白掌組培技術研究進展

劉曉青+朱世東+張克永+梁麗建+佘建明+葉曉青

摘要： 白掌（Spathiphyllum floribundum）是優(yōu)良的室內觀花觀葉植物，具有較高的經(jīng)濟價值、觀賞價值，市場發(fā)展前景廣闊。在綜述國內外白掌組培研究現(xiàn)狀的基礎上，從外植體選擇、消毒處理、激素配比、培養(yǎng)條件到煉苗移栽等方面進行了分析，總結了白掌組培中存在的一些問題，并提出建議。

關鍵詞： 白掌；組培技術；激素；研究進展

中圖分類號： S682.360.4 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）03-0207-03

白掌（Spathiphyllum floribundum）別稱白鶴芋，原產(chǎn)哥倫比亞，是天南星科白鶴芋屬多年生常綠草本植物，其葉色濃綠，花姿獨特，猶如風帆，是室內優(yōu)良的觀花觀葉植物，此外，它可以過濾空氣中的苯、三氯乙烯、甲醛，對凈化空氣有一定作用，具有較高的經(jīng)濟價值、觀賞價值，現(xiàn)在我國各地均有栽培[1]。2010年，荷蘭盆栽白掌的年銷售額已達1 990萬美元，位列荷蘭盆花產(chǎn)量的第九位。我國從20世紀80年代末開始引種白掌并投入小規(guī)模生產(chǎn)，栽培時間較短[2]。近年來，隨著我國人民生活水平的提高，白掌一直供不應求[3]。白掌常用分株繁殖，但年繁殖系數(shù)低、周期長、速度慢，通過組培方法可以在短期內擴繁大量組培苗[4]，且種苗整齊度高、質量好，能極大滿足市場需求。本研究對國內外白掌組培技術研究現(xiàn)狀進行了綜述，對其組培中存在的問題進行了總結，以期為白掌組培研究及其規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 國內外白掌組培研究概況

白掌組培技術研究始于20世紀70年代末，F(xiàn)onnesbech等第一次用芽、莖段作外植體，在添加2 mg/L PBA的MS培養(yǎng)基上成功誘導出不定芽[5]，隨后國內外關于白掌組培的研究逐漸開展起來。我國最早由張云開等用芽作外植體，在添加6 mg/L BA+0.2 mg/L NAA激素組合的MS培養(yǎng)基上誘導出不定芽，成功建立了白掌組培快繁體系，同時發(fā)現(xiàn)30 ℃下叢芽增殖效果最好[6]。1993年，馬國華等研究發(fā)現(xiàn)，同等條件下，液體振蕩培養(yǎng)方式能顯著提高白掌叢芽增殖率[7]。1994年，周麗儂等用白掌幼嫩花序作為外植體，在添加4～5 mg/L BA+0.5 mg/L NAA的MS培養(yǎng)基上，經(jīng)25 d黑暗培養(yǎng)，第一次成功誘導出體細胞胚[8]。1995年，Werbrouck等研究發(fā)現(xiàn)，同等條件下，咪唑殺菌劑、多效唑能顯著提高細胞分裂素對不定芽的誘導[9]。21世紀以來，關于白掌組培技術研究迅速增多，包括外植體選擇[10]、消毒處理[6，11]、激素配比[12]、培養(yǎng)條件[7，13]、煉苗移栽[3，14]等。

2 外植體選擇及消毒

2.1 外植體的選擇

目前，白掌組培采用的外植體有花序[8，10，15-16]、莖段和莖尖[14，17-19]、側芽[6，11，20-21]、葉片和葉柄[21-22]、花絲[23]等，其中以花序、莖和側芽為外植體的研究報道較多。江金蘭等研究表明，側芽更適合作為外植體材料，葉片、葉柄雖然可以通過誘導愈傷組織分化不定芽，但時間較側芽長且變異率更高[21]。一般來說應選擇幼嫩部位，因為它正處于營養(yǎng)生長旺盛期，易被誘導、分化，且污染率低。周俊輝等在蚊凈香草中以不同葉齡葉片作為外植體進行誘導試驗，結果表明，成熟葉片也可誘導出愈傷組織，但污染率較高[24]。

