苔蘚植物組織培養(yǎng)研究進(jìn)展

張 楠，杜寶明，季夢(mèng)成

（浙江農(nóng)林大學(xué) 園林學(xué)院，浙江 臨安 311300）

苔蘚植物屬最原始的高等植物，也是植物從水生向陸生過渡的關(guān)鍵類群與重要門類，在整個(gè)植物界的系統(tǒng)和演化中占有重要而特殊的地位。苔蘚植物種類豐富，在高等植物中數(shù)量?jī)H次于被子植物類群，全世界苔蘚植物約有2.3萬種[1]。中國(guó)是世界苔蘚植物多樣性最豐富的國(guó)家，并富有特有類型，已報(bào)道有125科572屬3460余種，分別占世界科、屬和種的65%，46.2%和16.3%[2]，是世界苔蘚植物重要的分布和分化中心之一。

1 苔蘚植物應(yīng)用價(jià)值

苔蘚植物分布廣泛，由于具有可變水性、體表直接吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及獨(dú)特的繁殖傳播方式，除了海洋外，幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)中均可見苔蘚植物的蹤跡[3]。苔蘚植物在生長(zhǎng)的過程中，不斷分泌酸性物質(zhì)，溶解巖面，本身死亡的殘?bào)w亦堆積在巖面之上，能為其他高等植物創(chuàng)造生存條件，是植物界的拓荒者之一[4]。同時(shí)，苔蘚植物個(gè)體矮小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有一層或幾層細(xì)胞構(gòu)成，植物體的表面沒有角質(zhì)或蠟質(zhì)覆蓋物，其背腹面均可直接接受空氣中的污染物，尤其是水分和養(yǎng)分均來自雨水和大氣的樹生苔蘚，對(duì)大氣污染反應(yīng)敏感[3]，是良好的環(huán)境污染和全球變化指示植物。

某些苔蘚植物在中國(guó)早就被應(yīng)用于清熱解毒、止痛消炎、拔毒生肌等[3-5]，《神農(nóng)本草經(jīng)》《本草綱目》《植物名實(shí)圖考》等均有對(duì)苔蘚植物藥效作用的描述。20世紀(jì)80年代，《新華本草綱要》中記載了18個(gè)科的藥用苔蘚植物[6]。此外，苔蘚植物中含有豐富的單萜和倍半萜類化合物，很可能在農(nóng)業(yè)、食品、香料和化妝品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，苔蘚植物形體小，混雜叢生，種間不易區(qū)別和分離，加上采集足夠量的樣品比較困難，導(dǎo)致了苔蘚植物的研究開發(fā)滯后。迄今為止，苔蘚植物還沒有成為重要的藥用植物[7]。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，獲得大量純凈的材料，為解決這一難題提供了捷徑。

苔蘚植物廣泛的適應(yīng)性和強(qiáng)大的繁殖能力使它們?cè)谏稚鷳B(tài)系統(tǒng)、高山草甸、苔原及荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，如二氧化碳的固定、水土保持、涵養(yǎng)水源、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)與儲(chǔ)存和森林更新等[8]。特別是在以結(jié)皮層的形成作為流沙固定的主要標(biāo)志之一的人工固沙生態(tài)系統(tǒng)中，蘚類植物起著重要作用[9]。由于蘚類植物含有抗腐蝕的類似木質(zhì)素的化合物不易被微生物分解，與沙土共同形成結(jié)皮層，從而起到固沙作用，蘚類植物的繁殖和生長(zhǎng)特性對(duì)固定沙丘結(jié)皮層的形成和維持具有決定性作用[10]，結(jié)皮層的形成需要大量的苔蘚材料，通過組織培養(yǎng)的方法可以為結(jié)皮層的形成快速提供大量的原材料。

