針葉樹(shù)種體細(xì)胞胚胎發(fā)生影響因素淺析

王聰慧，徐 蕾

(吉林省林木種苗管理站,吉林 長(zhǎng)春 130022)

植物體胚發(fā)生(簡(jiǎn)稱體胚發(fā)生)具有植株再生率高、胚胎結(jié)構(gòu)完整、繁殖速度快等優(yōu)點(diǎn)，是利用無(wú)性繁殖的手段實(shí)現(xiàn)植株再生的重要途徑之一[1]。針葉樹(shù)種具有扦插成活困難、繁殖困難以及成苗率低等弊端，但是針葉樹(shù)種是良好的經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值，因此，針葉樹(shù)種體胚發(fā)生技術(shù)研究具有重要的意義[2-5]。大量研究顯示：針葉樹(shù)體胚發(fā)生為間接體胚發(fā)生，需要通過(guò)誘導(dǎo)胚性愈傷組織來(lái)實(shí)現(xiàn)[5-7]，而胚性愈傷組織是種質(zhì)資源保存的重要材料，也是遺傳轉(zhuǎn)化的重要媒介。

自體胚發(fā)生在云杉和落葉松中發(fā)現(xiàn)以來(lái)，針葉樹(shù)的體細(xì)胞胚胎發(fā)生(SE)已在許多其他物種中被報(bào)道。針葉樹(shù)體胚發(fā)生受多種因素的共同影響，母樹(shù)基因型、基本培養(yǎng)基種類、激素種類及濃度、糖的種類與濃度、膠凝劑強(qiáng)度等。本文綜述了針葉樹(shù)體胚發(fā)生的影響因素，并提出了展望，以期為今后針葉樹(shù)體細(xì)胞胚胎發(fā)生體系研究及實(shí)際應(yīng)用提供參考價(jià)值。

1針葉樹(shù)體胚發(fā)生的影響因素

1.1基本培養(yǎng)基

1.2 體細(xì)胞胚胎發(fā)生過(guò)程中的遺傳控制

確定適宜培養(yǎng)基后，決定體胚發(fā)生關(guān)鍵環(huán)節(jié)是親本基因型，基因型對(duì)體胚發(fā)生過(guò)程的整個(gè)環(huán)節(jié)影響都較大，有研究顯示，胚性愈傷組織誘導(dǎo)階段母本基因型比父本基因型影響更大。而在體胚成熟階段不同細(xì)胞系體胚成熟能力也不同，顯著影響體胚發(fā)生效果。因此，在針葉樹(shù)體胚發(fā)生外植體選擇過(guò)程中，首先需要選擇優(yōu)良的母樹(shù)基因型，以期達(dá)到更好的效果。

1.3激素種類與濃度

針葉樹(shù)體胚發(fā)生往往需要通過(guò)外源添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別是在胚性愈傷組織誘導(dǎo)和增殖階段，目前國(guó)內(nèi)外發(fā)表的文獻(xiàn)中，都是以添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素作為胚性細(xì)胞誘導(dǎo)的最起始條件，并且常用的生長(zhǎng)素是NAA和2,4-D，常用的細(xì)胞分裂素為6-BA和KT[4]。在針葉樹(shù)胚性愈傷組織誘導(dǎo)階段常常添加較高濃度的細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素，而在隨后的胚性愈傷組織增殖階段通常需要將生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度降低，而在體胚成熟階段常常是撤出細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素，同時(shí)添加高濃度的脫落酸，但是不同針葉樹(shù)適合的激素濃度不同，因此，不同針葉樹(shù)種適合哪種激素及濃度，需經(jīng)過(guò)試驗(yàn)才能確定。

1.4環(huán)境因子對(duì)體胚發(fā)生的影響

外部環(huán)境因子是影響體胚發(fā)生的重要因素，例如培養(yǎng)室的空氣濕度與溫度、光照條件、培養(yǎng)容器的大小以及培養(yǎng)基的狀態(tài)等，都是影響體胚發(fā)生的關(guān)鍵性因素，在國(guó)內(nèi)外研究中針葉樹(shù)體胚發(fā)生一般在暗培養(yǎng)的條件下進(jìn)行，并且培養(yǎng)室的溫度保持在23 ℃左右，在試驗(yàn)過(guò)程中必須提供適合針葉樹(shù)體胚發(fā)生的外在環(huán)境因子，才能達(dá)到更好的試驗(yàn)效果。

1.5其他添加物

在針葉樹(shù)體胚發(fā)生過(guò)程中，活性碳也起到較為重要的作用，在體胚成熟過(guò)程中往往需要添加活性碳才能達(dá)到更好的效果。此外，水解酪蛋白、L-谷氨酰胺、膠凝劑強(qiáng)度以及PFG都是影響體胚發(fā)生的重要因素，因此，在試驗(yàn)過(guò)程中也要調(diào)節(jié)其至適宜的濃度。

2研究展望

針葉樹(shù)體胚發(fā)生是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，胚性愈傷組織誘導(dǎo)率往往較低，提高工作量還加大了成本，是針葉樹(shù)體胚發(fā)生過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。另外，云杉樹(shù)種體胚成熟環(huán)節(jié)通常較容易，而松屬樹(shù)種體胚成熟環(huán)節(jié)往往非常困難，影響進(jìn)一步的研究，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)[7]。在今后的研究過(guò)程中，需要進(jìn)一步優(yōu)化針葉樹(shù)體胚發(fā)生關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，提高胚愈傷組織誘導(dǎo)率，提高體胚成熟率以及成活率。同時(shí)結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)以及代謝組學(xué)技術(shù)，深度挖掘針葉樹(shù)體胚發(fā)生機(jī)理，找到與針葉樹(shù)體胚發(fā)生相關(guān)的關(guān)鍵基因，探究針葉樹(shù)體胚發(fā)生分子機(jī)制。建立高效的體胚發(fā)生技術(shù)體系，這將為針葉樹(shù)種良種選育和規(guī)模化生產(chǎn)提供重要的技術(shù)保障。