2.2 消毒

獲得無菌材料的關鍵在于選擇合適的消毒方式。消毒劑的種類、濃度以及消毒時間等對不同外植體的消毒效果存在差異，因而選擇消毒方式時要求既能達到滅菌效果，又不對植物組織造成嚴重傷害。目前，白掌外植體采用的消毒劑有75%乙醇、0.1%HgCl2、2%次氯酸鈉、10%滅菌凈以及0.01%新潔爾滅。白掌外植體的消毒步驟一般為：先用清水將外植體表面沖洗干凈，然后在超凈工作臺上用75%乙醇浸泡 30 s，無菌水沖洗1～2次，再用0.1%HgCl2浸泡8～15 min，最后用無菌水沖洗5～6次[10，21]。張云開等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過預處理的外植體（將苗除去老葉，切掉頂芽，在室內重新栽種，待長出新芽才用作外植體）有80%成活，對照（直接取原始材料移植生長）100%污染[6]。朱飛雪等研究表明，離體單芽消毒5～6 min比短根莖整塊消毒效果要好，且操作方便，而且白掌無菌體的獲得率與其品種有關，獲得無菌體芽數(shù)最高的品種為克麗斯，其獲得率為82.22%[11]。楊舒婷等研究表明，同在乙醇中處理30 s，0.1%HgCl2處理10 min，花序的滅菌效果最好，達90%，莖段效果最差，在接種第5天即出現(xiàn)細菌性污染，葉片、葉柄污染率較高[10]。

3 誘導及增殖培養(yǎng)

3.1 誘導途徑 白掌組培苗的誘導途徑有3種：一是器官發(fā)生途徑，主要是通過莖段、葉片誘導愈傷組織，再由愈傷組織分化為不定芽，優(yōu)點是外植體材料來源廣泛，易消毒，缺點是植株變異率高；二是胚狀體途徑，主要是從肉穗花序中誘導產(chǎn)生，優(yōu)點是再生頻率高，可制成人工種子，有利于種質保存，是理想的遺傳轉化受體；三是不定芽途徑，即通過芽直接誘導產(chǎn)生不定芽，優(yōu)點是遺傳穩(wěn)定性高，缺點是取材有限，不易消毒。

3.2 基本培養(yǎng)基

植物組培常用的培養(yǎng)基有MS、1/2MS、B5、N6、White等。崔月羚等在紅掌組培研究中發(fā)現(xiàn)，用葉片作外植體，接種到這幾種培養(yǎng)基時，愈傷組織誘導率及誘導速度為1/2MS>MS>N6>B5>White[25]。Dewir等研究了不同含量MS、不同濃度蔗糖對芽生長及增殖的影響，結果表明，全量MS培養(yǎng)基有利于芽增殖及生長，30 g/L蔗糖有利于芽增殖，50 g/L蔗糖有利于芽生長[13]。朱根發(fā)研究表明，將MS培養(yǎng)基中的KH2PO4濃度提高至255 mg/L可促進叢芽增殖[26]，這與羅建勛等在絲石竹中的研究結果[27]相似。

3.3 激素

激素種類和不同功能激素配比是影響外植體能否成功啟動的關鍵因素之一[28]。目前，白掌組培常用的細胞分裂素為6-BA、TDZ，生長素為NAA、2，4-D、IBA。

3.3.1 激素種類對白掌誘導增殖的影響 Zhao等在葉片和葉柄誘導體細胞胚研究中發(fā)現(xiàn)，與BA、CPPU、2-iP相比，TDZ與NAA或2，4-D組合的誘導效果最好，這可能與TDZ穩(wěn)定性高、能抵抗細胞分裂素氧化酶的降解且能與生長素互作有關[29]。陳榮等在對白掌莖外植體芽誘導增殖研究中也發(fā)現(xiàn)，TDZ與NAA組合培養(yǎng)80 d后，芽增殖倍數(shù)高達26以上[4]。目前報道的白掌芽的增殖倍數(shù)一般只有4左右。Dewir等用莖尖作外植體，在增殖不定芽試驗中發(fā)現(xiàn)，BA的增殖效果最好，TDZ的增殖效果最差，且易發(fā)生變異[13]，這與Han等研究結果相似[30]。究其原因，可能是不同細胞分裂素對不同外植體的作用效果存在差異，也可能是不同外植體自身的生長狀態(tài)及基因型有所不同。