苔蘚植物如小立碗蘚Physcomitrella patens能夠有效地將外源DNA片段通過同源重組整合到其基因組[11]，其基因打靶的高效性使它們已經(jīng)成為植物基因功能組學(xué)的模式系統(tǒng)。在小立碗蘚基因打靶實(shí)驗(yàn)中，要求其轉(zhuǎn)化材料——原絲體是同一發(fā)育階段[12-13]，而轉(zhuǎn)化材料的大量獲得和發(fā)育階段同一性是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。常規(guī)方法操作費(fèi)用和技術(shù)要求較高，一般實(shí)驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)，而通過組織培養(yǎng)獲得純度高、生長(zhǎng)一致的小立碗蘚愈合組織，為基因打靶轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)材料的獲得提供了另一條途徑。

苔蘚組織培養(yǎng)體系具有許多種子植物無法競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)[14]：①孢子易于在無菌培養(yǎng)基上培養(yǎng)；②再生能力奇特；③生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單，可避免種子植物體外培養(yǎng)中的器官縮小和高度含水等問題；④對(duì)剪切力的低敏感性；⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)胞分化完全；⑥基因組高效率地整合外源DNA。目前，苔蘚植物組織培養(yǎng)體系已經(jīng)開始被應(yīng)用在生物轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物以及生物制藥等領(lǐng)域。隨著對(duì)苔蘚植物的認(rèn)識(shí)和研究深入，苔蘚植物組織培養(yǎng)體系作為模式生物在植物的代謝、發(fā)育及基因功能等的研究中將得到廣泛應(yīng)用。

2 苔蘚植物組織培養(yǎng)的研究進(jìn)展

2.1 苔蘚植物組織培養(yǎng)研究簡(jiǎn)史

早在1902年，Haberlandt就已經(jīng)利用苔蘚植物進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的嘗試，開創(chuàng)了植物組織培養(yǎng)的先河。Goebel等[14]也于1905年開展了有關(guān)方面的研究，但常規(guī)的培養(yǎng)條件對(duì)它們并不合適。然而，由于苔蘚植物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、個(gè)體矮小，似乎缺乏顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，致使20世紀(jì)50年代以前，苔蘚植物組織培養(yǎng)處于滯后狀態(tài)。隨著苔蘚化學(xué)、苔蘚生態(tài)和分子生物學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，野生的苔蘚植物材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需求，而組織培養(yǎng)能夠在短時(shí)期內(nèi)提供大量材料，這又使苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)在近50 a有了相應(yīng)的發(fā)展。1957年，Allsopp[15]首次從苔類植物的小葉苔Fossmbronia pusilla和石地錢Reboulia hemisphaerica的孢子培養(yǎng)中獲得了愈合組織，并在含無機(jī)鹽的培養(yǎng)基上分化成正常的葉狀體。1960年，Ward[16]首次報(bào)道了用金發(fā)蘚Politrichum commune和波葉仙鶴蘚Atrichum undulatum的孢子進(jìn)行組織培養(yǎng)并獲得了愈合組織。1961年，Lal[17]通過對(duì)西亞立碗蘚Hyscomitrium coorgense配子體的葉和頸卵器壁的培養(yǎng)獲得了愈合組織。1977年，Ohta等[18]首次建立了苔蘚植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)，詳細(xì)地描述了地錢Marchantia polymorpha懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)特點(diǎn)，并且分析了細(xì)胞的葉綠素含量。苔蘚植物的懸浮培養(yǎng)和其他種子植物懸浮培養(yǎng)存在很大不同，苔蘚植物自身可以分解片狀物或者自身分解植物激素改變培養(yǎng)基的特性從而阻止原絲體的分化，使懸浮物保持在原絲體階段[14]，這樣松散的狀態(tài)也許更加有利于其他方面的研究。懸浮培養(yǎng)的植物細(xì)胞主要是來自于植物愈合組織，而愈合組織細(xì)胞是從無菌的植物組織中誘導(dǎo)獲得的，這無疑推動(dòng)了苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)一步向前發(fā)展。根據(jù)Ohta和Hirose的統(tǒng)計(jì)，截至1982年，人們已先后從5目7科的15種蘚類和4目15種苔類中獲得了愈合組織[19]。1984年，Lal[20]總結(jié)了苔蘚植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基，并強(qiáng)調(diào)苔蘚植物材料不同，所用的適宜培養(yǎng)基也存在差異，由此，促進(jìn)了科研工作者不斷嘗試用不同培養(yǎng)基和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)苔蘚植物。

