紫背天葵組織培養(yǎng)與快繁技術(shù)研究進(jìn)展

程維舜，蔡翔，祝菊紅，陽永學(xué)，王萍，張安華

（武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，430345）

關(guān)于紫背天葵的組培快繁已有一些文獻(xiàn)報(bào)道[2，11～14]，通過組培快繁技術(shù)，利用紫背天葵嫩枝材料就能在短期內(nèi)生產(chǎn)出大量優(yōu)質(zhì)商品紫背天葵種苗，在不影響原有紫背天葵采收情況下獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，但這些尚局限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，本文就近年來紫背天葵組培快繁技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，包括外植體選擇、培養(yǎng)基配方、激素及碳源，以及壯苗生根和移栽等，為規(guī)模化生產(chǎn)紫背天葵提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

紫背天葵通過組織培養(yǎng)獲得再生植株的主要途徑有2種：一是通過體細(xì)胞發(fā)生途徑實(shí)現(xiàn)植株的再生[15]；二是通過器官發(fā)生途徑直接誘導(dǎo)不定芽[16]或經(jīng)過愈傷組織再分化出不定芽獲得再生植株[17]。

1 外植體選擇

目前，紫背天葵主要的外植體材料是種子[18]、無菌球莖芽和球莖[19～21]、莖段[2，7，8，11，13]、無菌苗葉片[6，16，22]。其中珠粒狀球莖與葉芽生長明顯。但現(xiàn)有文獻(xiàn)通常取其無菌胚狀體或不定芽進(jìn)行芽叢擴(kuò)增[6，18]。

2 培養(yǎng)條件

紫背天葵的生長主要受光照、溫度和空氣濕度等因素的影響，其種子需要在弱光下萌發(fā)[18]；愈傷組織誘導(dǎo)采用暗培養(yǎng)；培養(yǎng)條件為溫度（25±2）℃，光照強(qiáng)度為 40 μmol·m-2·s-2，光照時(shí)間為 14 h/d[17]。在溫度為（25±2）℃、光照強(qiáng)度為 2 000 lx、14 h/d[6]光照周期下，不定芽分化效果最佳；而組培苗在溫度為（25±1）℃、空氣相對(duì)濕度 70%、光照強(qiáng)度 2 000 lx、10 h/d[21]光照周期下，生長狀態(tài)最適；移栽后的紫背天葵保持濕度80%～90%，溫度25℃左右，植株成活率可達(dá)90%以上[6]。

3 體細(xì)胞發(fā)生途徑

以種胚作為培養(yǎng)材料，李耿光等[18]認(rèn)為，紫背天葵成熟種子在MS和SH培養(yǎng)基上均能無菌萌發(fā)，且MS培養(yǎng)基比SH的分化效率高。另外，培養(yǎng)基中加入一定濃度的GA3能促進(jìn)種子萌發(fā)生長，但不形成愈傷組織；因此，如果培養(yǎng)基中不含任何激素或只添加GA3，就可直接長出小苗，經(jīng)生根培養(yǎng)基再生出植株。

4 器官發(fā)生途徑

4.1 誘導(dǎo)培養(yǎng)

①基本培養(yǎng)基 培養(yǎng)基的種類、成分等直接影響紫背天葵的生長發(fā)育。選擇合適的培養(yǎng)基，對(duì)紫背天葵的組織培養(yǎng)是至關(guān)重要的。不同的培養(yǎng)時(shí)期所用的培養(yǎng)基也會(huì)有所不同，1/2 MS[14]、MS[17]培養(yǎng)基是紫背天葵愈傷組織誘導(dǎo)和不定芽誘導(dǎo)試驗(yàn)中主要應(yīng)用的基本培養(yǎng)基。

②激素 不定芽的誘導(dǎo)與細(xì)胞分裂素的種類和濃度密切相關(guān)，目前秋海棠科植物的組織培養(yǎng)中所采用的細(xì)胞分裂素大多為6-BA、KT[18，22]。國內(nèi)外有大量報(bào)道，6-BA對(duì)叢生芽的誘導(dǎo)和增殖具有較明顯的效果，但6-BA的使用濃度和組合激素種類各不相同[23～27]；陳剛等[17]認(rèn)為，1 mg/L 2，4-D 和1 mg/L 6-BA對(duì)紫背天葵愈傷組織的誘導(dǎo)效果最好，對(duì)愈傷組織的生長有促進(jìn)作用，這一點(diǎn)與李耿光等[18]的研究結(jié)果一致。紫背天葵愈傷組織的不定芽誘導(dǎo)率與6-BA濃度成正相關(guān)，而NAA則抑制不定芽的發(fā)生。然而，張少平等[7]在MS培養(yǎng)基中加入3 mg/L BA+0.2 mg/L NAA，則有利于外植體誘導(dǎo)