3.3.2 激素配比對白掌誘導增殖的影響 Dewir等[13]、Ramirez-Malagon等[31]研究結果表明，單一細胞分裂素可誘導芽增殖，但增殖效果明顯不如細胞分裂素與生長素組合使用效果。楊培君等認為，高濃度BA和較小的BA/IBA（NAA）比值有利于誘導綠巨人愈傷組織形成，當BA和IBA（NAA）濃度均較低且其比值為（5～10） ∶ 1時有利于綠巨人芽分化[12]。這與黎建玲等在蜻蜓鳳梨[32]、韓偉等在紅掌[33]中的報道相似。朱飛雪等認為，繼代增殖過程中，6-BA使用濃度過高易引起玻璃化現(xiàn)象和因愈傷組織增多而抑制腋芽增殖，將6-BA濃度在10、0.5 mg/L交替使用則可以避免這種現(xiàn)象，但在使用過程中，0.5 mg/L濃度不能連續(xù)使用3代，否則其增殖系數(shù)會明顯減少[11]。

3.4 培養(yǎng)條件

白掌誘導和增殖培養(yǎng)中，溫度、濕度、光強、光質、碳源、pH值等都會對其產(chǎn)生一定影響。張云開等研究表明，溫度在一定程度上影響叢芽增殖和生長，30 ℃下芽增殖最為理想，芽增殖數(shù)多，生長快且生長正常[6]。周麗儂等和Zhao等研究發(fā)現(xiàn)，外植體在暗處培養(yǎng)有利于誘導體細胞胚產(chǎn)生[8，29]。此外，江如藍等對紅掌的研究表明，在培養(yǎng)基中分別加入相同濃度的葡萄糖、蔗糖（30 g/L），葡萄糖比蔗糖更易于促進愈傷組織誘導和生長[34]。

3.5 培養(yǎng)方式

植物組培有固體培養(yǎng)、液體培養(yǎng)2種方式，前者易操作，通氣性較好，但營養(yǎng)分布不均，后者營養(yǎng)分布均勻，但通氣性較差。白掌組培多采用固體培養(yǎng)基。馬國華等研究了液體振蕩培養(yǎng)方式對白掌叢芽增殖的影響，發(fā)現(xiàn)通過液體培養(yǎng)1個月，其增殖指數(shù)比固體培養(yǎng)1個月高4倍以上，且不發(fā)生褐變，出芽整齊，原因是液體培養(yǎng)中，叢芽組織極性消失，組織四周都能誘導叢芽體[7]。Dewir等研究結果表明，固體培養(yǎng)基更利于叢芽增殖，液體培養(yǎng)中可能因為缺少氧氣，從而抑制了芽的增殖速度[13]。

4 生根培養(yǎng)

白掌組培苗較易生根，其直接移栽成活率可達95%以上[26]，能有效降低生產(chǎn)成本，但未經(jīng)生根培養(yǎng)的移栽苗種苗整齊度不一致[21]。目前白掌組培苗生根常用的激素為NAA、IBA，濃度多為0.2～1.0 mg/L。崔錫明等研究表明，同等條件下，1/2MS培養(yǎng)基上的白掌無菌苗生根率明顯高于全量MS，說明低鹽培養(yǎng)基更有利于白掌無菌苗根的分化[20]。陳榮等認為，IBA處理優(yōu)于NAA 處理，但以添加NAA 0.2 mg/L+IBA 0.4 mg/L為最佳選擇，該組合可以縮短生根時間，提高一級主根數(shù)量，且根系質量高，移栽容易成活[4]。陳漢鑫等利用正交試驗對白掌無根苗的生根培養(yǎng)基進行了篩選，發(fā)現(xiàn)影響白掌生根的主次因素為：基本培養(yǎng)基>IBA>活性炭>蔗糖，試驗獲得的優(yōu)化培養(yǎng)基配方為2/3MS+IBA 1.5 mg/L+AC 0.15%+蔗糖3%[14]。此外，張云開等發(fā)現(xiàn)，無根苗的高度影響植株根系的誘導，同一培養(yǎng)基上，無根苗高的易生根，苗高3 cm以上時，其生根率最高，達85.4%；苗高2 cm以下時，誘導生根較少，僅53.5%[6]。朱根發(fā)研究表明，白掌生根能力與品種有關，香水白掌生根能力最強，其次是綠巨人、神燈白掌，大漢白掌的生根能力最差[26]。

