组织培养技术在木兰科植物中的应用价值分析

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　　【摘 要】本文主要对木兰科植物在组织培养技术中的应用进行探究，详细论述影响木兰科植物组织培养的因素，分析木兰科植物组织培养中存在的问题，论述木兰科植物组织培养技术的进展和展望。
　　【关键词】木兰科;组织培养;研究进展
　　【中图分类号】S688       【文献标识码】A
　　【文章编号】2095-3089（2019）09-0033-02
　　引言
　　现存被子植物中较为原始的类群之一就是木兰科植物，木兰科植物共18个属，种类资源十分丰富约335个品种，绝大部分分布于亚洲东南部和南部，我国的木兰科植物主要分布于我国东南部至西南部，共计14个属约165个品种。木兰科植物被广泛应用于系统分类学、形态解剖学、植物化学、古植物学、分子生物学等多个领域，具有很高的经济价值和生态意义。木兰科植物非常适合城市景观园林建设和绿化，具有十分广阔的开发前景。现阶段木兰科植物虽然在我国园林绿化等很多领域广泛应用，但是由于木兰科植物品类繁多，其开发利用程度还是远远不够，因此，开展木兰科植物的组织培养技术研究意义重大。
　　一、影响木兰科植物组织培养的因素
　　1.外植体。
　　选择合适的外植体材料是组织培养成功的前提。因为都为木本植物，所以木兰科植物组织培養难度较大，因此在组织培养之前，应选择合适的木兰外植体材料。在外植体选择上应注重位置效应。嫩芽的基本形态已经建成，具有很强的细胞生活力，易于分化和消毒，是最佳的外植体材料。从微观角度分析，激素浓度也会对位置效应产生影响，外植体所处位置不同导致其激素浓度分布也不同，基因表达不一，从而形成不同的生长形态。
　　2.培养基。
　　植物离体培养成功的物质基础和关键因素就是培养基。在木兰科植物的组织培养中，我们要为不同的植物设计不同的培养基配方，调整适宜植物生长的各种成分比例，以适应植物本身的生长需要。MS是木兰科植物的组织培养中常用的基本培养基。不定芽在继代过程中大量增生，需要及时转接以适应大规模生产。MS培养基诱导愈伤组织并分化出胚状体。
　　3.环境条件。
　　光照、温度、湿度等环境条件对再生植株质量的影响较大，容易产生水渍化、褐化、玻璃化等现象。环境条件中两个重要的光照因素就是光照强度和光照时间，当光照时间超过15h时，木兰科植物的玻璃化现象就会明显增加，需要在植物组织培养过程中加入适量的自然光，使得木兰科植物的玻璃化现象有所减弱。暗培养可以有效抑制木兰科植物材料的褐化，想要有效减少木兰科植物玻璃化现象的产生，可以合适的进行低温培养，以提高再生植株的质量。
　　二、木兰科植物组织培养中存在的问题
　　1.褐化。
　　褐化是木本植物在组织培养过程中普遍存在的问题，木兰科植物在组织培养过程中所选用的外植体材料的基因型、生理状态和培养条件均能成为褐化问题的根本原因，木兰科植物体内的多酚类物质被切割氧化成醌类物质，醌类物质渗透在木兰科植物培养基中，影响木兰科植物的正常生长，甚至出现植株死亡的现象。现阶段控制木兰科植物外植体褐化主要从勤转代、缩短培养时间、增加转代效率等3个方面来进行，适当程度的暗培养也能够有效控制木兰科植物外植体褐化现象的发生，以避免在培养基中外植体受到褐化的继续侵袭，而勤转代又会增加培育育苗的成本。培养基中增加活性炭也可以有效防止褐化，但是活性炭在吸收褐化的同时又会同时吸收培养基中的养分，不利于植株生长。强化切割工艺，防止在进行植株切割时，其切口处因氧化而分泌过多的多酚类物质，进而抑制褐化现象的产生。因此，我们需要采用很多综合手段来控制褐化产生。
　　2.生根困难。
　　木本植物生根困难是植物组织培养技术中的关键性问题，其生根难易程度因树种而不同，生根程度与与植物本身的基因型密切相关。例如：木兰荆红豆杉、醉香含笑的生根率高达90%，不添加或者添加少量的生长激素均能生根。在不同类别的植物生根实验中，我们发现：0.5mg/L浓度的IBA可以有效增加白玉兰的生根率，使其生根率达到80%;用量小于2mg/L的NAA有利于广玉兰生根;此外也可以采用试管外生根技术增加植物组织培养中的效率。总之，木兰科植物的生根技术很难形成统一体系，生根问题仍然是木兰科植物组织培养中的一个难题。
　　三、培养基配比对组织培养中愈伤组织的影响
　　1.植物生长调节物质。
　　基本培养基是使外植物体存活最基本的物质条件，而植物生长调节剂能够使愈伤组织生根发芽，诱导根部细胞分裂，加速根芽分化，生长素类和细胞分裂素类都是常见的植物生长调节剂，生长素类植物生长调节剂的主要作用是促进细胞有丝分裂和促进其分裂能力;细胞分裂素类植物生长调节剂的主要作用就是促进芽的萌发和细胞扩大，抑制茎的生长和增粗。一般情况下，二者配合使用其促进生长的效果更强。
　　2.非植物生长调节物质。
　　在植物组织培养的基本培养基中还应加入适量的非植物生长调节物质，如：椰乳、苹果汁、香蕉汁、豆芽汁等，在木兰科珍稀植物巴东木莲的丛芽培养基中添加了10%的椰乳，便对其丛芽生长起到了很好的诱导作用，而豆芽汁能很好促进培养基中植物愈伤组织的生长和增加分化芽的比率。
　　3.诱导生根。
　　木兰科植物的组织培养过程中，生芽、生根都是比较难以控制的问题，目前，只有含笑属、木兰属等几个属种的树木取得成功生根的实验，因此，诱导生根是木兰科植物投入工厂化生产的重要课题。在植物组织培养中应注重活性炭的使用和外植体的选择，合理光照或者暗培养，选择合适的生长素类别和控制合适的浓度。
　　四、展望
　　被子植物系统演化中尤为重要的科目就是木兰科，其植物资源丰富，在医药、园林、化工等多个领域被广泛应用。随着科技水平的进步和生物技术手段的不断丰富，木兰科植物组织培养技术为生态和环境的发展提供了强有力的支撑，对于其在植物组织培养技术中的研究，如：褐化、外植体选择、增值生长、诱导生根、培养基配方等各项工作，还有待我们深入探究。植物组织培养技术不仅局限于木兰科植物的繁殖，还可以结合生物基因技术，在植物组织细胞、珍贵物种资源保存、基因遗传和突变、改良新品种等更多方面发挥重要作用。
　　参考文献
　　[1]方红霞，庞金友.试论木兰科植物的园林应用[J].当代生物农业，2016（10）：8—9.
　　[2]徐石，陆秀君，李天来.天女木兰组织培养中有效获得无菌外植体的研究[J].西北林学院学报，2018（12）：122—123.
　　[3]谭芳泽，洪亚辉，胡超.广玉兰的离体培养研究[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2017，29（06）：78—80.
　　[4]周丽华，徐充勇，曾蕾，等.紫玉兰组织培养繁殖研究[J].经济林研究，2015，16（1）：34—35.
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