冬季菸草室內加代繁育方法與流程
2023-10-04 19:11:04
本發明屬於植物室內無土栽培和繁殖方法，具體涉及冬季菸草室內加代繁育方法。
背景技術：
無土栽培是設施農業中的重要技術方法，利用營養液直接在水培裝置中進行植物水培種植，或用基質栽培固定植物後用營養液進行滴灌、滲灌或澆灌，其具有生長環境條件可控、周年種植生產和經濟效益高的優勢，所以目前在蔬菜和花卉等經濟價值較高的植物中應用較廣泛。與此同時，利用水培技術和方法，可以開展植物營養和抗逆性的水培鑑定研究，其中水培技術用於植物材料耐鹽性篩選(一種篩選甘薯耐鹽突變體的方法，CN101002539A；篩選作物抗逆品系的方法，CN101385438A)等研究比較多，有關菸草水培技術主要是輔助的水培固定裝置（組合式菸草水培煙株固定裝置，CN201595055U）和菸草抗病性水培鑑定(一種菸草黑脛病抗性的苗期恆溫水培鑑定方法CN101999287A；一種新的菸草黑脛病抗性快速鑑定方法，CN102498878A)，而綜合利用無土栽培技術和剪葉處理控制植物生長，實現冬季菸草重要遺傳材料在室內有限環境條件下進行加代繁育和生物學研究相對較少。
菸草和其他作物一樣，為加快其繁育進程，一年需要種兩季，冬天可在海南進行菸草育種材料的加代繁育，或利用具有可控光源和加熱取暖設施的溫室進行加代繁育。正常生長的煙株一般高120～150cm，按正常菸草栽培密度1100株/畝計算，單株煙佔地~0.61m2；溫室盆栽條件下，一塊2.4m×0.73m的水泥平地可以擺16個花盆（上部直徑32cm，底部直徑25cm，高27cm），以供煙苗正常生長成熟，菸草單株溫室佔地~0.11m2。一般的遺傳研究或遺傳育種材料會有上百或上千株，需要大田栽培和冬天南繁，溫室栽培可以控制光溫條件，但日光溫室建造成本和冬天運行成本高，而且普通栽培菸草不具有蔬菜、花卉等植物株型小和生育期短的生物學特性，所以在溫室條件下只能種植少量煙株，使冬天溫室加代繁育菸草在使用成本和實際可用面積上具有一定的局限性。
技術實現要素：
本發明基於普通菸草的生物學特性，綜合利用水培和無土基質栽培技術，對菸草遺傳材料進行水培和基質栽培，並且在其生長前期進行剪葉處理，抑制煙苗底部節間伸長，達到控制菸草株高和菸葉大小，以利於冬天在室內有限環境條件下進行大批量煙株的栽培與花葯培養研究，代替冬天南繁加代的步驟和克服日光溫室栽培的場地和成本限制。
本發明的突出特點是利用菸草的自然生長特性，結合水培和基質栽培，以及剪葉處理技術，控制菸草株高在35～65cm，節間長度1～2cm，中部菸葉長15～25cm，寬 8～12cm，株型顯著減小，並且正常生長和開花結實，室內菸草單株佔地0.03m2，相比大田單株佔地面積，可提高空間利用率20.3倍，相比溫室提高3.7倍，從而較大程度上提高室內菸草無土基質栽培的空間利用率，有利於冬季在室內大批量種植菸草遺傳材料，開展花葯培養等生物學研究工作。
為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：
冬季菸草室內加代繁育方法，按如下步驟進行：
步驟1）菸草育苗
首先用0.9mm孔徑篩子將蛭石過篩控制蛭石粒徑大小，剔除其中比較大的蛭石，過篩後的蛭石裝到耐高溫的鐵磁碟中，在烘箱中高溫滅菌，待冷卻後用蒸餾水浸潤蛭石，將菸草種子撒播到蛭石育苗基質上，在光照培養箱內正常光照催芽；待煙苗長出2片真葉後備用；
步驟2）無土定植
將步驟1）中獲得的長出2片真葉煙苗，移植在漂浮板上的定植孔中，再將漂浮板放在水培容器中並加入完全營養液，對煙苗進行水培至成苗期；