5 煉苗移栽

5.1 煉苗

白掌組培苗生長的瓶內條件是一種無菌、高濕、弱光的特殊環(huán)境，可能導致其在植物形態(tài)、解剖結構及生理生化方面產(chǎn)生一系列變化[35-36]，當將其轉移到瓶外環(huán)境中時，這些異常變化需要通過煉苗得以糾正，從而更好地適應瓶外環(huán)境[37]，提高移栽成活率。一般而言，煉苗的過程是：當組培苗長到 3～4 cm，有3～4條根系時就可以打開瓶蓋，注入 1 cm 深的自來水以及少量多菌靈或甲基硫菌靈1 000倍溶液馴化2～3 d，洗凈幼苗根部的培養(yǎng)基，栽植到消毒后的基質中，保持空氣濕度在85%～95%，溫度25～30 ℃，遮陰80%～90%，同時加強肥水管理和病蟲害防治，1個月后待其長出新葉，再逐漸降低遮陰度和濕度，以適應溫室生長環(huán)境[18，21]。

5.2 移栽

就移栽基質而言，一般要求基質具有疏松、透氣、排水等特點，常用基質有腐葉土、泥炭土、珍珠巖等。陳漢鑫等研究了不同比例組合泥炭土和珍珠巖對白掌試管苗成活率的影響，發(fā)現(xiàn)其在泥炭土+珍珠巖（10 ∶ 2）的基質上成活率可達919%[14]。王春榮等研究了不同配方基質對白掌組培苗生長的影響，結果表明，白掌組培苗在50%樹皮+25%草炭+25%花生殼和50%草炭+50%花生殼的配方基質上長勢最好，對這些有機廢棄物的利用，有利于大幅度降低栽培成本，減少對環(huán)境的污染[38]。徐婉莉等觀察發(fā)現(xiàn)，生長在珍珠巖中的組培白掌根系較白但細弱，在沙子里的根比較強壯，且植株生長狀態(tài)更好[39]。此外，陳星星研究了不同光質比例的新型光源LED對白掌組培苗移栽后生長的影響，發(fā)現(xiàn)高比例紅光80%R+20%B處理的組培苗移栽后生長狀況最好，葉幅、葉長、根系活力、根數(shù)均達到最大值；但在新型光源CCFL對白掌組培苗移栽后生長的影響研究中卻發(fā)現(xiàn)，白光處理下，組培苗的株高、葉幅、葉長、根長、根數(shù)等生理指標均達到最大值，且明顯優(yōu)于其他處理，包括80%R+20%B處理[40]。

6 建議

與傳統(tǒng)分株繁殖方式相比，白掌組培繁殖具有速度快、周期短、年繁殖系數(shù)高等優(yōu)點，但在其組培過程中，也存在一些問題：一是試驗重復性差，有些報道可能激素配比相同，但得出的結論卻存在差異，究其原因，可能與所取外植體生長狀態(tài)以及內源激素含量不同有關；二是白掌品種較多，不同的品種其消毒、誘導、增殖、生根都存在顯著差異；三是目前關于白掌組培的報道主要集中于再生體系的建立，而在新品種選育、種質保存、抗性育種以及基因工程等方面的研究極少；四是沒有建立一套標準的快繁體系，極大地限制了白掌組培苗市場的生產(chǎn)效益、經(jīng)濟效益。面對白掌廣闊的市場前景，解決上述問題的關鍵首先在于研制一套經(jīng)濟、標準、高效的白掌快繁體系，規(guī)范白掌組培苗市場；其次是加強白掌新品種選育，通過基因工程技術改進白掌現(xiàn)有性狀，如花色、花期、葉型等，以及進行一系列抗性育種，如耐陰性育種，使白掌更好地適應室內環(huán)境，發(fā)揮觀花觀葉的優(yōu)良特性；再次是借助白掌組培技術，探討白掌遺傳轉化過程中的一系列生理生化現(xiàn)象，建立種質資源基因庫，對于白掌種質資源保護及創(chuàng)新具有十分深遠的意義。

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