不定芽。另外，陳雄偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，TDZ和CPUU也能誘導(dǎo)紫背天葵葉片和愈傷組織分化出不定芽，在MS培養(yǎng)基中添加0.5 mg/L TDZ，誘導(dǎo)率可達(dá)到81.3%。但是與紫背天葵相關(guān)研究中6-BA誘導(dǎo)不定芽的效果比較，TDZ和CPUU對(duì)紫背天葵不定芽誘導(dǎo)效果稍差一些[16，17]。

③碳源 在已報(bào)道的紫背天葵快繁體系中，培養(yǎng)基碳源（蔗糖）設(shè)計(jì)的濃度均采用30 g/L[6，18]。但該濃度處理下，紫背天葵組培苗有明顯的返綠現(xiàn)象，其葉背紫紅的獨(dú)特表征幾乎消失。當(dāng)培養(yǎng)基中添加45 g/L的蔗糖時(shí)，不僅不定芽誘導(dǎo)效果最佳，而且可以很好地保持葉背紫紅野生性狀的穩(wěn)定[21]。另外，也有研究表明，添加有機(jī)附加物200 mg/L LH（水解乳蛋白）、200 mg/L CH （水解酪蛋白）和200 mg/L YE（酵母提取物）[17]，能更好誘導(dǎo)愈傷組織和不定芽。

4.2 增殖和壯苗培養(yǎng)

①基本培養(yǎng)基 目前，MS是增殖和壯苗培養(yǎng)較常用的基本培養(yǎng)基。

②激素 大量試驗(yàn)表明，適宜的6-BA和NAA濃度對(duì)不定芽增殖和壯苗增殖起促進(jìn)作用。培養(yǎng)基MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA，不定芽增殖倍數(shù)最大，生長速度也快[16]。培養(yǎng)基MS+1.0 mg/L BA+0.1 mg/L NAA和MS+0.2 mg/L BA+0.05 mg/L NAA[7]分別有利于不定芽增殖和壯苗增殖。

③碳源 多項(xiàng)研究表明，30 g/L的蔗糖濃度誘導(dǎo)球莖芽叢的增殖效果最好[8，11，16]，苗叢質(zhì)量增加顯著。但是高濃度的蔗糖（≥75 g/L）則顯著抑制了組培苗的整體生長[21]。

4.3 生根培養(yǎng)

①基本培養(yǎng)基 紫背天葵在1/2 MS[7]、1/2 SH[18]和MS[21]培養(yǎng)基均可生根。由于1/2 MS長根時(shí)間最早，根的平均個(gè)數(shù)最多，并且有球莖形成，更易儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，更有利于移栽和成活[17]。

②激素 不定根的形成受植物生長物質(zhì)種類和培養(yǎng)1/2 MS或者低離子濃度條件下進(jìn)行生根試驗(yàn)。在 1/2 MS 培養(yǎng)基上添加 NAA[7，13，14]、IBA[6，16，18]后，對(duì)幼苗生長均有促進(jìn)作用，根系更發(fā)達(dá)；總體來說，NAA效果好于IBA。另外，激素濃度在幼苗生長過程中有一定影響，0.1 mg/L NAA生根效果明顯[7]，0.2 mg/L IBA生根效果顯著[6]。還有研究表明，0.3 mg/L NAA+0.2 mg/L IBA的組合能較好誘導(dǎo)紫背天葵不定芽生根，生根率100%[19]。

③碳源 紫背天葵球莖芽叢不定根生長的最佳蔗糖濃度為60 g/L[21]。在1/2 MS培養(yǎng)基中，添加活性炭誘導(dǎo)不定根形成的時(shí)間并沒有明顯提前或延后，對(duì)生根率的影響也不顯著。但是，不定根形成的適度暗環(huán)境吻合了根系避光生長的特性，不定根生長方向穩(wěn)定，扎入培養(yǎng)基里充分吸收營養(yǎng)，因此，其根系豐富、根質(zhì)量高[19]。

5 展望

目前，中國在紫背天葵組織培養(yǎng)技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展。紫背天葵的組培快繁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了紫背天葵的人工栽培，初步解決了野生紫背天葵日益短缺的問題，避免了野生紫背天葵的破壞性開采。同時(shí)，也滿足了人們對(duì)中藥紫背天葵的需求，為紫背天葵的藥用研究和綜合開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)條件。另外，紫背天葵的組培快繁技術(shù)具有繁殖速度快、質(zhì)量優(yōu)等特點(diǎn)，所獲得的種苗在長勢、商品品質(zhì)等方面明顯優(yōu)于常規(guī)繁殖的種苗，對(duì)加快紫背天葵的推廣開發(fā)具有很大作用，有較好的應(yīng)用前景。但是，紫背天葵的組培快繁技術(shù)尚局限于實(shí)驗(yàn)室研究階段，將結(jié)果用于規(guī)模化生產(chǎn)還有很多問題沒有解決，難以真正達(dá)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。因此，該技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化上的成功，將為紫背天葵的脫毒和遺傳轉(zhuǎn)化研究奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。在園藝植物的生產(chǎn)繁育領(lǐng)域運(yùn)用組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)一些植物進(jìn)行必要的研究和改造，將是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的必經(jīng)之路。