所述漂浮板選用1～1.5cm厚度的泡沫板，先將泡沫板裁剪成長56cm，寬37cm，然後在泡沫板上用直徑1cm打孔器按一定行株距打定植孔，在打有定植孔的泡沫板背面用針線縫合固定上一塊空隙比較小又利於根系扎入的紗網，製成漂浮板；
所述水培容器利用長×寬×高為59cm×39cm×14.5cm塑料周轉箱，將其內壁用黑色塑料膜包裹，透明膠固定，製作成一個盛水防漏遮光的水培容器；
每1升所述完全營養液中含有：
濃度為1 mol/L的 KNO3溶液，5.0mL；
濃度為1 mol/L的MgSO4·7H2O 溶液，2.0 mL；
濃度為1 mol/L的KH2PO4溶液，1.0 mL；
濃度為1 mol/L的Ca（NO3）2·4H2O溶液，5 mL；
鐵鹽溶液，10 mL：每1升所述鐵鹽溶液由2.78 g的FeSO4·7H2O和3.72 g的EDTA·2Na混合製備而成；
還含有微量元素：H3BO3，2.86g；MnCL2·4H2O，1.81g；ZnSO4·7H2O，0.22g；CuSO4·5H2O，0.08g；H2MoO4·4H2O，0.09g；
餘量為水；
步驟3）基質移栽培植
將蛭石裝入小花盆中，小花盆依次排列放置在硬質紙盒水培容器中；將水倒入水培容器中，當硬質紙盒水培容器中的水浸透蛭石基質後，再倒入完全營養液；
再將步驟2）中成苗期的煙苗移栽到小花盆中後，將硬質紙盒水培容器移至光照室的培養架上光照培養，光照室溫度25～28℃，光照時間10～12h，每7～14d換一次水和完全營養液的混合液，換混合液前栽培基質控水晾置1～2d，以利於根系生長；
在煙苗16～20葉期以前，每7～14d剪葉，剪掉中下部菸葉長度的2/3～1/2，以抑制節間伸長，而促進頂部菸葉生長；16～20葉期以後，停止剪葉，待煙株正常生長和開花結種子；利用花朵取花葯可以開展花葯培養試驗，利用所結種子可以用於繁殖。
所述硬質紙盒水培容器是利用硬質紙盒箱在其內壁用黑色塑料膜包裹，並用透明膠固定，製作成一個盛水防漏遮光的水培容器；該水培容器長度控制在30～120cm，寬度控制在20～47cm，高度控制在5～15cm。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
冬季菸草室內加代繁育方法，按如下步驟進行：
步驟1）菸草育苗
首先用0.9mm孔徑篩子將蛭石過篩控制蛭石粒徑大小，剔除其中比較大的蛭石，過篩後的蛭石裝到耐高溫的方形鐵磁碟（44cm×34cm）中，在烘箱中100℃高溫滅菌，待冷卻後用蒸餾水浸潤蛭石，將菸草種子K326、B21、F1(K326/B21)和F1(B21/K326）（菸草種子由湖北菸草科研所提供）撒播到蛭石育苗基質上，在光照培養箱（25℃～28℃）內正常光照催芽；待煙苗長出2片真葉後備用。
步驟2）無土定植
將步驟1）中獲得的長出2片真葉煙苗，移植在漂浮板上的定植孔中，再將漂浮板放在水培容器中並加入完全營養液，用稀鹽酸調節完全營養液pH在6.5；對煙苗進行水培至成苗期。
所述漂浮板選用1cm厚度的泡沫板，先將泡沫板裁剪成長56cm，寬37cm，然後在泡沫板上用直徑1cm打孔器按一定行株距打定植孔，在打有定植孔的泡沫板背面用針線縫合固定上一塊空隙比較小又利於根系扎入的紗網，製成漂浮板。
所述水培容器利用長×寬×高為59cm×39cm×14.5cm塑料周轉箱，將其內壁用黑色塑料膜包裹，透明膠固定，製作成一個盛水防漏遮光的水培容器。
選用K326、B21、F1(K326/B21)和F1(B21/K326）煙苗開展鉀脅迫對比試驗
