木本观赏植物组织培养技术

1、木本观赏植物组织培养技术河北农业科学,2010,14(6):3841,51joumalofhebeiaculturalsciences 编辑李布青木本观赏植物组织培养技术李青林，邹永田，刘广林,黄晓光(1 沈阳铁路局林业总场，辽宁沈阳110101;2.辽亍省抚顺市清源县湾甸子镇林业站，辽宁抚顺113311;3.沈阳农业大学，辽宁沈阳110161;4,辽宁省朝阳县朝阳林场，辽宁朝阳122000)摘要:我国木本观赏植物离体培养工作始于20世纪70年代到目前 为止,木本观赏植物的组织培养已经取得了重大进展但能通过组培快繁的树木种类还只有很少一部分，约占 木本观赏植物总数的10% 从外植体选择，适宜木

2、本植物的培养基种类,激素与其他添加物的作用以及植株 再生的步骤和方法等方面,论述了木本观赏植物再生体系的研究进展，并提出了木本植物组织培养存在的问 题及发展趋势.关键词:组织培养技术;木本观赏植物;外植体选择;培养基;激素中图分类号:q943.1文献标识码：a 文章编号:1008.1631(2010)06-0038-04tissueculturetechnologyofwoodyornamentalplantsliqing一lin,zouyong一tian,liuguang一lin,huangxiao.guang（1 .forestryfarm,shenyangrailway administ

3、ration,shenyang 110101 ,ch ina;2.forestrystationofwandianzitownofqingyuancounty,fushun 113311 ,china;3.shenyangagriculturaluniversi ty,shenyang 110161 ,china;4.chaoyangforestryfarmofchaoyangcounty,chaoyang 122000,china）abstract:thetissueculturetechnologyofwoodyornamentalplantsstartedfr om 1970s,upto

4、now,ithadmadegreatprogress.butonlyafewoftreescouldbepropagatedbytissueculture,whichac countedforabout 10%ofthetotalofwoodyornamentalplants.theresearehprogressonthetissueculturetechnolo gyofwoody om amentalplantswasdiscussedfromtheaspectsofselectionofexplants,mediumtypes,hormonesandotherad ditives,st

5、epsandmethodsofplantregeneration.theproblemsanddevelopmenttrendsoftissuecultureofwood yplantswereputforward keywords:tissueculturetechnology;woodyornamentalplants;selectiono fexplant;medium;hormones1植物组织培养概述植物组织培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官（根，茎，叶，花，果实，种子等），组织（如形成层，花药组织,胚乳皮层等），细胞（体细胞和生殖细胞)以及原生质体培养在人工配制的培养基上，并给

6、予 适当的培养条件，使其长成完整植株的过程0.由于 培养的是脱离植物母体的培养物,所以也叫植物离体培 养或植物试管培养.植物组织细胞培养的依据是植物细胞"全能性"及植物的，再生作用二1902年德国着名植物学家 ghaberlandt根据细胞学理论，大胆地提出了高等植物 的器官和组织可以不断分割，直到单个细胞，即植物体 细胞在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖，发育成完 整植株的潜力的观点他曾用植物叶片细胞进行培养， 但未能成功这是因为20世纪初期，细胞学,生理学 和遗传学等生物学的基础学科都处于襁褓之中在之后 的近半个世纪，人们虽然对培养基成分,植物激素等培 收稿日期:201

7、0-06-09作者简介:李青林(1970)，男，辽宁沈阳人，助理工程师，主要 从事林苗木业生产及管理工作.通讯作者汶u广林.养条件有不少重要发现和认识，然而一直未能由单个细 胞或组织再生出完整植株.直到20世纪40年代末50年代初,skoog和崔徽等 用烟草髓组织培养诱导根,芽器官形成获得成功随 后reinert和steward等分别报道在胡萝卜愈伤组织培 养中形成了体细胞胚，并发育成完整小植株，从而证实 了植物细胞的全能性.i960年英国学者cocking用酶法 首次从番茄根尖分离出大量有活性的原生质体,并通过 培养再生出细胞壁.1971年nagata首次通过烟草叶肉 原生质体的培养获得了再

