摘要:" 植物組織培養(yǎng)技術(shù)是杏屬植物工廠化育苗、定向育種、種質(zhì)資源保存、遺傳轉(zhuǎn)化、功能基因驗(yàn)證以及推廣示范的重要載體,對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、醫(yī)學(xué)藥品研發(fā)和文旅項(xiàng)目建設(shè)等方面發(fā)揮著積極的推動(dòng)作用。本文系統(tǒng)性對(duì)杏屬植物組織培養(yǎng)技術(shù)中啟動(dòng)培養(yǎng)、增殖培養(yǎng)、再生培養(yǎng)、生根培養(yǎng)和田間移栽等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研究成果進(jìn)行了梳理和歸納,介紹適合各杏屬植物離體培養(yǎng)的最佳方案,提出該技術(shù)中存在技術(shù)起步晚、外植體污染率高、外植體褐化、組培苗玻璃化以及組培苗根系長勢(shì)弱等難點(diǎn)問題,并針對(duì)問題提出下一步研究思路,旨在為后續(xù)杏屬植物組培技術(shù)體系優(yōu)化、定向育種、遺傳轉(zhuǎn)化體系建立和技術(shù)推廣等研究工作提供參考。
關(guān)鍵詞:" 杏屬植物;" 組織培養(yǎng)技術(shù);" 研究進(jìn)展
中圖分類號(hào):" "S 722. 37" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:" "A" " " " " " " " 文章編號(hào):1001 - 9499(2025)01 - 0024 - 06
Research Advance on Tissue Culture Technology of Armeniaca Mill.
YANG Yue
(Liaoning Forestry Development Service Center," Liaoning Shenyang 110034)
Abstract Plant tissue culture technology is an important carrier for factory seedling cultivation, targeted breeding, germplasm resource conservation, genetic transformation, functional gene verification and popularization demonstration of Armeniaca Mill. plants, and which plays a positive role in promoting regional economic development, ecological environment restoration, medical drug research and development and cultural tourism project construction. In this paper, the technical achievements of the key links in the tissue culture technology of Armeniaca Mill plants such as initiation culture, proliferation culture, regeneration culture, rooting culture and field transplanting were systematically reviewed and summarized, and the best program suitable for in vitro culture of each Armeniaca Mill. plants were introduced, and some difficult problems of this technology such as late start of technology, high explants pollution rate, explants Browning, tissue culture seedling glass and weak root growth of tissue culture seedlings were put forward in this paper, and the next step was proposed in order to provide reference for the subsequent research work of Armeniaca Mill. plants which include tissue culture technology system optimization, targeted breeding, genetic transformation system establishment and technology promotion.
