芍藥組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

常婧

(遼寧省森林經(jīng)營(yíng)研究所，遼寧 丹東 118000)

芍藥組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

常婧

(遼寧省森林經(jīng)營(yíng)研究所，遼寧 丹東 118000)

利用組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行繁育是芍藥商品化及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文從外植體選擇與處理、培養(yǎng)基選擇、植物調(diào)劑物質(zhì)以及目前組培中存在的問(wèn)題(主要是褐化和玻璃化)等方面，綜述了芍藥組織培養(yǎng)研究現(xiàn)狀，并對(duì)今后的發(fā)展進(jìn)行了展望，旨在為芍藥的種質(zhì)資源的保存以及新品種選育等研究提供參考。

芍藥；組織培養(yǎng)；外植體；植物調(diào)節(jié)劑

芍藥(PeaonialactifloraPall.)隸屬于芍藥科芍藥屬，是我國(guó)著名花卉。芍藥在中國(guó)栽培歷史悠久，長(zhǎng)達(dá)三千多年[1]。芍藥以其花態(tài)嫵媚,花色艷麗，花形碩大等特點(diǎn)備受人們的青睞,與牡丹齊名。芍藥的繁殖方法有播種、分株、嫁接、扦插、壓條等,其中分株法和播種法是常見的繁殖方法,分株方法簡(jiǎn)便，可行性高,但成活率低；播種法后代易產(chǎn)生變異，不能保留親本的優(yōu)良性狀[2]。作為植物快繁最有效的方法，組織培養(yǎng)具有繁殖周期短、系數(shù)高、優(yōu)良性狀保存良好，便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。因此,組培方法可代替常規(guī)方法對(duì)芍藥進(jìn)行繁殖，是芍藥大規(guī)模生產(chǎn)以及推廣的技術(shù)基礎(chǔ)。

本文旨在對(duì)當(dāng)前芍藥組培技術(shù)的綜述，為芍藥快繁生產(chǎn)技術(shù)提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，并為芍藥種質(zhì)資源的保存提供技術(shù)支持。

1 芍藥生物學(xué)特性

芍藥莖叢生，具粗長(zhǎng)肉質(zhì)根，呈紡錘形；葉全緣或淺裂，枝端部著生單花，花徑8～11 cm，有些品種可達(dá)15～20 cm，花期5—6月，8月為果實(shí)成熟期；芍藥品種繁多，花色豐富且花型多變。

芍藥屬典型溫帶適生型植物，短日照季節(jié)有利于花芽分化，長(zhǎng)日照則適宜花苞展開。因其溫度適應(yīng)跨度較大，低至-46 ℃，高至42℃，均可保證芍藥的穩(wěn)定生長(zhǎng)，因而芍藥地理分布較為廣泛。

2 外植體的選擇和處理

根據(jù)組培的目的不同外植體的選擇也不同。在組培中常選用莖尖、莖切段、葉片、胚等作為外植體材料[3]。

2.1 外植體的選擇

外植體的選擇是植物組織培養(yǎng)成功與否的關(guān)鍵。不同的取材部位、時(shí)間以及生理狀態(tài)，其誘導(dǎo)以及分化再生能力也不盡相同[4]。通常來(lái)說(shuō)，較大外植體再生能力強(qiáng)于較小外植體[5]。種子、胚、上胚軸、莖段、芽、葉片等是芍藥組織培養(yǎng)常見的外植體。黃鳳蘭、潘瞳等人選用莖段，葉柄以及葉片做外植體材料對(duì)芍藥愈傷組織進(jìn)行誘導(dǎo)，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)不同部位的材料誘導(dǎo)率略有差異，莖段的效果好于葉片[6,7]。王吉鳳等人研究了不同外植體材料的愈傷組織誘導(dǎo)及分化，發(fā)現(xiàn)胚軸誘導(dǎo)率比其他3種外植體的誘導(dǎo)率高，并且能夠分化出不定根[8]，這與前人研究結(jié)果相同。

此外，取材時(shí)間也可影響組培結(jié)果。金飚等人研究發(fā)現(xiàn)取材過(guò)早屬于休眠期，苗弱且生長(zhǎng)緩慢，過(guò)晚芽已分化，不利于滅菌。最適合取材的時(shí)間為1月份[9]。11—12月上中旬和春季3月份是母代芽取材的最佳時(shí)期，這樣有助于芽的萌動(dòng)和分化；9—10月取地下芽培養(yǎng)，效果不佳[10]。

