長柄扁桃組培快繁技術中組培苗玻璃化問題及預防建議

張君明，宋敏麗

（太原師范學院 生物系，山西 晉中 030619）

長柄扁桃（Prunus pedunculatus pall.），薔薇科（Rosaceae），李屬（Prunus），扁桃亞屬（Prunus spp.L）多年生落葉灌木。又名毛櫻桃、野櫻桃、長梗扁桃、山櫻桃、柄扁桃、布衣勒斯（蒙古語名）、山豆子等，是我國的扁桃亞屬中唯一分布在沙漠中的樹種，是很好的蜜源和極具潛力的木本油料樹種[1-6]。長柄扁桃作為我國鄉土植物樹種，是珍貴的野生果樹種質資源，其擁有耐干旱、耐瘠薄的特性，可在干旱、半干旱的沙區或土石山區生長，具有良好的生態效益。同時，長柄扁桃作為一種新型木本油料作物，具有良好的經濟價值。長柄扁桃核仁富含油脂和蛋白質，許多成分具有保健和醫藥功能。油脂不飽和脂肪酸高達96% 以上，維生素E 含量高，油脂氧化穩定性強，耐儲藏。2020年11月18日，國家發展改革委員會、國家林業和草原局等十部委聯合下發《關于科學利用林地資源促進木本糧油和林下經濟高質量發展的意見》（發改農經〔2020〕1753號），明確提出要在北方干旱區適當發展長柄扁桃等樹種。

長柄扁桃產業拓展空間廣闊。但無性系優良品種在生產中還沒有大面積推廣使用，主要原因是其有性繁育的后代變異性大，無法有效繼承母本優良性狀，而長柄扁桃無性繁育技術還不完善。一般情況下，使用扦插、嫁接和組培快繁等無性繁育技術對植物的優良品系進行繁育，目的是獲得大量優株幼苗。長柄扁桃作為一種分生能力極強的灌木，使用組培快繁方式要優于扦插和嫁接這2種方式。并且組培快繁技術還可用于種質資源離體保存、脫毒、無性系生產及轉基因研究等方面，是解決優良品系無性系繁殖問題的有效途徑之一。

玻璃化是許多植物在體外培養過程中常見的一種生理畸形。這些畸形導致通過培養難以再生正常克隆植物。在組織培養期間培養材料的葉片和莖等部位出現半透明狀、失綠、組織器官結構外形畸形，并且難以通過后期的操作恢復正常生長，這就說明組培苗出現了玻璃化。長柄扁桃植物組培比較容易發生玻璃化是長柄扁桃組培快繁育苗產業中一個亟待解決的問題。

1 組培苗玻璃化進程概述

1.1 出現時期

增殖培養是組培育苗最為關鍵的時期之一，成功有序進行增殖培養是獲得大量組培苗的必備基礎。增殖過程中，組培苗細胞分裂旺盛，新梢從腋芽處或胚性愈傷中長出。在此階段，由于新梢生長過快以及種種不良因素的影響，導致某些新梢的生理發育和形態建成不良，形成玻璃化苗[7]。

1.2 生物學特性

發生玻璃化的組培苗，葉片中的橫切面上顯示出廣闊的腔隙空間，橫切面上的莖有間隔的肥大的皮質實質細胞，水汽可在此積聚。玻璃化葉片的表皮組織發生了變化，并且在遠軸面存在異常氣孔。玻璃化植物難以平衡吸收和蒸散，以及在馴化階段難以應對水分脅迫[8]。因此，發生玻璃化的組培苗組織脆弱、植株矮小膨大，誘導很難生根，移栽也不易成活。