8、生植株之后，多种植物的原 生质体再生植株都相继取得了成功，由此开创了植物组 织培养研究的新局而.2植物组织培养的应用2.1苗木快速繁殖目前用于快速繁殖的植物1000余种，并且还不断 有新的报道.市场上出售的组培苗主要是花卉，果木及 经济作物据不完全统计，仅观赏花卉而言，一般认为 重要的包括60余科，近1000种，如月季(rosachinen.s),菊花(dendmnthemamorlium),牡丹(paeonia suffruticosa),花叶芋(caladiumbicolor),龟背竹 (monsteradeliciosa),#类兰花等其他植物如柑桔属 第6期李青林等:木本观赏植物组织培养

9、技术?39? (citrus),按树(eucalyptusrobusta),械树属(acer) 和珍贵的针叶树等也都应用组织培养快速繁殖. 2.2脱毒苗培育 脱毒苗培育主要集中于观赏植物观赏植物受到病 毒侵染后，品质下降，产量降低长期无性繁殖的植 物，在繁殖过程中病毒可通过营养体进行传递,逐代累 积，使病毒病的为害更为严重为消除病毒的为害， 20世纪80年代人们就广泛采用了茎尖组培脱毒的方法. 茎尖生长点通常没有或只有很少病毒，以茎尖为材料或 加以适当的热处理,在无菌条件下培养即可获得脱毒植 株，然后通过决繁得到大量无毒苗脱毒后的植株生长势 强，品质提高，产量增加，且能够保持品种的优良特性.

10、目前，利用生物技术方法对植物脱毒苗进行组织培 养和扩大繁殖，已被各国园艺界广泛应用如张丕方 针对香石竹(dianthuscaryophyllus),球根花卉，兰花 (cymbidium)等比较容易感染病毒病的问题，进行香石 竹茎尖培养研究，使香石竹脱毒苗单位面积内平均花数 增多，裂苞率减少，在提高切花质量的同时也提高了切 花产量，解决了退化问题袁梅芳等利用莺尾(iris tectorum)茎尖(<lmm)进行组培，试管苗脱去了莺 尾重花叶病毒，莺尾轻花叶病毒和水仙潜隐病毒李昌 禹等在ms培养基上附加5mg/l病毒哇培养唐菖蒲 (gladiolushybridus),再经 384o

11、°c热处理，切取微茎 尖2次,去除了为害唐菖蒲的3种主要病毒tmv,cmv 和tvy赵兰勇等利用茎尖培养有效脱除为害6个品 种切花菊(dendranthema)种苗的番茄不孕病毒 (rav),菊花b病毒(cbv),菊花花叶病毒(chmv).可见我国的脱毒技术已取得了很大成就.2.3新品种培育通过组织培养产生的体细胞无性系变异(常规育种 中不可能出现的变异)，为植物的品种改良和新品种的 选育提供了新的途径20世纪80年代以来，我国在作 物无性系变异育种方面取得了令人鼓舞的进展培育 出了一大批优良新品种利用胚培养技术是育种研究 中克服胚败育或发育不良,提高萌发率以及提早萌发， 缩短童期的

12、有效手段.ramming提出把葡萄(vt/s vinifera)种子播在培养基上，置于1 °c下冷藏45d,比 切割胚更能促进发芽李世诚提出了从未熟胚诱导产 生胚状体的葡萄胚培养新途径多倍体育种方面，王锦 秀研究证明,利用愈伤组织进行枸杞(lycium chinensis)同源四倍体的诱导方法简便可靠，诱变频率 高,效果好，是创造枸杞新种质，培育枸杞新品种的有 效途径曹孜义等将葡萄二倍体欧亚种qrenach' 的花药接种在b附加激素的培养基上，通过提高糖浓 度和加倍盐浓度,首次从葡萄组培中获得三倍体葡萄 等原生质体培养在体细胞遗传的研究及育种上的应用 都是十分有意义的，连勇等