Key words Armeniaca Mill.; tissue culture technology; research advance
植物組織培養(yǎng)技術(shù)(簡(jiǎn)稱組培技術(shù))又稱植物離體培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)由德國植物學(xué)家 Haber Land于1902年首次以細(xì)胞學(xué)理論提出,隨后,1958年美國植物學(xué)家Steve Wood通過對(duì)培養(yǎng)基配方的改良,在野生胡蘿卜根部組織上成功分化完整植株[ 1 ],就此組培技術(shù)得到了充分驗(yàn)證,并開啟了植物學(xué)的“新世界”。自上個(gè)世紀(jì)60年代起,我國逐漸開展植物組培技術(shù)研究,分別在醫(yī)藥、糖料和園藝等植物上取得突破性研究成果[ 2 - 4 ],歷經(jīng)近60年的探索與研究,組培技術(shù)已具備和衍化出無菌苗快繁、優(yōu)良性狀篩選、玻璃苗脫毒、誘導(dǎo)基因突變以及功能基因驗(yàn)證等多項(xiàng)實(shí)用功能,在植物遺傳育種、品種改良、工廠化育苗、珍稀物種種植資源庫建設(shè)、基因編輯等前沿領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,并廣泛應(yīng)用到我國農(nóng)業(yè)、林草、生物、醫(yī)藥等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè),創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)價(jià)值。
薔薇科(Rosaceae)杏屬(Armeniaca Mill.)植物包括紫杏(Armeniaca dasycarpa)、藏杏(Armeniaca holosericea)、洪平杏(Armeniaca hongpingensis)、東北杏(Armeniaca mandshurica)、梅(Armeniaca mume)、山杏(Armeniaca sibirica)和杏(Armeniaca vulgaris),均屬于多年生落葉喬木或極稀灌木,主要分布于我國北方(內(nèi)蒙古、遼寧、河北、吉林、黑龍江、山西、陜西、甘肅、新疆等)地區(qū)[ 5 - 6 ]。杏屬植物作為林農(nóng)業(yè)主栽樹種之一,其具有根系發(fā)達(dá)、適生性強(qiáng)、耐貧瘠等生態(tài)樹種共性優(yōu)勢(shì),同時(shí)還兼顧果肉鮮甜、種仁香脆、油脂含量高、杏仁苷類物質(zhì)豐富、固沙保墑等經(jīng)濟(jì)林樹種特性優(yōu)勢(shì)[ 7 - 9 ],因此,杏屬植物備受國內(nèi)外鮮果貿(mào)易、城市綠化、生態(tài)建設(shè)和醫(yī)藥研究等多元化市場(chǎng)所青睞。高需求需要高產(chǎn)出和高供給體系作為保障,在當(dāng)今倡導(dǎo)良種良法的背景下,優(yōu)良性狀、優(yōu)質(zhì)苗木和優(yōu)勢(shì)基因是良種選育、苗木繁育和基因改良研究長期待以突破的三大目標(biāo),植物組培技術(shù)的應(yīng)用是有效解決以上重任的有力途徑。從20世紀(jì)90年代至今,杏屬植物組培技術(shù)的研究已從單一品種發(fā)展到多品種,從簡(jiǎn)單的體細(xì)胞胚培養(yǎng)完善到系統(tǒng)化組培苗的生產(chǎn),這其中,研究人員已經(jīng)通過不同杏屬植物不同類型的外植體建立起啟動(dòng)、快繁、再生以及生根等關(guān)鍵體系,形成了一套完整、系統(tǒng)化的組培體系。在此研究成果的基礎(chǔ)上,未來該技術(shù)可與化學(xué)和分子技術(shù)相融合,開展功能基因發(fā)掘、編輯與驗(yàn)證等研究,建立高效、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化體系,從而探究功能基因作用機(jī)理[ 10 - 12 ],最終實(shí)現(xiàn)加快育種進(jìn)程、提高育種效率、豐富種質(zhì)資源和提升種實(shí)品質(zhì)的目的。本文對(duì)當(dāng)今杏屬植物主栽品種組培技術(shù)的啟動(dòng)、快繁、再生、生根和移栽等環(huán)節(jié)的研究成果進(jìn)行梳理和歸納,系統(tǒng)化總結(jié)出研究現(xiàn)狀,并從中分析出制約組培技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題,針對(duì)問題提出下一步工作的研究方向和思路,旨在為杏屬植物品種選育、優(yōu)質(zhì)育苗、資源保存和遺傳轉(zhuǎn)化等研究工作提供參考。
1 杏屬植物組織培養(yǎng)技術(shù)的研究進(jìn)展
