2):82
【5】褚剑锋,组织培养及规模快繁技术[J],浙江农业科学,2005,(2):110~111

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