藍(lán)莓的栽培與應(yīng)用

藍(lán)莓的栽培與應(yīng)用

藍(lán)莓也被稱(chēng)為越蘭，是一種類(lèi)似于杜鵑科的多年生灌木。在栽培學(xué)上屬小漿果類(lèi)果樹(shù),原產(chǎn)地和主產(chǎn)地在北美洲。目前生產(chǎn)栽培的主要有高灌藍(lán)莓(V.corymbosum),又名傘房花越橘;矮灌藍(lán)莓(V.angustifolium),又名狹葉烏飯樹(shù);兔眼藍(lán)莓(V.ashei),以及其種間雜種半高灌藍(lán)莓和南高灌藍(lán)莓。高灌藍(lán)莓具有果大、產(chǎn)量高等優(yōu)良品質(zhì),目前是商業(yè)種植的重要栽培種。藍(lán)莓果實(shí)皮薄、風(fēng)味酸甜可口,具有獨(dú)特的保健功能。藍(lán)莓果實(shí)中含有較多的花色素苷、黃酮等生理活性成分,能有效防止腦神經(jīng)衰老、糖尿病等疾病的發(fā)生,增強(qiáng)心臟功能,而且在明目及抗癌等方面也具有獨(dú)特功效。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織將其列為人類(lèi)五大健康食品。藍(lán)莓作為一種具有良好保健功效的水果,是21世紀(jì)具有良好發(fā)展前景的果樹(shù)品種之一。藍(lán)莓所含的花青甙類(lèi)色素具有色澤艷麗、加工穩(wěn)定性高的特性,是迄今已被利用的最佳天然色素之一,被廣泛用于藥物或高級(jí)美容用品的生產(chǎn)。在美國(guó),藍(lán)莓被譽(yù)為“21世紀(jì)功能性保健漿果”、“水果中的皇后”和“世界第三代水果”。藍(lán)莓鮮果和加工品在歐洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)上深得消費(fèi)者喜愛(ài),雖然價(jià)格昂貴但仍供不應(yīng)求。其主要產(chǎn)品有藍(lán)莓果醬、藍(lán)莓汁、藍(lán)莓木糖醇等30多種,目前在我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的藍(lán)莓制品種類(lèi)不斷增加,銷(xiāo)量也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。傳統(tǒng)的藍(lán)莓產(chǎn)區(qū)———北美產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量已遠(yuǎn)不能滿足本地和世界市場(chǎng)的需求,為此世界上許多國(guó)家已先后引種,投入大量的人力物力對(duì)藍(lán)莓進(jìn)行栽培研究和利用。一些專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)展了對(duì)其組織培養(yǎng)體系的研究,以期產(chǎn)業(yè)化快速培育藍(lán)莓種苗?，F(xiàn)就最近幾年藍(lán)莓組織培養(yǎng)研究工作作一總結(jié),并結(jié)合存在的問(wèn)題展望未來(lái)的研究,以期為進(jìn)一步研究這種保健價(jià)值極高的小漿果提供借鑒。1外植體的選擇和培養(yǎng)方法1.1叢生芽的誘導(dǎo)增殖藍(lán)莓組織培養(yǎng)所采用的材料以成年植株上取得莖段和莖尖組織為主,以帶芽莖段或頂芽作為外植體接種于預(yù)培養(yǎng)培養(yǎng)基上,莖段上腋芽在培養(yǎng)1d后即膨大開(kāi)始萌動(dòng),20d左右,可觀察到明顯的莖尖伸長(zhǎng)。在外植體基部與培養(yǎng)基接觸的部位可見(jiàn)少量的誘導(dǎo)新生的淡黃綠色愈傷組織。寧志苑等人在對(duì)藍(lán)莓叢生芽進(jìn)行誘導(dǎo)研究時(shí),取帶葉片的單芽枝,去除頂芽進(jìn)行增殖培養(yǎng),增殖系數(shù)可達(dá)30~50倍。