1. 1 組培苗的啟動(dòng)培養(yǎng)
啟動(dòng)培養(yǎng)又稱初代培養(yǎng)或建苗,是組織培養(yǎng)技術(shù)的起始環(huán)節(jié),也是決定獲得組培苗成敗的重要環(huán)節(jié),其關(guān)鍵因素分別為消毒處理方法、外植體選擇和培養(yǎng)基配方的篩選。
1. 1. 1 外植體的選擇
外植體是杏屬植物離體培養(yǎng)的啟動(dòng)材料,不同外植體的分化能力和脫菌率不盡相同,最終獲得組培苗的概率也存在很大差異。廣義上講杏屬植物啟動(dòng)培養(yǎng)所用的外植體分為兩大類,一類為植物的器官,包括植物的營養(yǎng)器官(莖段、莖尖、根尖、葉片等)和生殖器官(種子、成熟胚、下胚軸、花藥等)[ 13 - 14 ];另一類為植物的細(xì)胞組織,通常指植物的愈傷組織和原生質(zhì)[ 15 - 16 ]。研究表明,在眾多不同類型的外植體當(dāng)中,鮮嫩莖段以其具有已分化的基礎(chǔ)芽點(diǎn)、培養(yǎng)周期短、操作簡(jiǎn)單、取材方便、耐逆性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為啟動(dòng)培養(yǎng)首選外植體,其萌發(fā)率可達(dá)60%~85%[ 17 - 21 ]。在無鮮嫩莖段或其表面附有大量絨毛的條件下,莖尖和種胚同樣也是杏屬植物優(yōu)先選擇的外植體,相比于莖段,莖尖和種胚脫菌效果較好,萌發(fā)率可達(dá)72%~97%[ 17 , 22 ],然而,該外植體存在直接分化不定芽數(shù)量相對(duì)較少、操作難度較大,培養(yǎng)周期長,取材不方便等問題。原生質(zhì)可通過愈傷組織純化而得,其與愈傷組織均可以作為啟動(dòng)培養(yǎng)的外植體[ 23 ]。1994年,陳崇順便開展杏脆散型愈傷組織誘導(dǎo)和細(xì)胞懸浮培養(yǎng)研究,愈傷誘導(dǎo)率可達(dá)150 mg以上[ 24 ]。田毅通過對(duì)培養(yǎng)基配方的改良,成功實(shí)現(xiàn)愈傷組織誘導(dǎo)率達(dá)到93%[ 25 ]。相對(duì)而言,愈傷組織和原生質(zhì)誘導(dǎo)分化不定芽從而獲得組培苗,此方法屬于再生體系范疇,存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和細(xì)胞突變等不利、不確定因素,因此,該培養(yǎng)方式很少運(yùn)用在組培苗的啟動(dòng)培養(yǎng)。根據(jù)表1可知,杏和山杏莖段萌芽率可達(dá)79.2%~88.8%[ 17 , 19 , 21 ];莖尖萌芽率可達(dá)70%~78.09%[ 26 , 17 ];胚愈傷誘導(dǎo)率可達(dá)37.37%~100%[ 27 , 22 ];杏和梅葉片的愈傷誘導(dǎo)率可達(dá)50.00%~100%[ 28 , 29 ];杏根部的愈傷誘導(dǎo)率可達(dá)23.03%[ 30 ]。
1. 1. 2 外植體的消毒處理
外植體消毒處理是實(shí)現(xiàn)田間植株向瓶裝植株轉(zhuǎn)變的唯一途徑,植株的前期清洗、消毒試劑的種類、試劑的濃度、消毒的時(shí)長和消毒后的沖洗次數(shù)直接關(guān)系到外植體脫菌效果的好壞[ 31 ]。外植體前期的沖洗和時(shí)長需根據(jù)植物生長的環(huán)境和外植體種類而定,通常情況下,田間植株需要在含清潔劑的水中浸泡0.5 h后,清水沖洗30~240 min,而水培或棚內(nèi)的植株則需要清水沖洗30~60 min即可。就試劑選擇而言,多數(shù)以酒精和升汞為主,二者相比酒精滅菌效果好于升汞,但酒精對(duì)外植體的損害程度也高于升汞,易導(dǎo)致外植體的褐化甚至死亡。為了達(dá)到既充分滅菌又避免對(duì)外植體的過度傷害,多數(shù)研究采取二者組合的方式對(duì)外植體進(jìn)行消毒處理,即短時(shí)間酒精加適當(dāng)時(shí)間升汞(表1)。
莖段:杏和山杏幼嫩枝條清水沖洗30~240 min,切成帶側(cè)芽的莖段后70%酒精消毒30 s,0.1%升汞消毒6~7 min,2%次氯酸鈉消毒4 min,無菌水清洗4次[ 19 , 21 , 17 ]。
莖尖:杏和山杏側(cè)芽清水清洗30 min,75%酒精消毒5~30 s,0.2%升汞消毒6 min,2%次氯酸鈉消毒4 min,無菌水清洗3~4次[ 26 , 17 ]。
胚:杏和山杏種子清水清洗30 min,75%酒精消毒30~60 s,1%升汞消毒7 min或1%新潔爾滅10 min,無菌水清洗5次[ 27, 22 ]。
葉片:杏和梅的葉片清水清洗20~240 min,70%酒精消毒30 s或0.2%漂白粉浸泡4 min,1%升汞消毒6~9 min,無菌水清洗4次[ 28 , 29 ]。
根:杏的根頭部清水清洗240 min,70%酒精消毒10 s,0.1%升汞消毒15 min,無菌水清洗5次[ 30 ]。
