兰科植物组织培养研究进展

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　　摘要    以兰科植物为研究对象，从外植体、培养基、植物生长调节剂、有机添加物和其他影响因素等方面简要阐述了其组培研究进展，旨在为其组培研究提供参考。
　　关键词    兰科植物;组织培养;外植体;培养基;生长调节剂;有机添加物
　　中图分类号    S682.31;S722.3+7        文獻标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）08-0131-01                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　兰科植物是园林植物中最广泛的栽培植物之一，为被子植物中的一个大科，包括700个属2.5万个种[1-3]。其种子细小，大多需与共生菌协同作用，才可以保证其正常生长[4]。分株繁殖是其常见的方法，但缺点是繁殖系数较其他方式低而慢，每年仅能得到2～3倍的增殖[5]。因此，探索其他繁殖方式就显得尤为重要[6]。
　　1960年，大花蕙兰的茎尖首次被应用于KC上进行培养诱导，产生了类原球茎，之后通过分化培养，成功诱导组培苗[7-9];1967年和1970年，分别以石斛兰的顶芽和侧芽分生组织作为研究材料，也成功诱导产生了类原球茎[10-11]。我国对兰科植物的组培研究相对落后，1984年成功获得霍山石斛的无菌植株，开始了兰科植物组培的相关研究，之后在对兜唇石斛、束花石斛和铁皮石斛等研究中，采用组培技术，成功获得了这些材料的再生无菌植株[12]。到目前为止，兰科植物组培技术的研究已经逐步深入，已具备完善的组培条件，组培繁殖已成为兰科植物繁殖的有效途径[13-15]。
　　1    外植体选择
　　依据研究目的的不同和现有培养条件的差异，在外植体选择方面有较大的差异性。国内外研究发现，茎尖、种子、原球茎（类原球茎）、试管苗、叶、茎、幼根、花序和花梗等器官都能作为兰科植物的外植体[3]。生产上常用的几种兰花如卡特兰、大花蕙兰、石斛兰和蝴蝶兰等，都是选用茎尖为外植体，经过多次试验，获得了再生植株[13-15]。国内外学者通过对外植体不同的生长部位和不同的取材时期研究表明，植株中心部分的侧芽，成活率达到较高水平，且在茎和芽的生长初期采集材料，成活率也表现出较高的水平[13-16]。利用茎段作为研究材料，结果表明，在适宜的培养条件下，茎段都能够于茎节处诱导出芽[3]。
　　1997年，Nayak以2种兰花的假鳞茎作为研究材料，通过对切段处进行芽诱导试验表明，水平放置的假鳞茎切段能产生新芽，而垂直放置的未诱导出芽，这一现象可能与生长素的极性运输关系密切[3-4]。此外，研究发现，利用兰花种子作为外植体在组培中的应用前景非常可观[3]。一般完全正常发育的兰花荚果，通常有104～105粒种子，但在自然状态下，其种子很难萌发，需要与真菌之间形成共生关系才能萌发[3]。近年来，随着科技的发展和国内外研究者的深入研究发现，兰花种子能够非共生萌发，但需要在无菌条件下[3];同时研究还发现，一些尚未成熟或即将成熟的种子比完全成熟的种子更易萌发[17]。通过对组培试验的深入研究发现，大多数兰花种子能够利用这种方式获得再生植株，杂交种子、附生兰和气生兰最易萌发，而地生兰种子较难萌发[18-19]。
　　研究发现，不同的取材部位和取材时期诱导效果显著不同。一般种子和胚易于诱导形成植株，而叶片则比较困难，春季取材的外植体更易诱导成功，组培周期也较短[13-14]。
　　2    培养基选择