13、应用原生质体融合技术 获得了茄子种间体细胞杂种等此外，组织培养可为植 物遗传转化提供理想的受体材料,是植物基因工程研究 的基本条件和重要手段，在植物基因工程改良中发挥着 重要作用.2.4种质资源保存地球上存在着丰富的植物种质资源库，对植物育种，生态系统的丰富稳定以及人类的可持续发展都是无 价之宝但是，这些物种的存在正受到越来越严重的多 种威胁，许多濒i临灭绝而传统的种子保存，随着时间 的推移，生活力下降，并常常受到病虫害的侵染.实地 保存不但成本高，而且受到天灾毁灭的危险而植物组 织培养的成功，就可以将少量的芽，胚或茎尖保存在试 管中,不仅节省成本，利用很小的空间就能安全地保存 大量的物种基因

14、，需要时随时取出大量繁殖，并且因为 不带病毒和病原菌,可以将其在国际间进行交换，达到 资源共享陈维伦等研究了獗猴桃鳳actinidia)© 物通过茎尖离体培养方法保存了 10多个种,40多个獗 猴桃品种的离体种质刘翠云等'，用山梨醇(5 30mg/l),甘露醇(530mg/l)和矮壮素(0.01- 0.1mg/l)3种生长延缓剂加人到1/2b+iaa 0.2mg/l培养基中，进行葡萄种质离体保存,la只继 代转移23次即可马锋旺等将杏(prunusa 一 niaca)茎段在附加 2,4 d1.0mg/l 和 bao.lmg/l 的改良ms培养基中诱导出愈伤组织，放入dmso1

15、0%+山梨醇或葡萄糖o.5mol/l的冰冻保护剂中，以lc/min的降温速度降至一 40°c,停留2h后可以较长期保存在186°c的液态氮中现在国内外正在研究冷冻贮藏植 物细胞，组织，器官等.2.5次生代谢物的生产高等植物中含有的药物，调味品及香料等天然成 分，一直是人类生活不可缺少的,但很多的复合物人工 还无法合成随着生活水平的提高和疾病的复杂化，人 们对这一类生物产品的需求越来越多;相反，由于野生 资源的减少，环境的恶化，来自于高等植物的一些药物 越来越不能满足需求，而组织培养过程中可产生这些有 用的次主物利用该特点，可以利用组织培养，用工厂 化生产的方式，不受季节和地

16、区限制地进行生产如银 杏(ginkgobiloba)是原产我国的重要药用植物，主耍 含黄酮类和银杏内醋类等药用成分，由叶片提取药用成 分受到含量低，提取工艺复杂，成本高等问题的限制， 通过离体培养生产黄酮和银杏内脂近年取得了一定进 展刺果番荔枝中含有抗肿瘤活性的番荔素，并被 证明还具有杀虫活性，细胞毒性，抗疟活性赵沛基 等进行了刺果番荔枝(annonammuricata)的组织培 养，为解决其快速繁殖以及为下一步开展次生代谢产物生物合成的研究提供了基础性资料.3木本观赏植物组织培养3木本观赏植物组织培养的理论研究进展940?河北农业科学木本观赏植物的组织培养始于60a前，法国学者 gauthe

17、rct在1934年曾就树木组织培养进行过最早的 研究从20世纪80年代起，国外开始对木本观赏植物 的组织培养进行了大量研究.mathes利用三倍体美洲山 杨(populustremuloides)的茎作外植体培养出愈伤组 织，并诱导出根和茎木本观赏植物花药培养最早 是波兰学者zenkteler在灌木茄科植物滨藜叶枸杞(ly ciumhalimifolum)中获得成功的我国对木本观赏植 物离体培养工作始于20世纪70年代，最初集中在花药 培养上，后来才发展到以体细胞组织为材料的离体 培养.近年来，木本观赏植物原生质体游离，培养及融合 的研究已涉及到近30个属在这些研究绝大部分局限 于原生质体游离

18、的研究在胚乳培养方面，迄今为止已 有10多种木本观赏植物先后获得了胚乳植株,但均停 留在愈伤组织，胚状体或只分化出根等阶段以体细胞 组织为材料的离体培养也取得了较大进展，对外植体的 选用和高效培养基的改良应用都已达到一定水平植物 幼株的诱导也已在许多木本观赏植物上获得了成功. 20世纪90年代应用组织培养技术进行离体快繁的 木本观赏植物，主要分布在蔷薇科，豆科，木犀科，桑 科，松科，杉科，牡丹科，鼠李科,大戟科，紫茉莉科 和棕徊科等，近100种.常见的木本观赏植物大约有1000种，能通过组培 快繁的种类约占总数的10%.可见，能通过组培快繁 的树木种类还只有很少一部分到目前为止，木本观赏 植物

