利用LED光源通过组织培养获得非洲菊增殖苗的方法与流程

本发明涉及花卉组织培养技术领域，具体涉及一种利用LED光源通过组织培养获得非洲菊增殖苗的方法。

背景技术：

非洲菊(Gerbera jamesonii)又称扶郎花，原产南非，系菊科大丁草属多年生草本植物，具有花色丰富、花型独特、产花量高、观赏期长等优点，是世界五大切花之一。非洲菊在国际、国内花卉市场上发展迅速，良种种苗需求大，目前产业化生产中使用的非洲菊种苗多为组培苗。

光是高等植物唯一的能量来源，也是叶绿素合成及光合作用的重要影响因子，还能够为植物提供信号转导以调控其生长发育。植物生长所需的光合有效辐射在波长位于400nm～700nm之间，对光谱成分中的红光、远红光和蓝光极其敏感。

组培苗生长所需的光照环境几乎完全受人工控制，已有研究结果表明：不同的植物对光质的反应有一定差异性，因此，针对不同物种组培苗进行生长最适光谱成分的筛选，对调控植物有效生长和生态节能具有重大意义。

目前，国内外有关新型光源对非洲菊的组织培养的影响已有一些报道：李高燕等报道了在新型光源下(如LED、CCFL)非洲菊的组织培养，以非洲菊‘瑞扣’为实验植物材料，采用波长固定、光强可调的发光二极管及冷阴极荧光灯作为光源，探讨了发光二极管及冷阴极荧光灯在非洲菊试管苗生产中的有效性，发现发光二极管较传统光源荧光灯对非洲菊试管苗的生长有更好的促进作用(河南农业大学，2009)。

郭威威等以菊花、非洲菊生根苗为实验材料，以LED为原材料研制成植物组培专用LED光源作为实验光源，以荧光灯作对照，开展生长与测试试验，通过测定实验材料的形态指标及生理生化指标，探讨不同光谱能量分布的LED光源对组培植物的光生物学效应、形态建成的作用机理 (浙江农业科学，2011)。

但是，上述两项研究均以非洲菊组织培养中的生根苗作为研究对象，筛选了非洲菊生根苗生根阶段促进根部生长的红光和蓝光的配比，非洲菊生根阶段的主要目的是促进根部生长。而增殖培养的主要目的是为了能够在一个增殖培养周期中，完成从单芽组培苗生长为具有一定数量丛生芽组培苗的过程，便于后续将丛生芽组培苗切割成单芽组培苗，进行组培苗扩繁的目的，因此，增殖培养阶段所需的培养条件和生根培养阶段大不相同。

虽然有报道通过LED调制光谱能量分布，研究不同光质对蝴蝶兰、牡丹、兰花、菊花等花卉作物的组培苗生长发育的影响，但是，不同植物、相同植物的不同生长阶段对光谱成分(光配方)具有不同要求，选择LED作为光源时，要对LED光谱成分进行针对性地筛选，不能盲目补光，LED发光的波长不正确时会对植物造成负面影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用LED光源通过组织培养获得非洲菊增殖苗的方法，通过改变光环境条件，提高增殖系数，降低培养过程的能耗，提高增殖苗品质。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

利用LED光源通过组织培养获得非洲菊增殖苗的方法，包括以下步骤：

1)切割、接种

取生长良好的非洲菊组培苗，在超净工作台上，将非洲菊组培苗切割成单芽组培苗，接种于增殖培养基上；

其中，所述增殖培养基含有MS基本培养基，6-糖基氨基嘌呤0.5～1.5mg/L，6-苄氨基腺嘌呤0.1～0.5mg/L，吲哚乙酸0.1～0.3mg/L，蔗糖20～40g/L，琼脂粉5～7g/L；

2)增殖培养

将步骤1)接种的单芽组培苗在LED光源的复合光质的光照下进行增殖培养，培养温度20～30℃，光照时间为8～18h/d，培养20～40d，得到具有丛生芽的增殖苗；

所述LED光源的复合光质中包括波长为640～680nm的红光和波长为450～480nm的蓝光，所述红光和蓝光的光量比例为2～9：1。

进一步，步骤2)中所述LED光源的复合光质的光合有效辐射为20～60μmol·m^-2·s^-1。

优选地，步骤2)中，所述LED光源的复合光质中红光和蓝光的光量比例为3～6：1，更优选地，所述LED光源的复合光质中红光和蓝光的光量比例为4：1。

进一步，步骤2)中得到的增殖苗，切割成单芽组培苗继续进行增殖培养或生根培养。

本发明在进行非洲菊的增殖培养时，使用了红蓝复合光质对非洲菊的单芽组培苗进行处理，植物在进行光合作用时，叶绿素对光的吸收和利用起重要作用，但是，不同种类植物对光质的反应不同，选择适合植物生长的光照条件时，需结合植物对光谱的需求和光源特性，合理选用光源。