中國(guó)苔蘚植物的組織培養(yǎng)研究相對(duì)較晚。1990年，李文安[21]從地錢的胞芽和配子體培養(yǎng)中獲得了愈合組織，雖然其脫分化時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月，但這一研究填補(bǔ)了中國(guó)苔蘚植物組織培養(yǎng)的空白。中國(guó)苔蘚組織培養(yǎng)初期多為對(duì)孢子的培養(yǎng)及其原絲體發(fā)育的研究。直到2003年，國(guó)內(nèi)才又開始進(jìn)行苔蘚植物愈合組織的誘導(dǎo)，高永超等[22]利用牛角蘚Cratoneuron filicinum的莖段誘導(dǎo)獲得了愈合組織，2005年，潘一廷等[23]誘導(dǎo)和培養(yǎng)了小立碗蘚的愈合組織。隨著對(duì)苔蘚植物生理、生物化學(xué)及分子水平研究的加深，苔蘚植物組織培養(yǎng)的重要性在國(guó)內(nèi)也漸漸被重視起來。

2.2 培養(yǎng)材料

苔蘚植物的孢子體、配子體、原絲體、芽孢以及生殖器官等，甚至游離的細(xì)胞或原生質(zhì)體均可以作為苔蘚組織培養(yǎng)材料[24]。目前，最常用的培養(yǎng)材料是孢子體、配子體及原絲體。Schween等[25]研究了小立碗蘚原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件，趙建成等[26]對(duì)小扭口蘚Barbula indica的芽孢進(jìn)行了培養(yǎng)，其生長(zhǎng)發(fā)育速度較快，但產(chǎn)生的植物體的大小、葉片的形狀及細(xì)胞的形態(tài)與野生小扭口蘚的相應(yīng)性狀有一定差異。

2.3 消毒方法

不同的培養(yǎng)材料消毒方法應(yīng)不同。孢子消毒一般將孢蒴浸于體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇中5 min后用無菌水沖洗5次在超凈工作臺(tái)上用鑷子和解剖針打開孢蒴，將孢子散入適量的消過毒的蒸餾水中，制成一定濃度的孢子懸液。配子體消毒宜采用將配子體流水沖洗4 h，體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇浸泡20 s后用無菌水沖洗3次的方法。剛永運(yùn)[27]對(duì)蛇苔Conocephalum conicum，大葉蘚Rhodobryum roseum，暖地大葉蘚R.giganteum，仙鶴蘚Atrichum undulatum，仙鶴蘚小型變種A.undulatum var.minus和東亞小金發(fā)蘚Pogonatum inflexum的不同外植體進(jìn)行表面消毒所適合采用的消毒液、質(zhì)量濃度和消毒時(shí)間進(jìn)行了探討，得出低質(zhì)量濃度的升汞溶液（0.50或0.25 g·L-1）對(duì)多數(shù)苔蘚植物外植體進(jìn)行約1 min的表面消毒處理均可獲得良好的消毒效果（無菌率達(dá)70%以上）的結(jié)論。Saboljevic等[28]設(shè)置了12個(gè)次氯酸鈣的濃度對(duì)孢子體和配子體進(jìn)行消毒，發(fā)現(xiàn)當(dāng)質(zhì)量濃度為120.00 g·L-1時(shí)孢子體的存活率最高，而配子體則在質(zhì)量濃度為90.00 g·L-1時(shí)為最好。郎玉卓等[29]發(fā)現(xiàn)大羽蘚Thuidium cymbifolium配子體最佳消毒方法為5.00 g·L-1次氯酸鈉溶液+0.50 g·L-1升汞消毒60 s，而孢子體最佳消毒方法為20.00 g·L-1次氯酸鈉消毒6 min。