取上述4～5葉期煙苗，先用自來水衝洗根部蛭石，再把煙苗根系直接放到定植孔中，每個遺傳材料在兩個水培漂浮板上各定植2行，在完全營養液中先緩苗一周；緩苗後，在一個水培容器中加入完全營養液（見發明內容部分），另一個水培容器中加入缺鉀營養液，每周換一次營養液；三周後調查不同菸草遺傳材料的葉形（長和寬）、根長、煙株鮮重等指標，統計結果見表1；
上述實驗結果顯示：相比對照正常處理，在鉀脅迫條件下，不同遺傳材料各指標均明顯降低或減小，其中葉片大小和地上重影響較大，兩個品種正反雜交材料對鉀脅迫的響應程度存在一定差異，說明部分胞質效應影響菸草對鉀脅迫的響應。
每1升所述缺鉀營養液中含有：
濃度為5 mol/L的NH4NO3溶液，0.5 mL；
濃度為3 mol/L的NaH2PO4·2H2O溶液，0.33 mL；
濃度為1 mol/L的MgSO4·7H2O 溶液，2.0 mL；
濃度為1 mol/L的Ca（NO3）2·4H2O溶液，5 mL；
鐵鹽溶液，10 mL：每1升所述鐵鹽溶液由2.78 g的FeSO4·7H2O和3.72 g的EDTA·2Na混合製備而成；
還含有微量元素：H3BO3，2.86g；MnCL2·4H2O，1.81g；ZnSO4·7H2O，0.22g；CuSO4·5H2O，0.08g；H2MoO4·4H2O，0.09g；
餘量為水。
步驟3）基質移栽培植
將蛭石裝入小花盆中，小花盆依次排列放置在硬質紙盒水培容器中；將水倒入水培容器中，當硬質紙盒水培容器中的水浸透蛭石基質後，再倒入完全營養液。
再將步驟2）中成苗期的煙苗移栽到小花盆中後，將硬質紙盒水培容器移至光照培養室的培養架上光照培養，設定溫度25～28℃，光照時間10～12h，每7～14d換一次完全營養液，換營養液前栽培基質控水晾置1～2d，以利於根系生長。
在煙苗16～20葉期以前，每7～14d剪葉，剪掉中下部菸葉長度的2/3～1/2，以抑制節間伸長，而促進頂部菸葉生長；16～20葉期以後，停止剪葉，待煙株正常生長和開花結種子；剪葉處理的煙株，一般在基質栽培3～4個月後，煙株高35～45cm ，中部菸葉長15～25cm，寬8～12cm，並且每個花序正常開花6～8朵，由於菸草種子繁殖係數高，可以滿足正常的留種，以備開春播種繁育。
所述硬質紙盒水培容器是利用硬質紙盒箱在其內壁用黑色塑料膜包裹，並用透明膠固定，製作成一個盛水防漏遮光的水培容器；該水培容器長度控制在30～120cm，寬度控制在20～47cm，高度控制在5～15cm。
步驟4）菸草花葯培養
選取F1(B21/K326)和F1(K326/B21) 遺傳材料開展花葯培養構建菸草DH遺傳群體；待F1(B21/K326)和F1(K326/B21)開花時，將花萼和花瓣等長的花朵全部剪下，放在溼潤的紗布中，將其放入編有號碼的一次性自封袋中，自封袋不封口，放在4℃冰箱中以備用；在無菌操作臺上，用捻指將花葯取出，放在滅菌的紗布上摺疊包裹後在70%（v/v）酒精中消毒10s，然後在10%（m/v）次氯酸鈣溶液中消毒5～10min，用滅菌蒸餾水浸洗2～3次後接種在菸草花葯培養H培養基中；一個月後花葯中長出單倍體苗，在其4～6葉期，取出單倍體苗用90mg/L的秋水仙素溶液處理48h，再用滅菌蒸餾水清洗後，轉接到MS (Murashige and Skoog)培養基中成苗；然後在室內無土基質中栽培煉苗，溫室移栽到土壤中。菸草在剪取花朵後，會刺激煙株腋芽的生長和成花，所以花葯接種一個月後，煙株會長出新的花序，可以繼續留種繁育。
表 1