本发明的复合光质中包括了波长为640～680nm的红光和波长为450～480nm的蓝光，该红光和蓝光是叶绿素在可见光区最主要的吸收光谱，其中的红光有利于可溶性糖和淀粉的积累，降低色素含量，利于提高非洲菊增殖苗增殖系数和干鲜重；而其中的蓝光能够逆转此效应，可促进色素和可溶性蛋白的合成，因此，不同的红光和蓝光的比例对组织培养阶段能产生不同的影响，不同植物种类和不同组织培养阶段所需的最合适的LED红蓝光配比并不相同，本发明控制红光：蓝光在2～9：1，选择了合适的红光和蓝光光量比例，既能提高繁殖效率，提升增殖苗品质，同时降低了能耗。

本发明的光质条件还能起到增强增殖培养基效果的作用。

本发明以非洲菊组培苗为材料，进行增殖培养，利用新型光源—发光二极管(light emitting diode，LED)，其拥有光效高、发热低、体积小、寿命长、光质和光强调制精确便捷等突出优势，应用于组培苗繁育中，可以降低成本、提高效能、有利于温度控制和节约空间，使生产变得高效、节能、集约化，具有替代传统光源用于植物组织培养和工厂化育苗的巨大潜力。

由于在非洲菊的组培快繁过程中，90％以上的时间处于增殖培养阶 段，因此，在非洲菊的增殖培养阶段以LED作为光源，光合有效辐射为20～60μmol·m^-2·s^-1，更加能够降低培养过程中的能耗，提高种苗繁育效率。

与现有技术对比，本发明的有益效果：

1)本发明利用复合光质对非洲菊的单芽组培苗进行处理，平衡了增殖培养过程中可溶性糖、淀粉的积累与色素、可溶性蛋白的合成之间的产生比例，获得了高品质的非洲菊增殖苗，提高了繁殖效率，可溶性糖含量，并提升增殖苗品质。

2)本发明在非洲菊的增殖培养过程中使用LED作为光源，能够降低培养过程中的能耗，降低生产成本、提升种苗品质、利于生态保护和环境友好，为高效、优质、低成本繁育非洲菊种苗提供重要技术支撑。

附图说明

图1为本发明实施例1的光谱图。

图2为本发明实施例2的光谱图。

图3为本发明实施例3的光谱图。

图4为对比例1的光谱图。

图5为对比例2的光谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

实施例1-3以及对比例1-2的光处理条件参见表1，光谱图参见图1-5，其中，本发明实施例1-3的光源为LED光源，参见图1-3，对比例1中的荧光光源为普通荧光灯管，其光谱图参见图4，对比例2为LED光源，其光谱图参见图5。

利用LED光源通过组织培养获得非洲菊增殖苗的方法，包括以下步骤：

取生长良好的非洲菊组培苗，在超净工作台上，切割成单芽组培苗，接种于配方为MS基本培养基+6-糖基氨基嘌呤1mg/L+6-苄氨基腺嘌呤 0.2mg/L+吲哚乙酸0.2mg/L+30g/L蔗糖+琼脂粉6g/L的增殖培养基中，放置于光源下进行光照培养，接种的单芽组培苗在对应的光处理条件(表1)下进行增殖培养，光照时间为12h/d，培养温度25℃，培养30d后获得新的增殖苗，获得的具有丛生芽的组培苗可用于继续进行增殖培养或生根培养。

对实施例1-3以及对比例1-2经过增殖培养获得的增殖苗的增殖系数、株高、鲜重、干重和叶面积进行测定，结果参见表2。

由表2可知，对比例1中单芽增殖系数小，干鲜重小，可溶性糖含量低；对比例2中，单芽增殖系数小，干鲜重小，可溶性糖含量低，株高较高。

利用本发明的光处理条件进行增殖培养，获得的非洲菊增殖苗在增殖系数大，鲜重、干重和可溶性糖含量上均有明显增加，同时，本发明获得的非洲菊增殖苗在株高上与对比例差距不大，说明本发明在提高增殖苗繁殖效率的同时能形成壮苗，且本发明的非洲菊增殖苗可溶性糖含量明显提高，提升了增殖苗的品质。

因此，综合各个指标的测定结果，本发明的非洲菊增殖苗的生长和增殖状况均良好。

表1

表2