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美国红枫(Acer rubrum)、日本红枫(Acer palmatum Var.atropurpureum.)、挪威枫(Acer platanoides L.)是世界著名的观赏植物,广泛分布于欧亚大陆。它们潜在的经济开发价值及优良的生物学、生态学特性,已引起社会各界的广泛关注。它们大都采取种子繁殖,但后代容易发生变异;而嫁接繁殖则可保持母本的优良性状,但目前普遍存在繁殖系数低和生根困难的问题,无法满足市场上对其优良苗木的大量需求。因此,本论文研究了三种红枫的组织培养技术,成功建立了离体快繁体系和再生体系,并对离体培养过程中的组织细胞结构变化进行了探讨。主要研究结果如下:
1.以半木质化带芽茎段为外植体,用1％次氯酸钠溶液表面灭菌4min,外植体的消毒效果最好。美国红枫和同本红枫的最佳启动培养基均为:MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.1mg/L+糖30/L+琼脂6/L;挪威枫的最佳启动培养基为:MS+6-BA1.0mg/L+糖30g/L+琼脂6/L。
2.诱导美国红枫继代增殖的最佳培养基为:MS+TDZ0.005,-0.01mG/L+糖30g/L+琼脂6g/L,最适的生根培养基为:1/2MS+IBA0.1mg/L+糖20g/L+琼脂5g/L;日本红枫继代增殖的最佳培养基为:MS+TDZ0.007-0.01mg/L+糖30g/L+琼脂6g/L,最适的生根培养基为:1/2MS+IBA0.2mg/L+糖20g/L+琼脂5g/L;挪威枫继代增殖的最佳培养基为:MS+TDZ0.005-0.007mg/L+糖30g/L+琼脂6g/L,最适的生根培养基为:1/2MS+IBA0.1mg/L+糖20g/L+琼脂5g/L。继代培养时,三种枫树培养基最适pH值均为6.0,继代周期美国红枫和日本红枫以40d为宜,挪威枫30d为宜;最佳的继代次数为继代培养3-5次。最佳的移栽基质为:珍珠岩:蛭石:草炭土=1:2:2,在每年的3-4月份进行移栽。
3.建立了美国红枫离体培养再生体系:以美国红枫无菌苗茎段为外植体,最佳的愈伤组织诱导培养基为:MS+2,4-D2.0mg/L+糖30g/L+琼脂6g/L;在培养基MS+TDZ0.01mg/L糖30g/L+琼脂6g/L上诱导愈伤组织分化不定芽;最佳的生根培养基为1/2MS+IBA0.2m/L+糖20g/L+琼脂5g/L。
4.对美国红枫形态发生过程中的组织细胞学观察结果表明,美国红枫形态发生过程同时包括了器官发生和体细胞胚胎发生两种途径。在器官发生途径中,在不同时期愈伤组织中可观察到分裂中心、导管细胞和维管结节等结构,在器官发生时出现了原表皮和组织化的维管结节这两个明显的区域,组织化的维管结节的形成是器官发生的基础;在体细胞胚胎发生途经中,发现非胚性细胞和胚性细胞在组织结构上差异很大,前者细胞排列疏松,质地细碎,细胞体积大,细胞质不浓;后者组织中细胞排列整齐而紧密,细胞体积小,细胞质浓。形态发生以“内起源”和“外起源”两种方式共存,但都是来自于单细胞,此后,体细胞胚胎发育依次经历了两细胞、四细胞及多细胞原胚、球形胚、心形胚、子叶胚直至完整植株,重演了合子胚形态发育的全过程。