食用仙人掌組織培養與快速繁殖研究進展

劉雪蓮，肖 智，梁 宇，秦佳梅

(通化師范學院 生物系，吉林 通化 134002)

食用仙人掌是仙人掌科，仙人掌屬多年生厚肉多漿植物，原產美洲，盛產墨西哥，它不僅產量高，還兼具食用、藥用價值，在南美洲、歐洲等地一些國家種植利用已相當普遍，深受當地廣大消費者的歡迎[1].引進和開發食用仙人掌，在優化果蔬品種結構、改善生態壞境等方面都有促進作用，具有較高的開發前景[2].食用仙人掌常用分株法繁殖，自然繁殖率低，切下自然分生的芽在土壤中生根易造成切口腐爛，植株不宜成活；而采用組織培養的方法即可獲得較高的繁殖系數，又可克服生根困難[3].目前在植株再生體系的建立，繼代增殖培養，生根和壯苗培養，移栽和溫室育苗等技術方面有較多的研究報道[4]，并取得了一定的成效.為了更好的推進食用仙人掌的生產發展，本文就食用仙人掌組織培養過程中外植體的選擇、培養基的選擇和外源激素的作用、生根與壯苗培養等方面的研究進行綜述，為食用仙人掌的組織培養與快速繁殖提供參考資料.

1 外植體的選擇

1.1 外植體的消毒方法

可用于食用仙人掌組織培養的外植體材料很多，嫩莖段、頂芽、葉片等材料均可，但不同的外植體其滅菌方法及效果不盡相同.

食用仙人掌形態特殊，莖膨大呈掌狀，內含大量貯水組織[5]，為多汁肉莖植物，表面滅菌處理不當易引起污染或外植體死亡[6].以幼嫩新莖為外植體時可用75%酒精浸潤30s，用0.1%升汞溶液間歇消毒4min[7]，也可用2%的次氯酸鈉溶液滅菌25min[8]，效果比較好.而日齡較長的莖片，滅菌時間要相應的延長，采用0.1%的升汞溶液較10%的次氯酸鈉溶液效果好[9].趙長增等[10]，曲春香[11]等將掌片在75%酒精中浸泡1min，用0.1%升汞溶液消毒10min，效果不錯.

幼嫩莖片消毒容易，而成熟的葉片較難消毒，因為成熟的莖片針刺的下端存在空隙，消毒難以徹底.因此，不同日齡的掌片，要采用不同的滅菌劑和滅菌時間才能達到較好的滅菌效果.

1.2 不同外植體的誘導效果

不同日齡的外植體對食用仙人掌誘導分化有影響，食用仙人掌的幼芽生長日齡越短，萌芽率越高，生長期為3d的幼掌萌芽率最高可達80.0%，與7d、10d的幼掌相比差異極顯著(P<0.01).不同的取材部位對外植體萌芽率影響顯著，幼掌的頂端萌芽率最高達91.7%，下部萌芽率較低[1]，陳麗靜等[5]試驗發現3～10d齡芽的上部切塊的不定芽誘導率最高，約為中部的4倍，為下部的1.5倍.平均不定芽數也是上部最多，中部最少，下部居中.林寶剛[12]分別取食用仙人掌的第1、2、3級掌片的上中下三部分各20個芽接種到相同的培養基上，結果發現第1級的上部只需30～35d就分化出芽，分化率達82%，中部需50～55d，分化率僅16%，而2、3級基本不分化.趙長增等[10]研究發現，仙人掌越是老齡的掌片酸味越重，將其切割成小塊外植體時，滲出的酸性細胞液會引起外植體自身褪綠軟腐.有時還會引起瓊脂培養基PH過低而不能保持凝固狀態，導致組培失效，可見越鮮嫩的組織越容易誘導分化.鄭維權等[9]實驗結果表明，嫩莖的緣組織萌發率較莖中部、基部等組織高，且相同部位組織中靠近莖尖組織的萌發率較高，萌發生長時間相對較短，因此，食用仙人掌組織培養種苗繁殖應以嫩莖組織為外植體.張正波等[13]對食用仙人掌莖盤組織的離體培養特性研究結果表明，莖盤組織形態學上端、中端的刺座芽(休眠芽)誘導發育率高，不同層次的刺座芽誘導發育率差異不顯著.因此可取幼掌的頂部和上部作為外植體進行芽的誘導分化.

因此，食用仙人掌組織培養種苗繁殖應以嫩莖組織為外植體，且越鮮嫩的組織越容易誘導分化.所以可取幼掌的頂部和上部作為外植體進行芽的誘導分化.