1. 1. 3 基本培養(yǎng)基的選擇和激素組合的篩選
培養(yǎng)基是供給組培苗營養(yǎng)生長所必需礦質(zhì)元素、微量元素、碳元素和激素的營養(yǎng)源。啟動(dòng)培養(yǎng)環(huán)節(jié)中選用的培養(yǎng)基稱作為啟動(dòng)培養(yǎng)基,也可以稱作為初代培養(yǎng)基。在外界植株轉(zhuǎn)變無菌苗過程中,能夠維持其正常存活、生長和分化的生理過程,啟動(dòng)培養(yǎng)基的種類和激素組合起到關(guān)鍵性作用。具體杏屬植物啟動(dòng)培養(yǎng)基配方由表1所示,除杏未成熟胚啟動(dòng)培養(yǎng)選用Tukey培養(yǎng)基外,多數(shù)杏屬植物啟動(dòng)培養(yǎng)均選用MS培養(yǎng)基。激素組合基本由細(xì)胞分裂素和生長素組合而成。當(dāng)外植體已有芽點(diǎn)的(莖段和莖尖)情況下,選用濃度為0.2~1.0 mg/L 6-BA和0.1~0.2 mg/L IBA或NAA激素組合最為適宜[ 19 , 21 , 26 , 17 ]。當(dāng)外植體無芽點(diǎn)(胚、根、葉片)的情況下,為了保證外植體分化出大量愈傷組織或不定芽,應(yīng)適當(dāng)提高細(xì)胞分裂素的濃度,多數(shù)研究采用2.0 mg/L 6-BA或2.0 mg/L TDZ、4.0 mg/L ZT和1.0 mg/L~3.0 mg/L 2,4-D、0.2 mg/L NAA激素組合[22 , 27 - 30 ]。
1. 2 杏屬植物組培苗增殖和再生培養(yǎng)
1. 2. 1 組培苗增殖培養(yǎng)
組培苗增殖培養(yǎng)又稱繼代培養(yǎng)和快繁,是將啟動(dòng)培養(yǎng)獲得的組培苗和不定芽進(jìn)行多次培養(yǎng),使其不斷分化出新的不定芽,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)組培苗大量增殖的培養(yǎng)過程。增殖培養(yǎng)是組培技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠化育苗的重要途徑,也是該技術(shù)有別于其他育苗技術(shù),可實(shí)現(xiàn)低成本、高數(shù)量、穩(wěn)定性、統(tǒng)一性育苗的顯著優(yōu)勢(shì)。增殖培養(yǎng)與啟動(dòng)培養(yǎng)主要差別集中在培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素和生長素濃度的高低。通常情況下,增殖培養(yǎng)的細(xì)胞分裂素濃度遠(yuǎn)低于啟動(dòng)培養(yǎng)。杏屬植物增殖培養(yǎng)培養(yǎng)基配方見表2所示,在培養(yǎng)基種類方面,除孫清榮[ 2 ]在鮮食杏增殖培養(yǎng)研究中選用WPM培養(yǎng)基以外,仁用杏和山杏的組培苗增殖培養(yǎng)均選用MS培養(yǎng)基。在激素組合方面,仁用杏和鮮食杏選用0.5~1.0 mg/L 6-BA和0.05~0.08 mg/L IBA激素組合[ 19 , 21 ],山杏選用0.8 mg/L 6-BA和0.3 mg/L NAA激素組合[ 32 ],仁用杏增殖系數(shù)可達(dá)到3.13,鮮食杏平均增殖芽數(shù)達(dá)到4.79個(gè),山杏增殖系數(shù)為7.8。
1. 2. 2 組培苗再生培養(yǎng)
再生培養(yǎng)是將無菌苗不同部位器官或組織作為再生材料,誘導(dǎo)其分化愈傷組織和不定芽的培養(yǎng)方法。此培養(yǎng)方法是誘變和定向育種的重要途徑。為達(dá)到再生材料快速和大量分化愈傷組織和不定芽的目標(biāo),激素組合中細(xì)胞分裂素的濃度往往處于較高水平。根據(jù)表2所示,在培養(yǎng)基的選擇方面,以MS或改良MS培養(yǎng)基為主,激素6-BA濃度控制在1.0~2.0 mg/L[ 20 , 28 , 17 , 29 ],仁用杏分化芽數(shù)可達(dá)到4.1個(gè),鮮食杏分化率為20%,山杏分化率為2.97%,青梅出芽率為93.30%。
1. 3 杏屬植物組培苗生根培養(yǎng)
組培苗生根培養(yǎng)是無菌苗向田間苗轉(zhuǎn)變的前提條件,也是閉環(huán)式獲得完整植株的關(guān)鍵因素,因此,為了提高無菌苗移栽的成活率,研究人員針對(duì)不同品種杏屬植物,研發(fā)出與其品種相匹配的培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)方式。由表3可知,生根培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基主要以MS和1/2MS培養(yǎng)基為主,激素為0.2~2 mg/L IBA,組培苗生根率可達(dá)到70%~93.2%[ 17 , 20 - 23 ],并且,經(jīng)一段時(shí)長的暗培養(yǎng)處理,有助于組培苗根源細(xì)胞的分化和根系的生長。