2.2 外植體的滅菌

滅菌是植物組培工作中不可或缺的環(huán)節(jié)之一。需要注意兩點(diǎn)：一是將微生物全部殺死，二是盡可能地減小對(duì)植物組織以及表層細(xì)胞的損傷[11]。研究表明，芍藥外植體消毒最佳藥劑為0.1%HgCl2[7,12]。外植體取材的不同，消毒時(shí)間也有所不同，葉片，葉柄，休眠芽以及莖段的最適消毒時(shí)間分別為5 min，8 min，10 min，15 min；也有研究表明對(duì)葉片來(lái)說(shuō)先用70%酒精消毒30 s，之后用1∶10的84消毒液浸泡12 min效果最好，而且選用近軸面接觸培養(yǎng)基可從一定程度上減輕褐化率[8]。

3 培養(yǎng)基

在牡丹與芍藥組織培養(yǎng)中最常見的是1/2MS培養(yǎng)基,也有選擇MS培養(yǎng)基和改良MS培養(yǎng)基。在較低濃度的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基上芍藥組培苗生長(zhǎng)良好[10]。張慶瑞等采用3種不同培養(yǎng)基對(duì)葉片愈傷組織進(jìn)行誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)改良MS培養(yǎng)基誘導(dǎo)葉片愈傷組織效果最好[13]；仇道奎等選擇用MS培養(yǎng)基進(jìn)行種胚培養(yǎng)和芽誘導(dǎo)，培育出胚苗和不定芽[14,15]。

4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)

4.1 植物長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)的影響

細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素混合使用能夠更好地誘導(dǎo)愈傷組織，且6-BA、2，4-D、NAA結(jié)合使用，效果最佳。因此選用低濃度的2，4-D或NAA配合6-BA效果較好[16]，而單獨(dú)使用時(shí)應(yīng)選擇6-BA誘導(dǎo)。

4.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)芽誘導(dǎo)的影響

影響芽萌動(dòng)的因素主要有3種，根據(jù)其重要性排列依次是赤霉素，6-BA和NAA；在細(xì)胞增殖方面，6-BA效果要比KT好[17]。在促進(jìn)芍藥組培苗叢生芽特別是簇生短芽的伸長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中最有效的是赤霉素，而長(zhǎng)期選擇較高濃度的赤霉素刺激，可能會(huì)導(dǎo)致芽發(fā)育畸形，在繼代培養(yǎng)過(guò)程中可暫時(shí)選用較低濃度的赤霉素。促進(jìn)腋芽生成最有效調(diào)節(jié)劑是BA，與KT配合比單獨(dú)使用效果好。有學(xué)者使用MS培養(yǎng)基(BA3.4 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+瓊脂6 g·L-1)對(duì)芍藥外植體愈傷組織進(jìn)行誘導(dǎo)發(fā)現(xiàn)外植體在MS培養(yǎng)基上容易分化形成不定芽[18]。

4.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)根誘導(dǎo)的影響

IBA、IAA、NAA是3種對(duì)生根影響較大的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，研究表明，IBA生根效果好，IAA次之，而NAA誘導(dǎo)的根是由愈傷組織分化而成，不與莖相連，因此移栽成活率較低[16]。還有研究表明，添加IBA 1.0 mg·L-1和IAA 0.5 mg·L-1對(duì)根的發(fā)育有一定益處；在單獨(dú)使用時(shí)IBA生根率較高，但如果與IAA一同使用，則有利于根的生長(zhǎng)。

5 組織培養(yǎng)存在的問(wèn)題

目前，大多數(shù)的研究都集中在牡丹組織培養(yǎng)上而對(duì)于芍藥報(bào)道較少，并且存在許多待解決的問(wèn)題：(1)用愈傷組織來(lái)誘導(dǎo)芽分化比較困難；(2)在初代培養(yǎng)中污染難以控制，繁殖系數(shù)低且只能用于擴(kuò)繁，不能用于遺傳轉(zhuǎn)化等研究；(3)在培養(yǎng)過(guò)程中程褐化、玻璃化現(xiàn)象嚴(yán)重；(4)組培苗生長(zhǎng)速度緩慢，葉片生長(zhǎng)勢(shì)不旺盛，易發(fā)黃萎縮，影響下一步的移栽工作等。這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約著的芍藥組培技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致其難以在實(shí)際生產(chǎn)上推廣及應(yīng)用。