2.4 基本培養(yǎng)基的研究

苔蘚植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基有Knop培養(yǎng)基、Benecke培養(yǎng)基和MS（Murashige and Skoog）培養(yǎng)基等。王振杰等[30]研究了Knop，SH（Schenk and Hildebrandt）和N6培養(yǎng)基對(duì)金灰蘚Pylaisiella polyantha孢子萌發(fā)的影響，并指出在Knop培養(yǎng)基上孢子萌發(fā)率最高，培養(yǎng)72 h萌發(fā)率達(dá)10%，培養(yǎng)168 h后萌發(fā)率可達(dá)95%以上。尹德明等[31]通過MSK-2和MS培養(yǎng)基對(duì)地錢配子體愈合組織的誘導(dǎo)得出MSK-2培養(yǎng)基的誘導(dǎo)效果較好的結(jié)論。

2.5 培養(yǎng)條件的研究

2.5.1 蔗糖質(zhì)量濃度 糖類對(duì)原絲體的生長(zhǎng)具有一定的影響作用，但糖的質(zhì)量濃度對(duì)于立碗蘚Physcomitrium sphaericum原絲體愈合組織的形成無決定性的作用[32]，蔗糖質(zhì)量濃度為30.00 g·L-1時(shí)，有利于牛角蘚愈合組織懸浮細(xì)胞的生長(zhǎng)[33]。魏華等[34]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)尖葉擬船葉蘚Dolichomitriopsis diversiformis質(zhì)量濃度為20.00 g·L-1的蔗糖雖然誘導(dǎo)出了愈合組織，但其質(zhì)地不好，有褐化現(xiàn)象，且誘導(dǎo)率低。小立碗蘚愈合組織的誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中，葡萄糖質(zhì)量濃度超過40.00 g·L-1時(shí)愈合組織就會(huì)嚴(yán)重褐化，為減輕褐化，提高愈合組織誘導(dǎo)效果，外植體——原絲體培養(yǎng)基中需進(jìn)一步降低蔗糖或葡萄糖的質(zhì)量濃度，減少繼代天數(shù)可顯著降低褐化程度和維持其脫分化狀態(tài)[23]。

2.5.2 光照和溫度 苔蘚植物一般在20～25℃的溫度條件下，采用24μmol·m-2·s-1或1500～2000 lx的光照強(qiáng)度進(jìn)行組織培養(yǎng)，光照時(shí)間為12 h·d-1或14 h·d-1。地錢愈合組織的誘導(dǎo)中光照條件下的誘導(dǎo)率比黑暗條件下有較明顯的提高[35]。劉世彪等[36]發(fā)現(xiàn)給予尖葉擬船葉蘚24 h·d-1的光照4 d時(shí)，其孢子萌發(fā)率為83.3%；而對(duì)其進(jìn)行黑暗處理時(shí)，30 d仍不萌發(fā)；當(dāng)將其轉(zhuǎn)至全光照條件下4 d時(shí)，其萌發(fā)率達(dá)84.6%。在連續(xù)光照條件下，20℃原絲體生長(zhǎng)最快，分枝最多，分化最早，而自然光照下5～10℃環(huán)境下的孢子萌發(fā)率（18 d為70.2%）和原絲體生長(zhǎng)速度（127.44μm）均最慢。尹德明等[31]通過對(duì)地錢配子體愈合組織的誘導(dǎo)得出，3000～8000 lx光照能有效促進(jìn)地錢愈合組織生長(zhǎng)，但8000 lx下愈合組織細(xì)胞的生物量明顯低于5000 lx條件下細(xì)胞生物量，指出光強(qiáng)過強(qiáng)容易造成細(xì)胞光過氧化和破壞細(xì)胞葉綠體結(jié)構(gòu)而降低光合效率，不利于細(xì)胞增殖。