1. 4 杏屬植物組培苗田間移栽
組培苗根系的發(fā)達(dá)程度、環(huán)境的溫度和濕度、移栽基質(zhì)的種類和配比是決定組培苗移栽成活率高低的關(guān)鍵因素。研究表明,應(yīng)挑選生長旺盛、根系發(fā)達(dá)、無爛根的組培苗進(jìn)行移栽,成活率更高。移栽前需將無菌苗轉(zhuǎn)移至溫室中鍛煉3~5 d,移除封口膜煉苗2~3 d,每天向組培苗滴入適量無菌水,保持培養(yǎng)基濕潤,煉苗結(jié)束后進(jìn)行移栽[ 14 ]。移栽基質(zhì)配方為蛭石∶沙壤土=1∶1或蛭石∶珍珠巖∶腐殖土=1∶1∶1的配方最佳,組培苗移栽成活率分別為90%和79.41%[ 33 - 34 ]。組培苗移栽到營養(yǎng)缽或營養(yǎng)盤后,要在高濕低光照的小拱棚中培養(yǎng)7~10 d,促進(jìn)根系分化生長。后期將棚膜打開保證移栽苗間通風(fēng)和光照,培養(yǎng)環(huán)境的溫度控制在23~28℃,濕度控制在50%~70%,定期噴水。并且,根據(jù)移栽苗的狀態(tài),調(diào)控光照強(qiáng)度,如發(fā)現(xiàn)移栽苗萎蔫,應(yīng)及時(shí)遮光補(bǔ)水,防止移栽苗因缺水和強(qiáng)光照而枯黃死亡,移栽30 d后調(diào)查移栽苗的成活率。
2 杏屬植物組織培養(yǎng)技術(shù)存在的問題
2. 1 杏屬植物組培技術(shù)起步晚
國內(nèi)杏屬植物組培技術(shù)起步于上世紀(jì)90年代,受多元化市場(chǎng)需求和農(nóng)林科研不斷深化發(fā)展的影響,推動(dòng)此技術(shù)于本世紀(jì)初逐漸興盛,然而相對(duì)于傳統(tǒng)園藝類果樹(蘋果、梨等樹種),杏屬植物組培技術(shù)起步卻相對(duì)較晚,多項(xiàng)研究成果需要不斷量化和優(yōu)化,此現(xiàn)狀與杏傳統(tǒng)育種和繁育技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)脫不開關(guān)系。多年來杏的育種和繁育主要以雜交和嫁接方式為主,二者方法簡(jiǎn)單、成本低,備受干旱、半干旱地區(qū)從事傳統(tǒng)杏屬植物栽培工作者和生產(chǎn)單位所青睞。與之相比,技術(shù)起步較晚,技術(shù)含量相對(duì)較高、前期建設(shè)成本較高的組培技術(shù)而言,制約其發(fā)展的因素卻相對(duì)較多。此外,組培技術(shù)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展和高尖端科研的基礎(chǔ),一旦成熟,其經(jīng)濟(jì)價(jià)值不可限量,因此,杏屬植物的組培技術(shù)需要更廣泛的推廣和更多領(lǐng)域人群的關(guān)注。
2. 2 組培苗啟動(dòng)培養(yǎng)污染率高
萌芽率和成活率是決定外植體啟動(dòng)培養(yǎng)成敗的關(guān)鍵指標(biāo),高污染率和低萌芽率是啟動(dòng)培養(yǎng)難點(diǎn)問題,研究表明,在杏屬植物啟動(dòng)培養(yǎng)環(huán)節(jié)中,多數(shù)外植體經(jīng)過滅菌后,萌芽率很少能達(dá)到80%以上,對(duì)于追求高效率工廠化標(biāo)準(zhǔn)育種和育苗的組培技術(shù)而言,無形當(dāng)中損耗和浪費(fèi)掉大量材料、人力和時(shí)間成本。具體體現(xiàn)在生產(chǎn)操作中,消毒試劑消殺時(shí)間短,滅菌效果差,雖然消毒試劑對(duì)外植體損傷較小,但外植體污染率高導(dǎo)致其成活率低,組培苗啟動(dòng)培養(yǎng)不理想;消毒試劑消殺時(shí)間長,消毒效果好,外植體污染率低,然而,因外植體受消毒試劑長時(shí)間消殺,細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞,外植體成活率仍然較低,組培苗啟動(dòng)培養(yǎng)結(jié)果仍不理想。因此,既要低污染率,又要高萌芽率,是未來不同杏屬植物組培技術(shù)重點(diǎn)攻克的難題之一。
2. 3 外植體的褐化和組培苗的玻璃化
外植體的褐化是經(jīng)過消毒試劑(酒精、升汞等)殺菌后,外植體的器官或組織由綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?,組織停止分化,芽點(diǎn)停止萌發(fā),直至整個(gè)外植體衰竭死亡的現(xiàn)象。褐化現(xiàn)象常常出現(xiàn)在啟動(dòng)培養(yǎng)的環(huán)節(jié)中,是外植體細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭受消毒試劑滲透壓破壞的結(jié)果,極大破壞了外植體的再生能力。與其他喬木類的經(jīng)濟(jì)林樹種相同,相比于灌木或藤本類樹種,喬木類外植體(莖段、葉片和種胚)的再生能力相對(duì)較弱,外植體更容易褐化。