19、的组织培养已经取得了重大进展从裸子植物的苏 铁，银杏，华北落叶松，西加云杉，侧柏等，到被子植 物的桜树，连翘，广玉兰，金花茶,榆叶梅，合欢等， 乃至禾本科唯一可以作为木本植物的竹子都有研究报 道许多稀有的植物种类，如阿月浑子，华腺萼木，四 合木等也有研究.而且，一些优良树种如扌安树，火炬 树，樱花的离体快繁体系已经相当完善,已应用于苗木 大规模生产中.3.2木本观赏植物植株再生体系的研究进展木本观赏植物的植株再生的研究通常包括外植体， 培养基的选择和改进，激素和其他培养物的添加，植株 再生及其他条件等方面.3.2.1外植体的选择外植体的选择是组织培养中1个非常重更的问题从理论上讲，植物细胞具有

20、全能 性，所以无论选用植物的哪一部分作外植体都能诱导成 株但是研究表明,1株树木的不同组织或部位在器官 发生能力上有相当大的差别.木本观赏植物组培所用的外植体，通常是树木的幼 年组织，如胚，子叶，实生苗嫩茎等杨树的组织培 养，多数是选用芽作外植体.whitehead和giles曾利用 腋芽作为外植体培养3种杨树.christie也应用大致 同样的方法,成功地繁殖了银口杨，欧洲山杨，美洲山 杨,灰杨及银白杨与腺杨的杂种木本观赏植物的外植 体初分化率一般较低，需要选择在生理活性旺盛的春季 进行培养傅萼辉等以梅花早春萌动的腋芽为外植 体，在自制的wb培养基上，实现了梅花的离体快速繁 殖.fontan

21、el等从银杏雌配子体中诱导胚状体的发 生，指出诱导的最佳时期是授粉后810周.段祖安 等用金脉连翘的母树嫩茎段作外植体诱导率高，分 化增殖系数大张进献等利用细叶连翘的茎和茎尖，成 功地实现了细叶连翘的组织培养和快速繁殖.3.2.2适宜培养基的种类选用适宜的培养基是组织 培养成功的关键问题之一 根据不同的培养目的（诱导 愈伤组织,不定芽，分化，生根），所选用的培养基亦 应有所不同.用于木本观赏植物组培快繁的培养基有ms,wpm, sh,cm,改良的nitsch等基本培养基，其中大多数采 用的是经过改良的ms培养基英国人woher改良了基 本培养基,成功地诱导出美洲山杨的茎lioyp和mc- to

22、wn在ms培养基的基础上，针对木本植物的特点， 曾创出一种专门用于木本植物的培养基wpm(woody plantmedium),其中许多成分较ms有一定的改变. arrillaga等把刺槐子叶接种在木木培养基上，不 仅芽长高，而且诱导出新芽郑均宝等采用松科植物专 用的nh培养基进行腊梅嫩茎段的离体快繁，获得成 功.杜盛等在脱皮榆离体培养中，采用全量和大量 减半的ms培养基2种无机盐浓度进行不定根诱导，结 果表明，在丛主芽诱导时期全量ms培养基优于大量减 半的ms培养基，但大量减半的ms培养基却利于不定 根的诱导.3.2.3激素与其他添加物的添加木本观赏植物组织 培养中常用的植物激素有iaa,n

23、aa,2,4 d等生长素， 赤霉素ga,以及ba,kt,zt等细胞分裂素其中， ba,zt和2,4 一 d多用于丛生芽或愈伤组织的增殖过程, iaa,naa和iba等多用于生根培养有时还添加肌 醇，环烷酸钠丄h,vc,abt等其他物质，以促进离 体培养材料的生长发育.木本观赏植物组织培养中外植体的诱导及增殖不仅 与植物生长调节剂的种类有关，而且还与它的组合及浓 度有关在观赏植物组培中，为避免发生变异,大多希 望较少产生愈伤组织，能尽快出苗因此，生长素用量 宜适当控制.吴丽圆等以蓝檯的芽器官作为外植体， 在2,4d的作用下,经过脱分化过程较易引起染色体变 异，而且愈伤组织多次继代培养后易丧失分化