1.3 形態特征

玻璃化苗的細胞含水量大，葉子呈半透明狀，葉小且葉緣向內卷曲，莖干為半透明狀且失綠，整株苗呈水漬化狀態，生長狀態較差，直立性不好，腋芽呈病態水浸狀，無法增殖出健康的新梢，培養過程中易出現徒長現象，若將玻璃化的組培苗繼續培養，容易出現褐化壞死的現象；正常組培苗的葉子大且開展狀態良好，莖稈顏色嫩綠且粗壯挺拔，整體生長狀況良好，腋芽分化健康，繼續培養后可以增殖出健壯新梢并進一步生長成為健壯的增殖苗。

2 玻璃化成因分析

2.1 玻璃化與碳源的關系

蔗糖和瓊脂是植物組織培養中主要的碳源物質，這2 種碳源物質不僅可作為能源物質為植物生長提供能量，還可以調控培養基的水勢。玻璃化的組培苗特點之一是細胞含水量大，若培養基中瓊脂和蔗糖的含量過低，培養基水勢大，將導致組培苗更易產生玻璃化。

2.2 玻璃化與光的關系

光作為環境信號作用于植物，是影響植物生長發育的眾多外界環境中最為重要的條件之一。光的重要性不僅表現在植物的光合作用中，還是植物細胞整個生長發育進程中的最為重要的調節因子之一，是植物形態建成中極其重要的響應條件。強光會抑制植物長高，弱光會誘導植物徒長。

2.3 玻璃化與植物激素的關系

植物激素是植物生長發育過程中不可缺少的物質，通常只需極少量的植物激素即可對植物生長產生明顯的作用。在組培快繁的增殖階段，組培苗分裂過于旺盛會導致新發的幼苗異化生長，這是因為在過多的細胞分裂素刺激下，打破了植物生長本身的動態平衡。

2.4 玻璃化與其他條件的關系

造成玻璃化的機理尚不清楚，但是還有很多其他原因會導致玻璃化現象的發生，例如培養基不適宜，包括pH 值、Ca等礦物質濃度；培養環境條件不適宜，包括光照周期，組織培養容器的透氣性以及溫度等；甚至外植體的取材部位也可能會影響組培苗玻璃化的發生[9-14]。

3 長柄扁桃組培苗玻璃化預防建議

3.1 添加蔗糖和瓊脂

組織培養過程中，蔗糖和瓊脂是不可缺少的能量物質和碳源，添加量一般控制在30 g/L和7 g/L左右。改變蔗糖和瓊脂的添加量可改變培養基的水勢，培養基水勢降低，可有效調控降低組培苗細胞內含水量，預防組培苗玻璃化。在長柄扁桃組培快繁育苗過程中，蔗糖添加量應保持在40～50 g/L，瓊脂添加量應控制在8～9 g/L，可以有效防止玻璃化苗的生成。

3.2 增加光照強度

植物利用光照進行光合作用，除此之外，光照還影響著植物的形態建成。弱光會誘導植物徒長，強光會限制植物長高。在以往長柄扁桃的組培過程中，光照強度一般設置在2 000 lx 左右。但長柄扁桃為喜強光植物，強光可以有效抑制其徒長現象，因此在長柄扁桃的組培快繁過程中光照強度應設置在3 000～4 000 lx為宜。

3.3 降低溫度

玻璃化苗易徒長、水分吸收量大、細胞含水量高，但氣孔發育不良，水分代謝差或完全喪失水分代謝能力，細胞內水分無法靠氣孔蒸騰散失。一般在高溫條件下，組培苗體內生理活動活躍，需水量較大，而低溫下苗體生理活動減緩，需水量較低。長柄扁桃的組培過程中溫度一般設置在24℃～28℃，為防止玻璃化苗產生，可將溫度設定在22℃～24℃，通過溫度來調控并降低組培苗體內代謝速率，從而降低水分吸收，抑制玻璃化苗產生。