　　国内外学者以兰花为研究对象，对其培养基的研究发现，目前利用较多的为MS、KC、B5、VW和Knudson[13-15]。培养基的选择是根据其所含的营养元素种类、培养的品种、培养阶段和培养目标而定的[13-15]。研究发现，春兰适宜含无机盐少的培养基，而蕙兰相反，墨兰对无机盐却不敏感[3]。Devi等[20]研究发现，马齿兰茎尖产生拟原球茎的最佳培养基为Nitch;通过对Den. fimbriatum的蒴果研究时发现，其作为外植体进行胚萌发时，最佳培养基为Nitch和VW，这2种培养基种子的成活率较高，同时也能快速产生拟原球茎[3]。试验表明，铁皮石斛最适拟原球茎生长培养基为1/2 MS培养基;种子萌发和离体叶片最适培养基为MS和N6，茎段生长最适培养基为White和KC[21]。
　　3    植物生长调节剂选择
　　组织培养包括类生长素和细胞分裂素两大类生长调节剂[22]。类生长素主要包括NAA、2，4-D、IAA[22];1991年，Kerb-auy[23]以卡特兰根尖作为研究对象，对其进行组培时发现，愈伤组织的产生是由2，4-D作用产生的。细胞分裂素主要包括 ZT、KT和6-BA[22]。研究者通过多年研究发现，既具有生长素功能又具有细胞分裂素功能的生长调节剂为TDZ[3]。TDZ的首次应用，是Nihar以石斛兰为材料，研究TDZ和6-BA对其组培的效果，结果表明，TDZ的作用效果较6-BA好，但 TDZ浓度要控制在一定的范围，高浓度会抑制茎和芽的再生与增殖[24]。通过使用5种药用石斛的茎段为材料进行培养，发现适合环草石斛、铁皮石斛和金钗石斛腋芽诱导的6-BA/NAA比值为10～20，而束花石斛和马鞭石斛适合的比值为 2～4[25]。周根余等[26]在附加6-BA（0.5 mg/L）和2，4-D（0.5～2.0 mg/L）的 MS培养基上，由叶片诱导得到愈伤组织并进一步分化得到离体再生植株，同时指出了2，4-D在促进愈伤组织形成及分化方面的积极作用，NAA在拟原球茎分化方面也有重要的作用，这与Kerbauy的研究结果一致。总体来说，高浓度的细胞分裂素有利于芽的诱导，低浓度则有利于愈伤组织和拟原球茎的诱导，高浓度的2，4-D也有相似的促进作用[22]。 　　4    有机添加物选择
　　兰科植物组培过程当中利用较多的有机添加物包括水解酪蛋白、马铃薯汁、椰子汁和香蕉汁等[27-29]。这些物质当中一般含有一定量激素、氨基酸和维生素[27-29]。研究发现，这类物质对利用组培进行植株再生时，有显著的促进作用[3]。曾宋君等[27]研究表明，在组培过程中添加这类物质（椰子水、香蕉汁、马铃薯汁），能够对石斛芽增殖和原球茎的形成产生明显的促进作用。张启香等[28]将铁皮石斛的茎尖作为研究材料诱导产生原球茎时发现，加入定量的土豆汁能够明显抑制褐化的产生，降低了不良影响的产生，同时大幅度提升了原球茎增殖系数。对铁皮石斛丛生芽增殖的诱导研究发现，在培养基中加入香蕉汁、西瓜汁和马铃薯汁有显著的促进作用，同时研究还发现，香蕉汁可以促使丛生芽的增殖和生根[29]。
　　5    其他影响因素
　　培养条件也是影响兰科植物组培快繁的关键因子[3]，其主要包括pH值、光强、温度、光照长短等外部因子[13-15]。一般兰科植物组培适宜的pH值范围在5.6～5.8之间，但不同的材料和不同的时期对pH值的要求有所不同[13-15]。以铁皮石斛为研究材料对拟原球茎的最适培养条件研究发现，拟原球茎在pH值为5.0时长势最佳;其次是在pH值5.4和 5.8的条件下;在pH值4.5和6.4的环境条件下生长最慢;当pH值为6.4时，拟原球茎出现黄化、死亡等不良状况[26]。还有一个重要影响因子是灭菌时间[26]，曾宋君等[27]在对5种石斛兰研究时发现，嫩枝茎尖的最佳灭菌时间应<10 min，选用10% NaClO;兰科植物组培常用的灭菌温度为23～27 ℃，光照强度约36 μmol/（m2·s），光照时间为11 h/d左右。
　　6    参考文献
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