5.1 褐化及其防治

外植體褐化現(xiàn)象在芍藥組培過(guò)程中非常普遍[19,20]。這與芍藥品種，外植體種類、選取時(shí)期、生理狀況及組培方式等因素密切相關(guān)[10,21]。趙蓉以3種不同外植體為材料進(jìn)行愈傷組織誘導(dǎo)時(shí)發(fā)現(xiàn)莖段，葉柄，葉片的褐化率差別很大，依次是莖段>葉柄>葉片[14]；安佰義在對(duì)不同部位的總酚含量的研究中，得出不同部位的總酚含量大不相同，依次幼莖<遠(yuǎn)低幼葉<成齡葉[22]；郭風(fēng)云通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)較小體積、幼嫩、器官分化度較低以及接種時(shí)切割面較小的外植體不易被褐化，同時(shí)比照春秋兩個(gè)不同季節(jié)發(fā)現(xiàn)春季外植體褐化現(xiàn)象大于冬季[10]。

通過(guò)選擇最佳培養(yǎng)基、添加防褐劑、黑暗培養(yǎng)、低溫和較短的繼代周期等措施都可在不同程度上降低褐化概率。何松林在研究牡丹的褐化現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)不同培養(yǎng)基褐化程度不同，順序依次為MS培養(yǎng)基<1/2MSVc>Na2S2O3；降低光照強(qiáng)度也可在不同程度上抑制褐化現(xiàn)象；但是在培養(yǎng)基中調(diào)整植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)(6-BA、NAA)的濃度對(duì)褐化現(xiàn)象并沒(méi)有明顯作用[23]。張俊琦和羅曉芳研究發(fā)現(xiàn)，懸浮培養(yǎng)以及添加生長(zhǎng)素都不能減慢外植體褐化現(xiàn)象，反而有可能加快外植體的褐化程度，比如Na2S2O3、Vc和銅試劑(DDTC)會(huì)加劇褐化程度而PVP和植物凝膠(Phytagel)都可以有效減緩褐化程度[24]，這與何松林的研究結(jié)果不一致；黃鳳蘭發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中加入檸檬酸和Vc能有效地降低外植體的褐化率，而且用Vc處理的效果比檸檬酸明顯[7]。

5.2 玻璃化及其防治

玻璃化現(xiàn)象在組培過(guò)程中較常見，屬于一種生理病變，植株一旦發(fā)生玻璃化現(xiàn)象就很難繼續(xù)培養(yǎng)和擴(kuò)繁，且玻璃苗移栽后成活率較低，嚴(yán)重影響組培效率[25]。

有研究表明在組培過(guò)程中光照強(qiáng)度在1.60×103lx以上可以降低玻璃化現(xiàn)象[10]；對(duì)于試管苗玻璃化現(xiàn)象可通過(guò)降低培養(yǎng)基水勢(shì)，減少培養(yǎng)基中外源激素的含量(尤其是6-BA、GA3的含量)等方法[26]；與此同時(shí)適宜的溫度(25-28 ℃)、較好的透氣性等也可降低組培苗的玻璃化概率[27]。

6 展望

植物組織培養(yǎng)技術(shù)以其操作簡(jiǎn)單，節(jié)省土地、勞力和時(shí)間，受自然環(huán)境的影響較小時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，已在植物的遺傳、育種、栽培等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[28]，并且具有廣闊的應(yīng)用前景，然而芍藥的組培培養(yǎng)技術(shù)目前尚處于起步階段，且多數(shù)研究外植體的選擇和培養(yǎng)基配方等內(nèi)容，但也有少部分研究獲得了生根植株，這表明利用組培技術(shù)離體擴(kuò)繁芍藥植株的方法是可行的，并且具有極高的研究?jī)r(jià)值。

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1005-5215(2017)08-0082-03

2017-06-15

常婧(1990-)，女，遼寧丹東人，大學(xué)，助理工程師，主要從事森林培育、森林經(jīng)營(yíng)研究.

S682.12

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.07.027