拟南芥室内简易栽培和田间大规模种植的方法_王爱荣 (1)

福建农林大学学报(自然科学版)第34卷第2期Journa l o f Fu jian A g ricu lt ure and Fo re stry U niversit y(N atura l Sc ience Edition)2005年6月拟南芥室内简易栽培和田间大规模种植的方法王爱荣,刘　丽,周　洁,鲁国东,王宗华*(福建农林大学教育部生物农药与化学生物学重点实验室,福建福州350002)摘要:采用菜园土、草木灰、锯木屑体积比为4∶2∶1的培养基质,用1g L-1琼脂水悬浮种子直播培养拟南芥,根据其生物学特性在温度、空气相对湿度、土壤水分、光照以及病虫害防治等方面进行管理,培养出生长健壮、充分满足实验要求的拟南芥植株.用同样基质,适当遮荫,可以在田间大规模种植拟南芥.在月均温为11-14℃,日最低气温为2.1-4.7℃的自然条件下,夜间覆盖塑料薄膜,拟南芥仍能正常生长.关键词:拟南芥;栽培技术;田间种植;突变体库中图分类号:Q94-331文献标识码:A文章编号:1006-7817(2005)02-0252-03I ndoor culture and large scale fiel d cultivation of A rabidopsis t h alianaWANG A i-rong,LI U Li,ZHOU Jie,LU G uo-dong,WANG Zong-hua(K ey Laborato ry for Biope sticide and Che m i ca l B io l ogy o f M inistry of Educati on,Fu jian Ag ricu lture and F orestry U ni ve rsit y, Fuzhou,Fuji an350002,Chi na)Ab strac t:The so il,p l ant ash and w ood chips at the propo rtion o f4∶2∶1we re used a sm ed i u m t o trea t t he seeds o f Arabi dopsis t ha li-ana,and t o sus pend t he m i n1g L-1aga r w ater so l u tion a t4℃for2-4day s and directl y s ow t he m onto tho se p repa red pots to m ake t he m ge r m i na t e and gro w at t he indoo r or ou t doo r conditions w it h regu l a r t emperature m anagement,w atering,fe rtiliza tion,and pest con tro.l A.t ha liana wa s still g row i ng we ll i n t he fie l d even when the ave rage mon t hly te m pe ra t ure w as a round11.0-14.0℃and the dail y m ini m u m te m pe ra t ure decli ned to2.1-4.7℃i n w i n t e r as l ong as covered w it h p l a stic fil m.The result prov i des a ne w w ay t o g row A.t hali ana a t l a rge sca le but w it h l ow co stwh ich may facilita t e the p l ant f unc tiona l geno m ics.K ey word s:Ar abidopsis tha li ana;culture technique;fie l d plan ting;m utan t base拟南芥(Arabidopsis t h ali a na)属十字花科拟南芥属植物,具有显花植物的全部特征,且还具有基因组小、结构简单、形体小、生长周期短、繁殖系数高、自花授粉等优点[1],这些特点使它成为“植物界的果蝇”,分子生物学、发育生物学和遗传学研究的模式物种.2000年,其基因组全序列测定工作的完成更加激发了人们对其基因结构与功能进行更为详尽研究的兴趣[2].