茨韋特科夫?約旦等人從保加利亞引進(jìn)未萌動(dòng)含有飽滿休眠芽的枝條作為試驗(yàn)材料,進(jìn)行了頂芽、莖尖和莖段的萌發(fā)與分化、莖段的繼代叢生與離體快繁研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用莖段作為外植體時(shí),繁殖倍數(shù)最高可達(dá)60~70倍。在適宜的培養(yǎng)基中經(jīng)過(guò)多次繼代培養(yǎng)后,腋芽萌發(fā)可長(zhǎng)成獨(dú)立的植株。在用莖段作為外植體培養(yǎng)時(shí),剪去頂芽可以適當(dāng)促進(jìn)萌發(fā)新梢,提高莖段的增殖系數(shù)。1.1.1對(duì)藍(lán)莓外植體的選擇對(duì)于植物組織培養(yǎng)而言,影響初代培養(yǎng)成功與否的一個(gè)關(guān)鍵因素就是外植體的選擇。選取材料部位不同,取材時(shí)間差異,都會(huì)影響到外植體的成活率。對(duì)于藍(lán)莓而言,外植體采集最好選擇水培后萌發(fā)的芽或在春季采集露地栽培植株,此時(shí)植株生長(zhǎng)旺盛,能夠有效降低組織培養(yǎng)污染率,從而提高增殖率。同時(shí)幼齡植株的分化能力也較強(qiáng),應(yīng)盡可能采集當(dāng)年生或1a生莖段作為外植體。SidorocichEA等選取一年當(dāng)中不同時(shí)期的藍(lán)莓試材進(jìn)行組織培養(yǎng)研究,發(fā)現(xiàn)4月份是取材的最佳時(shí)期,此時(shí)的莖段產(chǎn)生愈傷組織相對(duì)較少,生長(zhǎng)快,芽更易分化且較少發(fā)生褐變現(xiàn)象。王連潤(rùn)等人選取藍(lán)莓當(dāng)年10月生的、無(wú)病蟲(chóng)害且生長(zhǎng)健壯的枝條,剪成3~4cm莖段進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果表明生長(zhǎng)勢(shì)健壯,帶隱芽的莖段污染率較低。對(duì)四季更替比較明顯的我國(guó)而言,在氣溫較高、病蟲(chóng)害相對(duì)多發(fā)的6-9月份,選取露地栽培的藍(lán)莓外植體做組織培養(yǎng)污染率相對(duì)較高;11月-翌年3月,氣溫較低時(shí)期,污染率相對(duì)較低,但此時(shí)生長(zhǎng)勢(shì)也較弱,建立無(wú)菌系時(shí)成苗率較低。1.1.2外植體消毒方式的確定在進(jìn)行外植體消毒處理時(shí),所用消毒劑的種類(lèi),消毒時(shí)間長(zhǎng)短等都影響著外植體的污染率。在對(duì)藍(lán)莓外植體進(jìn)行消毒處理方法的研究中用到的消毒劑有:含吐溫-20的0.75%次氯酸鈉溶液、0.5%的新潔爾滅溶液、0.1%升汞溶液和12%H2O2溶液等,處理時(shí)間長(zhǎng)短也有差異。綜合已有報(bào)道,得出適宜藍(lán)莓外植體的消毒方式:剪取帶壯芽的休眠枝條,用自來(lái)水沖洗,除去表面異物,用無(wú)菌水浸泡20~30min。室內(nèi)插瓶水培催芽,待芽突破鱗片露出綠芽時(shí),把枝條剪成2~3cm長(zhǎng)的單莖段;在超凈工作臺(tái)上用75%乙醇溶液瞬時(shí)處理3~4s,無(wú)菌水沖洗數(shù)次,再用0.1%升汞溶液浸泡外植體8min后,用無(wú)菌水沖洗4~5次,沖洗先快后慢;將新枝條剪成0.5~1.0cm長(zhǎng)的莖段接入誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng),或借助解剖鏡剝離0.3~0.5mm大小的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)。