1.3 不同外植體誘導再生的途徑不同

桂耀林等[14]指出采用不同的外植體誘導再生的途徑不同，用莖尖或芽可直接誘導不定芽的不斷增殖.陳佳瀛等[15]指出刺座部位和幼胚是誘導愈傷組織的最好材料，取材方便，分化植株的能力也較強.李鶴榮等[8]指出食用仙人掌不同于其他能產生不定芽的植物種類，必須利用側芽來快速繁殖.

2 培養基的選擇和外源激素的作用

組織培養是通過施加外源營養成分和激素等條件來調控外植體細胞的生長狀態，從而誘導芽萌發，產生較多有效的叢生苗.其目的是否實現，取決于培養基成分和添加激素的種類和濃度.對于食用仙人掌來說，大多數學者采用MS或2/3MS作為基本培養基添加不同種類和濃度的激素[16].生長調節物質是培養基中不可缺少的關鍵物質，其用量雖極少，但對外植體愈傷組織的誘導和器官分化起著重要的調節作用，其中以生長素類和細胞分裂素最為常用.丘亮偉[17]發現食用仙人掌的誘導和繼代培養，6-BA的調節很重要，在繼代培養中，隨著代數的增加，要逐漸減少6-BA的濃度.趙長增等[10]對食用仙人掌'米邦塔'的試管快繁研究結果表明：培養基中添加2.4-D有利于愈傷組織的誘導和分化.

采用細胞分裂素(6-BA)和激動素(KT)與生長素(NAA)配合使用，愈傷組織的誘導和叢生芽的分化效果較好，王合心等[7]研究發現較高濃度的6-BA可以使嫩肉多點萌發，當BA達到2.0mg/L時平均每小塊嫩肉可萌發3.2個小苗.但小苗在母株上生長較慢.待小苗切割轉移到同樣6-BA濃度的培養基上，其生長速度顯著加快，平均一個周期可長高4.52cm，這一發現為進一步提高食用仙人掌的繁殖速度提供了新的思路.

植物激素為生理活性很高的物質，特別是2.4-D激動素，其生理活性更高，當提高培養基植物激素濃度時，誘發變異頻率明顯提高.所以有時將2.4-D的濃度提高到8～10mg/L，以取得誘發變異的較好效果.趙長增等[10]發現植物激素對食用仙人掌外植體的作用沒有后效應，在初代培養基中外加植物激素、外植體的頂端優勢能得到解除，使其上的潛伏芽萌發，但不能繼續解除新生小子莖的頂端優勢.只有切割下新生的小子莖，重新接種于繼代培養基上，才能促使新生小子莖上的潛伏芽再萌發.需注意的是，單獨添加6-BA對潛伏芽的萌發具有明顯的促進作用.但小子莖生長慢，必須與一定濃度的生長素相配合，才能使其生長加快，從而使增殖率達到最大.另外，繼代增殖過程中及時分割小子莖，將其轉到新鮮的繼代培養基上，可明顯提高增殖速率.

3 生根和馴化移栽

食用仙人掌生根較易，單獨使用NAA和IBA，其誘導發根率均在80%以上.畢兆東等[16]研究發現無論是NAA還是IBA對根數的增多都有顯著的作用.并且隨著濃度的升高，產生的根數明顯增加.徐民生等[18]和戴幼斌等[19]指出用嫩片扦插并結合使用植物生長調節劑是可行的.

林寶剛等[12]指出將生根培養基中達到移栽標準的試管苗移栽到過渡介質-石英砂中，其成活率達95%，移栽到花盆的成活率也達96%以上，因此可以推廣應用.陳麗靜等[5]將生根培養30d達到移栽標準的試管苗在培養室打開管口培養3～5d，相對濕度100%，適應外界環境后移到過渡基質，即田園土∶珍珠巖∶河沙=1∶1∶1.移栽后少噴水，保持相對濕度60%～70%，小苗成活率達95%左右.徐炯志等[20]指出只要組培生根苗健壯，根系完整，假植時注意保濕遮蔭，成活率均可達90%以上.但從營養和方便考慮，宜選塘泥或參少量河沙為基質較好，假植成活20d后，小植株根系初步形成，經逐步變成扁平深長.結合淋水，可用0.1%～0.2%尿素或復合肥追肥.

4 結束語

食用仙人掌不僅味美可口，而且具有較高的醫療保健作用，深受人們的喜愛，作為蔬菜食用在我國還處于起步階段.目前市場上栽培用種奇缺，價格昂貴，常規繁殖其繁殖系數低、所需周期長，大量引種成本較高使其發展受到制約.采用組培快繁，繁殖速度快，生產周期短，可在短期內為生產者提供大量優質健康種苗.因此開展食用仙人掌的組織培養研究很有必要，可在短期內為生產繁殖大量種苗，對加速食用仙人掌的引進、開發有積極意義.

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