现在,我国越来越多的实验室以拟南芥为试验材料.但拟南芥种子小,幼苗弱,对生长环境又有一定要求,这给它的培育带来了一定困难.目前,拟南芥的栽培方法主要有2种:一种是移栽法,即先将种子种在无菌培养基上,1周后再移栽到土壤中;另一种是土壤培养法,即直接把种子种在土壤中[3].国际上,已有很成熟的拟南芥栽培方法和材料[4],但是国内的条件往往达不到规范的要求,为此,已有一些改进方法的报道[3,5-7],但这些方法对设施依赖性很强,成本高,难以大规模种植.本研究摸索了一套简便易行的室内和田间栽培方法,为大规模、低成本栽培拟南芥提供参考.1　材料与方法供试拟南芥为Co lu m bia-4、Co lu m bia-0、g l、W s等生态型.根据福州市的取材情况和拟南芥的生长特点配制了多种基质.各基质不同组分的体积比为:菜园土∶沙子=1∶1、菜园土∶花土=1∶1、菜园土∶椰糠=1∶1、椰糠∶沙子=1∶1、菜园土∶椰糠∶沙子=1∶1∶1、菜园土∶泥炭土=1∶1、菜园土∶草木灰∶锯木屑=4∶2∶1.观察拟南芥在不同基质的生长情况.将混合均匀的培养基质装入培养盆中,培养盆放置于托盘上,一个托盘可放置多个培养盆.播种前向收稿日期:2005-01-14 修回日期:2005-03-25基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471178);福建自然科学基金资助项目(B0210018);福建省科技厅资助项目(2003F008).作者简介:王爱荣(1975-),女,硕士.研究方向:分子植物病理学.*通讯作者.托盘内加水待培养基质表面湿润后,便可播种.种子熏蒸消毒后,用无菌水浸泡置于4℃冰箱内低温处理2-4d 后播种.为使种子播得均匀并提高播种速度,将种子用1g L -1琼脂水悬浮,用滴管把种子点播在基质表面,直径10c m 的培养盆播5-6点,每点播2-3粒种子,播后用扎有小眼的塑料薄膜覆盖.置于21-23℃、人工光照(白色荧光灯,16h 光照/8h 黑暗交替,光照度为4000l x )和空气相对湿度为70%左右的培养室生长,或置于田间塑料大棚中生长.根据拟南芥生长特点进行水肥管理和病虫害防治.2　结果与分析2.1　不同基质对拟南芥生长的影响本试验结果表明,拟南芥在菜园土、椰糠和沙子的体积比为1∶1∶1及菜园土、草木灰和锯木屑的体积比为4∶2∶1两种基质上生长最好.这两种基质松散性和通气性比较好,又有比较丰富的营养,有利于拟南芥萌发和幼苗生长.由于草木灰和锯木屑易得,因此在大规模种植拟南芥时,选用菜园土、草木灰和锯木屑的体积比为4∶2∶1的基质.用此基质培养,拟南芥不同生态型均生长良好.2.2　拟南芥各发育期的关键管理措施2.2.1　苗期　拟南芥苗期管理十分关键,否则极易死苗.拟南芥播种后2-4d 即可出苗,待子叶完全展开后揭开塑料薄膜.出苗后约1周,新叶长出时进行适当间苗,每穴留1株壮苗,未出苗的穴可以移苗补齐,保证每盆5-6株.间苗不宜太晚,否则易伤及临近的植株,且因养分、空间等的争夺减慢生长速度.拟南芥幼苗比较脆弱且根系不发达,需要较大的空气相对湿度和土壤湿度.因此,在揭去塑料薄膜后如果空气相对湿度低于70%,应在地面泼水并不定期喷雾小苗;土壤的含水量也要高,一般保持土壤表面潮湿即可,不宜过湿或过干.待出苗3周后,水与1/5M S 液体交替浇灌,以保证幼苗健壮.2.2.2　成株期　拟南芥成株期除正常的水肥管理外,关键是病虫害的防治.在种植拟南芥的过程中,真菌如菌核病菌(Scler otinia sclerotiorum )和白粉病菌(Erysiphae cic horace arum )及害虫如蚜虫(M yzus persic ae )、小菜蛾(P lutell a xyllostella )和菜青虫(Artogeia rapae )常为害拟南芥,特别是大规模栽培时为害更大.对菌核病的防治,采取预防为主.用哈尔滨市农欢化工厂生产的“克枯星2号”20g 拌土100kg ,可达到很好的防治效果;若在幼苗期发病,则尽快将得病株拔掉,把病株的培养盆取出,浇灌1500-2500倍稀释液,可防止传染其它植株.白粉病易于传播,一旦发生,用福建龙岩市龙门化工发展有限公司生产的“粉锈星”(10g 兑水15kg )或用西安克胜新依达农药有限公司生产的“倾止”(稀释4000-6000倍)喷雾,严重时喷2-3次,效果甚好.