1.1.3組織培養(yǎng)藍(lán)莓的培養(yǎng)基據(jù)已有報(bào)道指出,藍(lán)莓莖段培養(yǎng)所用過(guò)的基本培養(yǎng)基有MS、1/2MS、White、WPM、改良WPM、knops培養(yǎng)基和B5等幾種。Wolfe比較過(guò)7種培養(yǎng)基,WPM(WoodyPlantMedium)培養(yǎng)基效果最好。制備培養(yǎng)基時(shí),將WPM培養(yǎng)基中的K2SO4、CaCl2、FeSO4和Na2EDTA以Ca(NO3)2·4H2O684mg/L、KNO3190mg/L、C10H13FeN2NaO873.4mg/L和鹽酸硫胺素0.1mg/L代替稱(chēng)為改良型WPM培養(yǎng)基。劉慶忠、馬艷麗等都用改良WPM培養(yǎng)基培養(yǎng)藍(lán)莓,獲得良好的效果。由于藍(lán)莓品種差異對(duì)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分需求也有不同,因此通過(guò)組織培養(yǎng)方式生產(chǎn)藍(lán)莓種苗時(shí)依據(jù)品種需使用不同的培養(yǎng)基,不可完全照搬他人研究時(shí)培養(yǎng)方式。廉家盛等研究得出B5培養(yǎng)基最適合“美登”藍(lán)莓不定芽增殖生長(zhǎng)。馬艷麗研究得出對(duì)于高叢藍(lán)莓,用改良MS培養(yǎng),最高再生率可達(dá)75%;而對(duì)兔眼藍(lán)莓用改良knops培養(yǎng)最合適,可達(dá)到將近85%的增殖率。目前WPM及其改良型培養(yǎng)基是生產(chǎn)研究中較多為研究者所采用的基本培養(yǎng)基。1.1.4激素種類(lèi)對(duì)培養(yǎng)效果的影響基本培養(yǎng)基只能維持培養(yǎng)物的生存,若要獲得理想的培養(yǎng)效果,需要適量的加入植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)才能誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化和再分化長(zhǎng)成茁壯試管苗。常用的植物激素包括生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素和赤霉素等。植物激素的種類(lèi)、配比不同對(duì)培養(yǎng)物的刺激效果具有顯著性差異。一般說(shuō)來(lái),生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值偏高時(shí),常用于生根培養(yǎng);偏低時(shí),利于誘導(dǎo)新芽;二者比例相當(dāng)則容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。張力思等人研究培養(yǎng)基組分對(duì)4種藍(lán)莓增殖效率的影響,結(jié)果表明,在WPM基本培養(yǎng)基中添加玉米素(Zeatin)增殖效率略高,添加反玉米素(Trans-Zeatin)居中,而添加反玉米素核苷(Trans-ZeatinRiboside)相對(duì)較低。董朝莉研究結(jié)果表明,藍(lán)莓莖段的離體增殖率受到細(xì)胞分裂素種類(lèi)、濃度的影響,ZT1~2mg/L和2ip10~20mg/L的效果較好。廉家盛在研究美登不定芽分化培養(yǎng)時(shí),用B5培養(yǎng)基作為基本培養(yǎng)基,結(jié)果表明,加入2mg/LZT最為適宜誘導(dǎo)愈傷組織,進(jìn)而分化出不定芽。在藍(lán)莓外植體增殖培養(yǎng)研究中,添加BA時(shí),外植體也增殖,但其增殖率和成苗率均低于Zt作用時(shí)。在組織培養(yǎng)時(shí),需要黑暗條件下培養(yǎng)1~2周,然后見(jiàn)光;若不先在黑暗條件下培養(yǎng),則無(wú)論使用何種細(xì)胞分裂素,分化率均比較低。