組培苗玻璃化是植株體內(nèi)含水量高,干物質(zhì)、葉綠素、纖維素含量低,柵欄組織發(fā)育不全,植株生長緩慢,器官組織脆弱易脫落的現(xiàn)象,玻璃化植株很難作為增殖、再生和生根培養(yǎng)的材料。導(dǎo)致杏屬植物組培苗玻璃化的原因主要以外源激素使用不當(dāng)和pH值失常有關(guān),極大影響組培苗的產(chǎn)出。
2. 4 組培苗根系長勢(shì)弱
相較于藤本、草本和灌木類植物,喬木類杏屬植物組培苗根原基的分化相對(duì)較弱,雖然有相關(guān)研究報(bào)道個(gè)別品種生根率可達(dá)70%以上,但生根穩(wěn)定性和根系強(qiáng)生長勢(shì)需要不斷對(duì)生根培養(yǎng)體系的優(yōu)化。組培苗根系細(xì)弱易斷是杏屬樹種的共性問題,一定程度影響組培苗移栽成活率,從而影響整個(gè)杏屬植物的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3 杏屬植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究建議
杏屬植物是林農(nóng)業(yè)重要成員,其集食用、加工、藥用、造林、觀賞和水土保持等多功能于一身,是名副其實(shí)的“全能”樹種,承擔(dān)著我國生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略等國策的重要使命。組培技術(shù)是推動(dòng)杏屬植物閉環(huán)式產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)和發(fā)展的有力推手,對(duì)提高杏屬植物種植技術(shù)的水平、激發(fā)抗逆功能基因的發(fā)掘和提升種實(shí)類加工產(chǎn)品的質(zhì)量具有持續(xù)性深遠(yuǎn)影響。
目前,杏屬植物組培技術(shù)基礎(chǔ)性研究已經(jīng)成型,多類型外植體啟動(dòng)培養(yǎng)、原生質(zhì)體和愈傷組織再生培養(yǎng)、組培苗快繁培養(yǎng)、生根培養(yǎng)等關(guān)鍵體系已建立成功。未來,珍貴杏屬品種基因庫建設(shè)、關(guān)鍵功能基因驗(yàn)證體系建立、市場(chǎng)化杏屬品種組培技術(shù)體系優(yōu)化以及組培技術(shù)成果工廠化轉(zhuǎn)化將成為杏屬植物組培技術(shù)乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,為了更明確未來杏屬植物組培技術(shù)研究思路,依據(jù)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀,提出若干點(diǎn)建議:①提高市場(chǎng)化組培苗的競(jìng)爭(zhēng)力。市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)力就是品種的競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)著重研發(fā)和利用經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)異性和特異性強(qiáng)的基因型杏屬品種。在組培苗穩(wěn)定產(chǎn)出的基礎(chǔ)上,引種特異性強(qiáng)、開發(fā)潛能高的品種,形成持續(xù)性產(chǎn)品更迭,從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;②優(yōu)化組培技術(shù)水平,減少外植體褐化和組培苗玻璃化。在啟動(dòng)培養(yǎng)環(huán)節(jié),適當(dāng)減少強(qiáng)消毒試劑(酒精)和長消毒時(shí)間的運(yùn)用,改用單一溫和消毒試劑(升汞、次氯酸鈉、次氯酸鈣、奧克泰士等)多次消毒+長時(shí)段消毒模式或多種溫和消毒試劑相互組合的模式,以免造成外植體組織和器官的過度損傷,防治褐化。在組培苗快繁和再生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中,應(yīng)減少高濃度和強(qiáng)分化的細(xì)胞分裂素(TDZ)的運(yùn)用,適當(dāng)選用(6-BA、KT等)較溫和的細(xì)胞分裂素,以免造成細(xì)胞過度分化,出現(xiàn)玻璃苗現(xiàn)象;③建立杏屬植物高效遺傳轉(zhuǎn)化體系。遺傳轉(zhuǎn)化體系源于組織培養(yǎng)技術(shù),是功能基因驗(yàn)證和編輯的重要途徑。