2.5.3 pH值和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 苔蘚植物受生長(zhǎng)環(huán)境pH值的影響。葫蘆蘚暖地變種Funaria hygrometrica var.calvescen孢子萌發(fā)的pH 6～9，最適點(diǎn)為pH 8[37]。細(xì)枝赤齒蘚圓條變種Erythrodontium leptothallum var.tereticaule在pH 4～9范圍內(nèi)均能生長(zhǎng)，反扭蘚Timmiella anomala的pH 5～9，尖葉扭口蘚Barbula constricta在pH 4～9范圍內(nèi)均能生長(zhǎng)，而尖葉提燈蘚Mnium cuspidatum適宜生長(zhǎng)的pH 3～8[38]。王振杰等[30]報(bào)道金灰蘚孢子在pH 7時(shí)萌發(fā)率最高，8 h時(shí)萌發(fā)率可達(dá)98.8%。苔蘚植物的孢子萌發(fā)階段，孢子的萌發(fā)率不受植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，但原絲體發(fā)育階段及芽體發(fā)育階段受植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)影響明顯。劉曉紅[39]提出細(xì)胞分裂素對(duì)葫蘆蘚Funaria hygrometrica芽的分化確實(shí)具有誘導(dǎo)作用，且這種誘導(dǎo)作用與CaM有關(guān)；3種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)密葉絹蘚Entodon challengeri孢子萌發(fā)、原絲體發(fā)育和芽體發(fā)生的影響顯示，密葉絹蘚在發(fā)育過程中少量外界生長(zhǎng)物質(zhì)的干擾對(duì)其根本不產(chǎn)生顯著影響，而當(dāng)原絲體產(chǎn)生的生長(zhǎng)物質(zhì)濃度達(dá)到促使芽體發(fā)生的臨界值時(shí)，原絲體才能由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)[40]。劉麗等[41]發(fā)現(xiàn)萘乙酸對(duì)葫蘆蘚孢子萌發(fā)率沒有顯著影響，但對(duì)原絲體生長(zhǎng)的促進(jìn)作用明顯，這是萘乙酸用在苔蘚植物方面的首次報(bào)道。李艷紅[32]通過對(duì)立碗蘚原絲體的培養(yǎng)研究，發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)立碗蘚愈合組織的形成起著決定性的作用，這與高永超[23]認(rèn)為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)并不是愈合組織形成的必須成分和Wang等[42]認(rèn)為小立碗蘚體內(nèi)能產(chǎn)生細(xì)胞分裂素類物質(zhì)可能是造成產(chǎn)生愈合組織不需要任何植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的原因的觀點(diǎn)不一致，她認(rèn)為是由于苔蘚植物中種屬間差異大，不同的基因型染色體數(shù)目不同所含的基因也不同致使代謝機(jī)制不同造成的[32]。

2.5.4 水分和濕度 苔蘚植物生活在比較陰濕的環(huán)境中，在對(duì)它們進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)一般要求相對(duì)濕度在80%或90%以上。趙建成等[43]對(duì)紅蒴立碗蘚Physcomitrium eurystomum等10種蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育進(jìn)行研究時(shí)采用了近飽和的相對(duì)濕度，均獲得了相應(yīng)的原絲體[43]。

2.5.5 沉水因素 針對(duì)很多學(xué)者未能證實(shí)原絲體發(fā)育過程中會(huì)出現(xiàn)綠絲體階段和軸絲體階段2個(gè)階段，魏華等[44]首次研究了沉水因素對(duì)原絲體發(fā)育的影響，報(bào)道了沉水培養(yǎng)對(duì)尖葉擬船蘚的孢子萌發(fā)率沒有影響，但會(huì)使其原絲體生長(zhǎng)緩慢、分枝少、細(xì)胞出現(xiàn)變異生長(zhǎng)且不能形成配子原始細(xì)胞。

