栝樓離體培養(yǎng)研究進(jìn)展

陳思 蔡小東

( 長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)( 長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

栝樓(TrichosantheskirilowiiMaxim.)俗名吊瓜，是葫蘆科栝樓屬的一種多年生纏繞性藤本植物，其果實、種子、根分別作栝樓、栝樓籽和天花粉入藥[1～3]。栝樓子香氣濃郁，風(fēng)味獨特，可食率達(dá)60%，且富含大量人體必需的氨基酸、脂肪酸、維生素及多種微量元素[4]，是近年來休閑食品瓜子中的上等佳品[1～3]。在生產(chǎn)上，栝樓有種子、塊根、壓條和扦插等繁殖方式。栝樓是雌雄異株植物，用種子繁殖時往往形成雌雄比例嚴(yán)重失調(diào)，出現(xiàn)大量雄株苗而造成浪費(fèi)，而且種子繁殖會導(dǎo)致品種退化，引起種質(zhì)混亂、種苗良莠不齊等現(xiàn)象[4]。因此，以籽用栝樓為目的的種植一般采用無性繁殖育苗。目前，栝樓種植主要采用塊根( 種植多年的老塊根或前一年確定性別的塊根)繁殖。這種方式繁殖系數(shù)低，生產(chǎn)季節(jié)性不能完全掌握，在短時間內(nèi)無法得到大量的種苗，使發(fā)展良種生產(chǎn)受到一定限制[5]。為滿足生產(chǎn)對優(yōu)良品種小苗的需求，有必要采取新技術(shù)培育和繁殖栝樓新品種。

植物快速繁殖技術(shù)具有繁殖周期短、繁殖系數(shù)大、材料來源廣、遺傳穩(wěn)定、不受季節(jié)與環(huán)境限制等優(yōu)點。利用組培技術(shù)建立栝樓快速繁殖體系，能在短期內(nèi)培育出大量遺傳穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)一致的優(yōu)質(zhì)種苗，有利于迅速實現(xiàn)優(yōu)良品種的大面積推廣。因此，開展栝蔞離體培養(yǎng)再生體系的研究具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。為此，筆者就近年來栝樓離體培養(yǎng)再生體系建立的研究進(jìn)行了綜述。

1　外植體的選擇

栝樓組培外植體的選擇有實生試管苗、實生幼苗和塊根萌發(fā)嫩梢等。栝樓的離體培養(yǎng)研究始于20世紀(jì)90年代，一般以帶腋芽莖段為外植體，以MS為基本培養(yǎng)基，添加外源激素誘導(dǎo)植株的再生[6]。以栝樓植株子葉、葉片切塊、葉柄、卷須、莖段、根段、根尖作為外植體，均易產(chǎn)生不定根和愈傷組織以及愈傷組織分化出不定根，而利用外植體直接分化芽和經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織再分化不定芽較為困難[7]。林貴美等[8]采用帶腋芽或頂芽的栝樓莖段為外植體，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基營養(yǎng)與激素，以微型扦插的組織培養(yǎng)快繁方法建立了栝樓無性繁殖體系及栝樓組培苗生產(chǎn)路線，成苗效率高。而楊麗娜等[9]認(rèn)為栝樓的種苗快速繁殖宜采用多年生塊根萌生幼苗的帶芽莖段誘導(dǎo)叢生芽。

2　植物激素種類及濃度的選擇

栝樓組織培養(yǎng)中激素主要有NAA、IBA、6-BA 等，需要根據(jù)外植體的種類、取樣時期及目的調(diào)整激素的種類及劑量進(jìn)行選擇。劉志強(qiáng)等[10]以帶腋芽莖段作為外植體，通過數(shù)種培養(yǎng)基的比較，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)芽增殖以MS+2.0mg/L 6-BA+0.1mg/LNAA為最好，試管苗在1/2 MS+0.5mg/L NAA+0.5mg/L IBA上能很快生根而成為完整植株。陳惠等[11]以MS為基本培養(yǎng)基，利用栝樓帶腋芽莖段，經(jīng)誘導(dǎo)叢生芽、擴(kuò)增、生根等過程成功獲得了組培苗。余慧琳等[5]通過對莖段腋芽的離體快繁研究，確定了形成無菌試管苗的最佳培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基+0.2～0.3mg/L BA + 0.1～0.2mg/L NAA 組合；繼代增殖最佳培養(yǎng)基為MS 培養(yǎng)基+0.1mg/L BA + 0.1～0.2mg/L NAA 組合；生根最佳培養(yǎng)基為1/2 MS 培養(yǎng)基 + 0.2mg/L NAA 組合。陳惠[7]研究發(fā)現(xiàn)將不定根根尖接種在MS + 4mg/L BA 的培養(yǎng)基上光下培養(yǎng)效果最佳。韓琳娜等[12]利用栝樓的嫩芽作為外植體進(jìn)行離體組織培養(yǎng)，通過正交試驗篩選出栝樓最佳芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS + 0.5mg/L 6-BA + 0.5mg/L NAA，而最佳芽生根培養(yǎng)基為MS + 0.2mg/L NAA。利用栝樓相同部位作外植體進(jìn)行愈傷誘導(dǎo)和芽分化培養(yǎng)基的激素配比亦不同。在已有的關(guān)于栝樓試管苗快速繁殖體系和外植體取材研究的基礎(chǔ)上，楊曉伶等[13]以栝樓莖段、葉片、塊根塊根幼苗的莖尖和帶芽莖段進(jìn)行了快繁外植體選擇研究。結(jié)果表明，MS培養(yǎng)基+2mg/L 6-BA+0.5～0.05mg/L NAA可誘導(dǎo)塊根幼苗莖尖及帶芽莖段產(chǎn)生叢生芽，在MS 培養(yǎng)基 + 0.1mg/L NAA + 0.2mg/L IBA作用下生根，能夠在移栽后實現(xiàn)快速繁殖，而莖段和葉片可形成愈傷組織，但不能形成根。各種最佳條件的確立對于栝樓優(yōu)質(zhì)種苗選育、大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)以提取有效成分的研究有著重要意義。