高效的再生培養(yǎng)體系是遺傳轉(zhuǎn)化體系的基礎(chǔ),因此,要實(shí)現(xiàn)杏屬植物有效的基因編輯和發(fā)掘,再生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中技術(shù)的參數(shù)和培養(yǎng)基的配方應(yīng)階段性的優(yōu)化和完善,為獲得高轉(zhuǎn)化率提供基礎(chǔ)性保障;④提高組培苗移栽成活率。在組培苗的生根率達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,組培苗移栽后可適在基質(zhì)中添加低濃度的營養(yǎng)液(1/2MS或1/2Turkey),以便促進(jìn)組培苗在田間環(huán)境下根系的分化和生長,提高移栽成活率;⑤杏屬植物組織培養(yǎng)技術(shù)成果的推廣。多數(shù)杏屬植物組培技術(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,很少運(yùn)用到農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)之中。從實(shí)驗(yàn)室向工廠化轉(zhuǎn)變是質(zhì)的飛躍,因此,應(yīng)加強(qiáng)杏屬植物組培技術(shù)的普及、宣傳、培訓(xùn)和指導(dǎo),聯(lián)合地方企業(yè)和農(nóng)林生產(chǎn)大戶形成產(chǎn)-學(xué)-聯(lián)新模式,促進(jìn)區(qū)域性傳統(tǒng)樹種產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)向高尖端生產(chǎn)技術(shù)升級(jí),真正實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化成果轉(zhuǎn)化,科技創(chuàng)造財(cái)富。
參考文獻(xiàn)
[1] 王蒂." 植物組織培養(yǎng)[M]." 北京:" 中國農(nóng)業(yè)出版社," 2010. 18 - 19.
[2] 羅士韋," 黃文徽," 曹國儀," 等." 人參組織培養(yǎng)[J]." 植物生理學(xué)通訊, 1964, 2(5): 26 - 27.
[3] 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻生態(tài)研究室." 甘蔗莖葉組織培養(yǎng)研究初報(bào)[J]. 植物學(xué)報(bào), 1977, 19(4): 12 - 13.
[4] 中國科學(xué)院北京植物研究所六室分化組." 蘋果矮化砧木的組織培養(yǎng)[J]. 植物雜志, 1977(5): 37, 41-42.
[5] 中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會(huì)." 中國植物志:" 第38卷[M].北京: 科學(xué)出版社, 1986, 24.
[6] 鄒盼紅," 邵征績(jī)," 向成麗," 等." 杏屬植物的生長發(fā)育與 DNA 分子標(biāo)記的研究進(jìn)[J]. 現(xiàn)代園藝, 2020(17): 14 - 16.
[7] 海利力·庫爾班," 王蕾," 阿卜杜許庫爾·牙合甫," 等." 持續(xù)干旱下天山野生杏幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的累積特性[J]. 干旱區(qū)研究," 2011, 28(1): 126 - 132.
[8] DEINEKA V I, GABRUK N G, DEINEKA L A, et al. Triglyceride composition of oil from stones of nine rosaceae plants[J]. Chemistry of Natural Compounds, 2002, 38(5): 410-412.
[9] TODERICH K, TSUKATANI T, SHOAIB I, et al. Extent of salt affected land in central Asia: biosaline agriculture and utilization of the salt-affected resources[J]. KIER Working Papers, 2008, 13(2): 57 - 72.
[10] CAMARA MACHADO M L, CAMARA MACHADO A, HANZER V, et al. Regeneration of transgenic plants of Prunus armeniaca containing the coat protein gene of plum pox virus[J]. Plant Cell Rep, 1992(11): 25 - 29.