1.2葉片誘導(dǎo)誘導(dǎo)增殖HrlskoD等研究者于1993年從藍(lán)莓的實(shí)生苗上獲取子葉和上胚軸作為外植體誘導(dǎo)不定芽獲得成功,把藍(lán)莓的根作為外植體誘導(dǎo)植株再生尚在研究探索階段。Chernik等人進(jìn)行上胚軸誘導(dǎo)不定芽試驗(yàn),研究表明以真葉器官誘導(dǎo)偶爾獲得不定芽。Sidorovich等對(duì)種子和胚誘導(dǎo)不定芽尚未成功。相比之下,眾多研究者以藍(lán)莓葉片誘導(dǎo)不定芽獲得成功的幾率較多大。利用高叢藍(lán)莓和兔眼藍(lán)莓的葉片誘導(dǎo)出不定芽均有獲得成功的報(bào)道。矮叢藍(lán)莓以子葉或胚可誘導(dǎo)生成愈傷組織進(jìn)而長(zhǎng)出不定芽。當(dāng)以老葉為外植體進(jìn)行誘導(dǎo)不定芽時(shí),萌動(dòng)率高于用幼葉時(shí)。在以葉片為外植體研究過(guò)程中,Sharon以無(wú)菌苗的葉片誘導(dǎo)增殖時(shí),在WPM培養(yǎng)基中添加10~15μmol/L2ip,經(jīng)4周培養(yǎng)后,獲得70%~100%葉片不定芽的再生。Rowland于1994年探討了藍(lán)莓葉片再生體系中激素濃度的配比對(duì)再生的影響,結(jié)果表明添加20μmol/LZT的處理是加入15μmol/L2ip的處理不定芽分化率的6倍之多。孫陽(yáng)以改良WPM為基本培養(yǎng)基研究不同濃度的玉米素(ZT)對(duì)3個(gè)藍(lán)莓品種葉片離體再生分化率及生根速度的影響,結(jié)果表明。ZT濃度在0.15mg/L時(shí)對(duì)藍(lán)莓葉片離體再生效果最佳,IBA對(duì)藍(lán)莓葉片離體再生能力影響較小。最適宜葉片誘導(dǎo)再生培養(yǎng)基配方為改良WPM+ZT0.15mg/L+IBA0.01mg/L,最高葉片分化率為61%。藍(lán)莓葉片培養(yǎng)的適宜方法:取繼代培養(yǎng)35d左右的組培苗,將葉片剪掉葉梗和葉尖,剪成1cm2的方塊接種于改良WPM培養(yǎng)基上,先在黑暗條件下培養(yǎng)1~2周,然后移至光下培養(yǎng)2周進(jìn)行繼代培養(yǎng)。2藍(lán)莓根培養(yǎng)2.1對(duì)藍(lán)莓生長(zhǎng)的影響藍(lán)莓屬于越橘屬,根系較弱。大量報(bào)道指出在試管中生根培養(yǎng)效果較差。在添加IBA的1/2WPM培養(yǎng)基中,培養(yǎng)至3周生根率仍舊低于10%,即便延長(zhǎng)培養(yǎng)6周生根率變化不大,王連潤(rùn)等人研究表明,藍(lán)莓在生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)60d后試管苗方可生出健壯的根。在1/2WPM+IBA0.3mg/L的生根培養(yǎng)基上生根率因外植體的品種不同而有差異,生根率在30%~70%。通過(guò)煉苗,試管苗的移栽成活率達(dá)60%。國(guó)內(nèi)大量研究表明以1/2WPM培養(yǎng)基對(duì)藍(lán)莓生根培養(yǎng)效果相對(duì)較好。王平紅以改良1/2WPM為基本培養(yǎng)基添加0.6mg/LIBA,在45d左右開(kāi)始萌動(dòng)生根,生根率最高為75.3%。和加衛(wèi)研究以1/2WPM+NAA0.05mg/L的生根培養(yǎng)基,5周后基部可長(zhǎng)出2~4條1.0~1.5cm長(zhǎng)的不定根,生根率78%。研究表明不同藍(lán)莓品種之間生根培養(yǎng)存在明顯差異,孫陽(yáng)等人2008年以1/2WPM為基本培養(yǎng)基,其中添加IBA0.3mg/L、蔗糖20g/L、瓊脂6g/L,pH值調(diào)為5.4,在光照2000lx,溫度25℃左右的培養(yǎng)條件下獲得Toro品種最佳生根率可達(dá)91%。2009年孫書(shū)偉以1/2WPM為基本培養(yǎng)基研究藍(lán)豐(Blue-crop)、伯克利(Berkely)組培苗的生根技術(shù)。