3.4 降低植物激素使用量

植物激素是控制植物生長的關鍵因子，濃度合適的植物激素用量會促進植物生長，若植物激素的用量過多或過少，都會對組培苗產生不良影響。在長柄扁桃組培增殖過程中，6-BA（6-芐氨基腺嘌呤，細胞分裂素）是最常使用的植物激素之一，其用量一般為1～2 mg/L。但由于長柄扁桃分生能力強，其組培過程中同樣表現出增殖能力強的特點，細胞分裂素用量高會導致其增殖數量過多，從而引起組培苗質量下降。組培苗質量下降也是誘導玻璃化苗產生的原因之一，因此6-BA用量不宜過高，其使用量應控制在0.5 mg/L左右。

3.5 培養基pH設定

通常植物的組織培養中，培養基的pH 值設定在5.8 左右，培養基過酸會導致其凝固性不好、偏軟，培養基過堿則容易板結、偏硬且脆，不利于組培苗生長。凝固不佳的培養基中水分流動性強，利于玻璃化苗的形成。因此在長柄扁桃組培快繁生產中，培養基pH 值應設定在5.9～6.0，利于預防組培苗玻璃化。

3.6 使用透氣性合適的組培瓶

組培瓶內部環境與外界環境隔絕，呈封閉狀態，瓶內濕度大，若完全無法與外界環境進行氣體交換，則有利于玻璃化苗的發生。但頻繁與外界環境進行氣體交換會導致培養瓶內水分向外界散失，久之培養基失水變干板結，影響瓶內組培苗生長。因此應選用瓶蓋含透氣孔的組培瓶，并以氣孔面積小、透氣性適中為標準。

4 長柄扁桃玻璃化苗的恢復

4.1 玻璃化組培苗的狀態劃分

長柄扁桃玻璃化苗的恢復，即將已經玻璃化的組培苗進行培養，使其恢復至正常生長狀態。這時，可根據玻璃化組培苗的生理狀態將其與健康正常的組培苗分開，之后再將玻璃化組培苗另分為2 種狀態：完全玻璃化的組培苗和半玻璃化組培苗。其中，完全玻璃化的組培苗無法恢復成正常組培苗，而半玻璃化組培苗，經過處理后可培養出正常組培苗。

4.2 半玻璃化組培苗的處理

半玻璃化組培苗通常分為2 部分：莖葉已經玻璃化且腋芽同樣玻璃化的部分，莖葉未玻璃化且腋芽分化健康的部分。在培養過程中，可將半玻璃化苗已經玻璃化的部分去除，剩下未玻璃化部分繼續增殖培養即可培養出正常組培苗。值得注意的是，在此階段中，要根據預防建議配置專門用于半玻璃化組培苗培養的培養基。在修剪過程中，要細致觀察，確保再次培養的部分屬于還未玻璃化的部分。在接種時，要確保腋芽不能浸沒在培養基內，而要裸露在組培瓶內的空氣中，這將更好地促進腋芽分化出健康正常的組培苗。

5 結語

作為我國鄉土木本油料植物，長柄扁桃兼具經濟、生態和觀賞等多種價值，是我國三北地區荒漠化防治的優良樹種。作為優良的木本油料樹種，其產業拓展空間廣闊，尤其是其組培快繁行業的發展，可為市場提供足夠的苗木。但長柄扁桃的組織培養相對其他果樹較為困難，而且玻璃化苗的產生在長柄扁桃植物組培過程中較常見，這是一個亟待解決的問題。組培苗玻璃化是一個不可逆的過程，用玻璃化組培苗進行增殖培養將繼續獲得玻璃化苗，且玻璃化苗很難生根，質量不符合生產標準的要求。目前，對于長柄扁桃組培苗的玻璃化方面，還無法準確定位其發生機理和發生規律，其中比較顯著的原因是細胞分裂素使用濃度過高或培養基中瓊脂和蔗糖的添加量過少。綜上所述，可知在長柄扁桃組培快繁產業生產中，重要的是如何避免組培苗玻璃化，而不是將玻璃化苗恢復為正常組培苗。文章提出的關于預防玻璃化苗產生的建議，可為長柄扁桃組培快繁育苗產業的發展提供參考。