3　雌雄植株適宜的培養(yǎng)基篩選

在對雌雄異株植物進(jìn)行組織培養(yǎng)研究時，應(yīng)該注意外植體的性別差異，應(yīng)對雌雄植株分別進(jìn)行組織培養(yǎng)研究，以便分別找到適宜雌雄兩性的最佳培養(yǎng)基與最適激素濃度配比。栝樓是雌雄異株植物，栝樓雌雄外植體在組織培養(yǎng)中的表現(xiàn)不相同。郭曉亮等[14]研究發(fā)現(xiàn)栝樓雌雄外植體在組織培養(yǎng)中的表現(xiàn)不相同,愈傷組織的誘導(dǎo)以及分化中所適宜的激素濃度或種類有一定差異。在栝樓中，已有的對雌雄異株植物的組織培養(yǎng)研究絕大多數(shù)沒有區(qū)分外植體的性別，未對雌雄兩性分別進(jìn)行組織培養(yǎng)研究，得到的適宜培養(yǎng)基配方均是不分性別的。因此，栝樓雌雄植株適宜培養(yǎng)基的篩選需要進(jìn)一步研究。

4　組培苗的質(zhì)量評價

組織培養(yǎng)育苗雖已被廣泛接受，但組培苗的質(zhì)量會直接影響苗栽植到大田后的生長和發(fā)育。除了培養(yǎng)基外，培養(yǎng)溫度、光照強(qiáng)度、光質(zhì)、培養(yǎng)方法等均對試管苗質(zhì)量有影響。研究表明，采用環(huán)境工程手段，可以對培養(yǎng)容器內(nèi)微生態(tài)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，可明顯提高組培苗質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本[15]。組培苗的收集、等級劃分、檢驗以及制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為栽培生產(chǎn)提供可靠的試管苗質(zhì)量保障，對于規(guī)范試管苗貿(mào)易、提高試管苗質(zhì)量具有重要的實踐意義。在金釵石斛中，唐玲等[16]用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件對組培苗的苗高、莖粗、節(jié)數(shù)、株數(shù)/叢( 芽點)、根長和根幅6項指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計描述、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析，根據(jù)聚類結(jié)果并結(jié)合生產(chǎn)實際進(jìn)行分級，制定了分級標(biāo)準(zhǔn)。在栝樓離體培養(yǎng)研究方面，目前研究的重點集中在如何高頻率地誘導(dǎo)出愈傷組織、不定芽或根，對不同濃度激素配比對栝樓植株再生影響的研究較多[5～13,17]，而對提高試管苗的質(zhì)量以及質(zhì)量的評估方法尚缺乏研究。

5　組培苗的田間試驗

組培苗是在無菌、適宜的溫度、濕度、光照及充足養(yǎng)分供應(yīng)的條件下生長出來的，出瓶煉苗時環(huán)境條件發(fā)生了巨大變化，在生理、形態(tài)等方面都與自然條件生長的正常小苗有很大差異。在植株離體培養(yǎng)再生過程中，培養(yǎng)基成分、繼代培養(yǎng)次數(shù)、生長素與細(xì)胞分裂素的不同組合等均可導(dǎo)致體細(xì)胞無性系變異。經(jīng)歷組織培養(yǎng)和再生階段后，經(jīng)常伴隨或不伴隨目的性狀的表現(xiàn)而出現(xiàn)一些非目的性狀的改變。因此，組培苗在種植于大田后，需要研究組培苗的品種特征、植物學(xué)性狀、生長發(fā)育期、果實經(jīng)濟(jì)性狀、抗逆性等方面。例如王峰[18]比較了草莓章姬組培脫毒繁殖苗與常規(guī)匍匐莖繁殖苗的植物學(xué)性狀和果實經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀，結(jié)果表明組培苗較常規(guī)苗株高、株幅有明顯增大，復(fù)葉多一張功能葉；草莓品種經(jīng)過組培脫毒后植株長勢增強(qiáng)，平均單果與最大單果重較常規(guī)苗增大明顯，果實可溶性固形物含量比常規(guī)苗增加了15.2%；果實品質(zhì)和產(chǎn)量明顯提高。然而，目前還沒有栝樓組培苗田間試驗的報道。

6　展望

組織培養(yǎng)技術(shù)具有繁殖系數(shù)高、速度快和成苗率高等優(yōu)點，對一些繁殖系數(shù)低、種子繁殖困難的名特優(yōu)植物品種的繁殖有重要意義。試管苗由于是在無菌、有營養(yǎng)供給、適宜光照和濕度近100%的相對濕度環(huán)境條件下生長的，在生理、形態(tài)等方面都與自然條件下生長的正常小苗有很大差異。此外，植物體細(xì)胞無性系變異現(xiàn)象普遍存在于各種再生途徑的組織培養(yǎng)過程中[19]。因此，在栝樓試管苗的繁育過程中，除了進(jìn)行栝蔞離體快繁關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化的研究外，目前試管苗質(zhì)量以及試管苗田間表現(xiàn)評價等基礎(chǔ)研究工作亟待加強(qiáng)。

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