結(jié)果表明藍(lán)豐在0.1mg/LIBA的培養(yǎng)基上,生根數(shù)量和生根率最好,28d的生根率達(dá)100%;而伯克利在添加0.05mg/LIBA的培養(yǎng)基上,32d時(shí)生根率達(dá)100%,取得了理想的效果。據(jù)研究表明,培養(yǎng)基中添加適量的活性炭把培養(yǎng)基變黑暗,可以有效地吸附有抑制作用的化合物和部分植物激素,使植物生長(zhǎng)素含量超過(guò)細(xì)胞分裂素,促進(jìn)生根。2010年王平紅研究表明,當(dāng)培養(yǎng)基中含活性炭0.10%~0.20%時(shí),培養(yǎng)30d左右有根發(fā)生,培養(yǎng)50d后生根率比對(duì)照(不加活性炭)增加66.0%~91.8%;培養(yǎng)基中加入0.10%活性炭可抑制組培苗提前衰老,防止落葉,促進(jìn)組培苗健壯生長(zhǎng)。2011年關(guān)麗霞建立了藍(lán)莓組培苗瓶?jī)?nèi)淺層液體生根技術(shù)體系,達(dá)到了96.5%以上的生根率。2.2苔蘚扦插扦插由于藍(lán)莓組培苗的瓶?jī)?nèi)培養(yǎng)生根效果往往不佳,不能夠滿足研究、生產(chǎn)的需要。在以往的藍(lán)莓微體繁殖研究中,一般均在試管外生根或在彌霧條件下扦插試管幼枝生根。將試管苗幼枝基部培養(yǎng)基洗凈,用1000~3000mg/LIBA速蘸(1S)處理,扦插在腐苔蘚培養(yǎng)基中,培養(yǎng)盤(pán)上扣小拱棚置于溫室內(nèi),冬季維持棚溫在15~25℃,夏季控制溫度不超過(guò)28℃,培養(yǎng)20d后即可生根,生長(zhǎng)良好。姚平將復(fù)壯的組培苗剪成2cm左右,速蘸100mg/LIBA溶液后,扦插于經(jīng)滅菌處理的苔蘚基質(zhì)苗床上,空氣濕度保持95%以上,2周后相對(duì)濕度85%~90%,溫度保持在20~28℃。40d可達(dá)70%~80%生根成活率。90d后,生出大量不定根,長(zhǎng)度可達(dá)30cm。程淑云經(jīng)過(guò)研究得出不同基因型藍(lán)莓生根能力存在明顯差異;基質(zhì)的差異對(duì)扦插苗瓶外生根率影響較大,研究表明苔蘚是其扦插生根的最優(yōu)基質(zhì);NAA(萘乙酸)和IBA(吲哚乙酸)各1000mg/kg按1∶1混和處理時(shí)獲得最佳生根率為85%,根系總長(zhǎng)度接近700cm。3植物組織培養(yǎng)我國(guó)越橘屬植物大約有91個(gè)種,采取組織培養(yǎng)技術(shù)手段,對(duì)于我國(guó)藍(lán)莓種質(zhì)資源的保存及開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。組織培養(yǎng)苗在階段發(fā)育上比常規(guī)育苗法獲得的苗更健壯,但組織培養(yǎng)苗要經(jīng)過(guò)煉苗過(guò)程方可適應(yīng)露地栽培。經(jīng)過(guò)無(wú)菌培養(yǎng)獲得脫毒苗木,不受季節(jié)限制,繁殖速度大大快于常規(guī)方法。通過(guò)試驗(yàn)研究建立起完善的組織培養(yǎng)體系,可以作為大規(guī)模工廠化生產(chǎn)的重要理論依據(jù)。開(kāi)展植物組織培養(yǎng)研究有利于保存各種不同基因型藍(lán)莓的優(yōu)良性狀,這些種質(zhì)資源的保存為以后新優(yōu)品種的培育奠定了基礎(chǔ)。組織培養(yǎng)技術(shù)中無(wú)性系的建立、優(yōu)化的再生體系的建立,給藍(lán)莓的外源基因轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)其品種改良提供了技術(shù)支撐。近年來(lái)藍(lán)莓組織培養(yǎng)雖然取得了巨大進(jìn)展,但也存在一些問(wèn)題。(1)培養(yǎng)