2.6 孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育的研究

在苔蘚植物的整個(gè)生活史過程中，孢子萌發(fā)并產(chǎn)生原絲體是其區(qū)別于其他植物類群的顯著特征[44-45]。1782年，Hedwig[44]首次描述了苔蘚植物原絲體的形態(tài)。70 a后，Hofmeister[46]觀察研究了泥炭蘚Sphagnum palustre原絲體的組成，這是對(duì)蘚類植物原絲體系統(tǒng)特征的最早描述。此后，日本學(xué)者在此方面開展了較為廣泛的研究。其中，以Nishida[47]在20世紀(jì)70年代對(duì)蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育的研究最具代表性，她研究描述了121種蘚類植物孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育的特征，并依據(jù)這些蘚類植物孢子萌發(fā)的方式、原絲體發(fā)育的特征等將其歸納為13種孢子萌發(fā)型。在中國(guó)，蘚類植物孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育研究起步較晚。1986年，高謙等[48]最先對(duì)中國(guó)產(chǎn)真蘚亞綱9個(gè)種的孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：蘚類植物的原絲體階段適應(yīng)性相當(dāng)廣泛。包文美等[49]對(duì)泥炭蘚孢子萌發(fā)成為配子體以及地錢孢子萌發(fā)成為葉狀體的細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。近幾年來，衣艷君等[50-55]對(duì)紅蒴立碗蘚，狹葉絹蘚Entodon maceropdus，大帽蘚Encalypta ciliata和垂蒴真蘚Bryum uliginosum等蘚類植物的孢子萌發(fā)和原絲體發(fā)育進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了一系列的研究成果。李敏等[56]研究了中華縮葉蘚Ptychomittium sinense孢子萌發(fā)與原絲體發(fā)育特征并指出：在原絲體發(fā)育過程中產(chǎn)生的棒狀原絲體具有粗疣，配子體原始細(xì)胞僅產(chǎn)生于塊狀原絲體上，這2個(gè)特征在之前的相關(guān)研究中均未見報(bào)道。劉保東等[57]在對(duì)波葉仙鶴蘚的孢子進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)首次報(bào)道了綠絲體細(xì)胞在原絲體發(fā)育的初期和末期結(jié)構(gòu)及功能均不相同：初期顏色較淺，分裂旺盛，末期顏色較深，幾乎不分裂，而且分化出專門誘發(fā)芽體的綠絲體細(xì)胞。

3 苔蘚植物組織培養(yǎng)存在的問題及建議

眾所周知，苔蘚植物種類繁多，分布廣泛，很多苔蘚植物可分泌次級(jí)代謝產(chǎn)物、萜類、半萜類等化學(xué)物質(zhì)，有的可以用來轉(zhuǎn)基因制藥，但由于人們對(duì)苔蘚植物的生理生化細(xì)節(jié)了解較少，這使得很多具有較高利用價(jià)值的苔蘚種類不能得到開發(fā)利用。因此，只有加強(qiáng)苔蘚植物生理、生物化學(xué)方面的研究，發(fā)現(xiàn)苔蘚植物的應(yīng)用價(jià)值，才能為苔蘚植物組織培養(yǎng)正確選擇培養(yǎng)對(duì)象（即有應(yīng)用價(jià)值的苔蘚種類）指引方向，這有利于擴(kuò)大苔蘚植物組織培養(yǎng)的研究對(duì)象范圍，實(shí)現(xiàn)苔蘚植物的順利開發(fā)。