蚜虫发生时喷雾上海宏邦化工有限公司生产的“大救星”(20g 兑水30L ).小菜蛾和菜青虫发生时,使用单一农药往往效果较差,且使用几次后就失效,化学农药和生物农药混合使用效果很好,且药效持久.我们常将济南绿霸化学品有限责任公司生产的“毒死蜱”(稀释1500-2000倍)与海南正业农业化工有限公司生产的“吊死它”(稀释3000-4000倍)或湖北康欣农用药业有限公司生产的“生绿B t 可湿性粉剂”(稀释1000-1500倍)混合使用.2.2.3　花期　拟南芥属长日照植物,增加光照时间,可以提前开花.此外,如果将花序掐除,则可以促进营养生长,延迟花期.通常待花序长至10c m 左右时从基部掐掉,这样从花序基部会发出更多花序,同时可短暂抑制生殖生长,促进营养生长,长出的次生花序非常粗壮,不易倒伏.在塑料大棚中,天气好时白天要掀开部分塑料薄膜以通风除湿且防止棚内温度过高,下午太阳快落山时再将塑料薄膜盖好.2.3　拟南芥在培养室内的生长发育情况按照上述栽培方法,拟南芥各生态型均能旺盛生长,满足研究需要(图1A 、1B ).进一步观察拟南芥生态型C olumb ia -4在室内的生长发育情况,拟南芥生长良好(表1).2.4　拟南芥在大棚中的生长情况用菜园土、草木灰和锯木屑体积比为4∶2∶1的培养基质在塑料大棚中培养C olumb ia -4生态型的拟南芥,其生长情况非常好(图1C ).与室内栽培相比,拟南芥在塑料大棚中生长更健壮,可以结更多的种子,这可能与自然光较强有关.但拟南芥种在塑料大棚中更易受菌核病菌、小菜蛾和菜青虫等为害,而且受自然 253 第2期王爱荣等:拟南芥室内简易栽培和田间大规模种植的方法气候影响较大,福州夏天温度过高,室外难以种植.不过,拟南芥较耐低温,根据福建气象台资料,福州2003年12月份,2004年1、2月份平均气温分别为13、11和14℃,日最低气温分别为4.2、2.1和3.7℃,大棚内的拟南芥仍生长良好,但冬季光照时间短,花期会延迟.A.室内生长9周半的植株;B.室内生长情况;C.大棚内的生长情况.图1　拟南芥的生长情况Fi g .1　G ro w th stat us of A.t ha li ana表1　拟南芥生态型Col umb i a -4在培养室内的生长情况Tab l e l G ro w t h s t at u s of A.t ha li ana Co l u m b i a -4at t he g r ow th cha mb er成苗率/%始花时间/周开花时株高/c m 莲座直径/c m 果荚长度/c m 每荚种子数生活周期/周1004-58.5-11.08.5-10.5 1.2-1.442-5011-153　小结拟南芥作为重要的模式植物,是植物功能基因组学研究的重要材料.如何大规模栽培拟南芥是国内许多实验室面临的实际问题.我们通过试验摸索出一套直播育苗的管理措施,培养出生长健壮、结实率高的拟南芥,特别是首次研究了拟南芥室外大规模栽培技术,发现拟南芥在极端气温为2.1℃下仍能正常生长,具有较大的参考价值.本研究摸索的方法与其他方法[3,5-7]相比,具有操作简单,基质易得等优点,且拟南芥生长健壮,是一种简便易行的方法.致谢:本试验得到美国加州大学洛杉矶分校分子细胞和发生生物学研究所林辰涛教授和中国农业科学院作物科学研究所刘旭研究员指导,特此致谢参考文献:[1]陈璋.拟南芥:植物分子生物学研究的模式物种[J ].植物学通报,1994,11(1):6-11.[2]DE NN IS C ,SURR IDGE C .Ar abi do psis t haliana genome [J ].Na ture ,2000,792:150.[3]于政权,孙颖.拟南芥菜室内培养技术的改进[J ].河北师范大学学报(自然科学版),1999,23(4):499-550.[4]W EI G EL D ,G LAZEBROOK J .Arab i d opsis :A L aboratory M anual [M ].北京:化学工业出版社,2004.7-17.[5]陈敏,白书农.拟南芥培养经验点滴[J ].植物生理学通讯,1995,31(6):436-438.[6]王秀荣,沈宏,严小龙.拟南芥室内繁种技术研究[J ].华南农业大学学报(自然科学版),2002,23(3):94.[7]李俊华,张艳春,徐云远,等.拟南芥室内培养技术[J ].植物学通报,2004,21(2):201-204.(责任编辑:施晓棠) 254 福建农林大学学报(自然科学版)第34卷。