24、能力田 英翠等利用大叶惠兰的原球茎进行不同浓度激素和 复合添加物对其影响的试验，结果表明,适当浓度的激 素可以控制原球茎的发育方向，适当浓度的复合添加物 可促其快速增殖.生长素对组培中外植体不定根的诱导有较显着的作 用通过对不同生长素作用效果差异的研究发现，多数 第6期李青林等:木本观赏植物组织培养技术?41? 种类中iba不仅促进生根效果好，而且根的进一步生长 较正常在一些种类中,iaa和naa也被广泛应用.般认为，生长素在较低浓度对发根有利.细胞分裂素对组培中不定芽的分化及增殖有着显着 作用,不同种类的细胞分裂素对不同的材料作用差异较 大，但大多数种类以ba最为有效汪景山等在山楂 的组织培

25、养中发现，低浓度的ba可促进不定芽的分 化，提高浓度则产生丛生芽，并抑制节间生长;低浓度 的zt可促进芽的分化,但不及ba产生的芽多细胞 分类素对愈伤组织的形成也有明显作用.woojh等认为 在含有ba的ms培养基上，茎培养比其它器官培养产 生较多的愈伤组织刘鹏等在研究外源激素对七子 花幼叶愈伤组织影响时发现，低浓度的zt能有效地促 进愈伤组织的分化与生长.木本观赏植物组织培养中，还经常加人其他的有机 物.civinova等在研究树木茎段培养时发现,加入天 冬酰胺和谷氨酰胺能提高愈伤组织分化为芽的比率刘 青林等将梅花愈伤组织转接在含有ch的ms培养基 上，调查愈伤组织的增殖系数，结果表明,ch

26、对梅花 愈伤组织的生长，增殖有很好的促进作用.3.2.4植株再生的研究木本观赏植物离体快繁的程 序因植物种类，外植体类型与发生途径而有所不同以 顶芽或腋芽为外植体，通过器官型发生途径增殖的,一 般分为2步,3步或4步培养.其中多数是3步培养， 依次是启动培养，增殖培养与生根培养,如对节白蜡， 广玉兰，叶子花，黑木相思,麻竹等.4步培养，即在 增殖后生根前经过一步壮苗培养,如互叶白干层，变叶 木,合欢等少数是2步培养，即将启动培养和增殖培 养合二为一，如绒毛皂荚，腊梅等如果发生途径是器 官发生型，即由愈伤组织经过诱导芽体或胚状体形成再 生植株，一般是4步培养，如华北落叶松，毛叶枣等.也有3步培养

27、，即将愈伤组织的诱导与分化合二为一， 如雪柳等.3.3木本观赏植物组织培养发展趋势木本观赏植物的组织培养虽然c经得到了广泛的重视，但在目前生产中仍然存在着一定的问题木本观赏 植物的研究对象范围太狭小，应扩大离体快繁的木本植 物的种类，特别是加强各种彩叶植物的组培快繁;对于 那些难组培的种类尚需要继续攻克难关,克服植株再生 过程中出现的问题并且尽量降低组培苗的污染率，提 高组培苗生根率和移栽成活率，尽可能地降低组培苗的 主产成本开拓组培苗市场，大量快繁木本观赏植物，应用于城市绿化，美化人们的生活是我国木本观赏植物 离体快繁的主耍趋势.参考文献：1 李胜，李唯植物组织培养原理与技术m.化学工业出版社,2007:3112 马慧，张立军,阮燕惮，等植物组织培养技术的现 状及发展趋势j安徽农业科学,2007,35(6): 160216043 黄敏仁，诸葛强林木细胞工程m北京:中国林业出版社,2001:278309.4 张丕芳康乃馨茎尖培养工厂化生产m北京:高等 教育出版社,1989.5 袁梅芳球根莺尾的病毒鉴定及试管脱毒成球技术j. 园艺学报,199&25(2):175178.6 赵兰勇，刘振宇切花菊种苗脱毒及病毒检测技术研究 j 中国园林,2001,10(3):135137.7 周岩，李保印,赵一鹏植物组织培养中的体