[11] PETRI C, ALBURQUERQUE N, GARCA -CASTILLO S, et al. Factors affecting gene transfer efficiency to apricot leaves during early Agrobacterium-mediated transformation steps[J]. J Hortic Sci Biotechy, 2004, 79(5): 704-712.
[12] PETRI C, WANG H, ALBURQUERQUE N, et al. Agrobacterium-
mediated transformation of apricot (Prunus armeniaca L.) leaf explants[J]. Plant Cell Rep, 2008, 27: 1317 - 1324.
[13] 吳高殷." 山杏不同外植體愈傷組織的誘導(dǎo)及其體細(xì)胞胚胎發(fā)生[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2018.
[14] 郭俊云," 徐衛(wèi)紅." 早熟杏成熟胚組織培養(yǎng)影響因素的研究[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007(2): 56 - 58.
[15] 宛淑艷," 張常鐘," 陸靜梅," 等." 大豆組織培養(yǎng)和原生質(zhì)培養(yǎng)研究的進(jìn)展[J]. 長春師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, 21(1): 57 - 60.
[16] 唐靖雯," 錢晶晶," 王寧," 等." 水稻愈傷組織誘導(dǎo)及不定芽分化培養(yǎng)體系建立[J]. 安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2024, 38(1):" 47 - 51.
[17] 吳高殷," 田有亮," 何炎紅," 等." 山杏莖尖和莖段組織培養(yǎng)體系的建立[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 2017, 35(2): 151 - 156.
[18] 代金玲," 張勝利," 烏日罕," 等." 山杏育苗技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國果樹, 2019(6): 17 - 21.
[19] 郭暉." 大扁杏離體組織莖芽分化誘導(dǎo)試驗(yàn)[J].平原大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 24(4): 122 - 125.
[20] 馮莎莎, 姚太梅, 鄭志新, 等. 大扁杏品種‘優(yōu)一’組織培養(yǎng)再生體系建立的初步研究[J]. 河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 34(5): 41 - 46.
[21] 孫清榮," 王金政," 薛曉敏, 等." ‘金凱特’杏的組織培養(yǎng)與快繁[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 48(12): 25 - 28.
[22] 王鴻," 馬鋒旺," 郝燕." 山杏下胚軸再生植株的研究[J]." 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 33(5): 127 - 129.
[23] 楊越." 文冠果組織培養(yǎng)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 遼寧林業(yè)科技, 2018(5): 53 - 57.
[24] 陳崇順." 杏莖脆散愈傷組織的獲取及細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的建立[J].植物資源與環(huán)境, 1994, 3(3): 22 - 26.
[25] 田毅," 王艷," 趙宇瑛." 凱特杏愈傷組織的誘導(dǎo)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2006(9): 10 - 13.
[26] 張娟," 王新建," 閆福軍." 庫車小白杏的組織培養(yǎng)及玻璃化法超低溫保存試驗(yàn)初探[J]. 新疆農(nóng)科科學(xué), 2011, 48(12): 2255 - 2260.
[27] 王玉柱," 張大鵬," 楊麗," 等." 未成熟杏離體胚培養(yǎng)技術(shù)的研究[J]. 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2000, 8(4): 389 - 391.
[28] 李夢(mèng)玲," 李嘉瑞," 陶正平," 等." 杏葉片離體繁殖研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2001, 17(2): 8 - 10.
[29] 趙穎雷," 蔡沖," 程璐," 等." 青梅快速繁殖體系的建立[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009(5): 888 - 891.
[30] 陳志玲," 長成合," 呂增仁," 等." 桃杏根愈傷組織培養(yǎng)初報(bào)[J].園藝學(xué)進(jìn)展, 1998(2): 150 - 153.
[31] 陳翠紅," 苗春澤," 田年軍," 等." 植物組織培養(yǎng)中常見污染類型及污染防控措施[J]. 現(xiàn)代園藝, 2023(24): 155 - 156, 159.
[32] 萬冬梅." 粉花山杏選育及無性繁殖技術(shù)的研究[D]. 沈陽: 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016.
[33] 劉小蕾," 劉艷萌," 張學(xué)英," 等." 西伯利亞杏的組織培養(yǎng)[J]. 植物生理學(xué)通訊, 2008, 44(3): 524 - 526.
[34] 劉曉光," 單梅華," 蘇帥," 等." 山杏組培苗生根培養(yǎng)基優(yōu)化及移栽[J]. 分子植物育種, 2020, 18(6): 1999 - 2005.