目前，在苔蘚組織培養(yǎng)的研究方面，大多僅僅局限于對(duì)其孢子萌發(fā)或原絲體發(fā)育的研究，有的僅停留在獲得愈合組織階段，對(duì)愈合組織繼代培養(yǎng)、擴(kuò)大培養(yǎng)等研究較少，因此，需對(duì)苔蘚組織培養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，深入研究苔蘚愈合組織形成機(jī)制，建立形成愈合組織快捷有效的培養(yǎng)模式，可有效地縮短苔蘚組織培養(yǎng)的時(shí)間。苔蘚植物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多由一層或幾層細(xì)胞構(gòu)成，組織培養(yǎng)材料在消毒時(shí)容易受到傷害，給苔蘚植物組培帶來困難，外殖體的消毒方法需盡快探索。同時(shí)，對(duì)苔蘚快繁體系的進(jìn)行研究，建立系統(tǒng)而全面的組織培養(yǎng)體系，為苔蘚植物在實(shí)際生產(chǎn)中提供理論保障。

苔蘚植物在森林生態(tài)系統(tǒng)、高山草甸、苔原和荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，在園林應(yīng)用中發(fā)揮可綠化環(huán)保作用，在生物化學(xué)和醫(yī)藥中具有重要的藥用價(jià)值，苔蘚植物在未來的研究和應(yīng)用中存在較大的潛力，因此，進(jìn)行系統(tǒng)全面的苔蘚植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，將為促進(jìn)苔蘚植物應(yīng)用作出貢獻(xiàn)。

4 苔蘚植物組織培養(yǎng)應(yīng)用前景展望

4.1 次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)

苔蘚植物化學(xué)成分的研究已有近百年的歷史，但只有近幾十年來，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，這方面的研究才有了較快的發(fā)展。人們已對(duì)很多苔蘚植物的化學(xué)成分作過分析，從苔蘚植物中分離到的次生代謝物質(zhì)中有生物堿、黃酮、萜類、木脂體和酚類化合物等。就次生物質(zhì)來講，凡是被子植物中有的苔蘚植物中都有[46]。許多苔蘚植物中還含有重要的藥用成分。中國(guó)古代書籍中曾有以金發(fā)蘚作為藥物用于退熱解毒的記載。另外，還有人認(rèn)為苔類中的地錢可以外治瘡毒，內(nèi)治黃疸性肝炎；大葉蘚和暖地大葉蘚可以治冠心病[58]。國(guó)外學(xué)者試圖通過離體培養(yǎng)來獲得大量的苔蘚培養(yǎng)物，以此提取得到有用的次生代謝物質(zhì)。近年來，用組織培養(yǎng)方法研究苔蘚植物化學(xué)成分的很多，其中以日本成就最大，而中國(guó)在這方面的研究基本處于空白狀態(tài)，今后中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究也應(yīng)重視和加強(qiáng)。

4.2 抗逆基因的篩選

苔蘚植物對(duì)逆性環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性。許多苔蘚植物既不被動(dòng)物取食，也不會(huì)遭受害蟲襲擊，甚至至今還沒有發(fā)現(xiàn)苔蘚中存有病毒[58-59]。有些苔蘚植物既可以常年生活在溫度高達(dá)50℃的熱泉周圍，也可以在年平均氣溫低于0℃的環(huán)境下生長(zhǎng)。一些山地苔蘚在適當(dāng)?shù)乃趾凸庹諚l件下，即使氣溫低至-8℃或-9℃時(shí)仍可以進(jìn)行光合作用，在寒溫帶，一些苔蘚在冬季仍可以生長(zhǎng)[45]。不僅如此，苔蘚植物還具有很強(qiáng)的耐旱性，很多種類的苔蘚可以隨著環(huán)境變干將植物體內(nèi)的含水量降到最低，以休眠狀態(tài)生存。Richardson[60]將在黑暗條件下干燥保存了19 a的叢本蘚Anoectangium aestivum放在適當(dāng)?shù)臈l件下培養(yǎng)，結(jié)果仍有生活力。一些泥炭蘚屬植物經(jīng)干燥處理1周后并不死亡，而且仍能正常生長(zhǎng)。從苔蘚植物的抗蟲性、耐寒性和耐旱性可以預(yù)見其內(nèi)部除有抗蟲、抗旱或抗寒的生理特性以外，其內(nèi)部也就是遺傳物質(zhì)上還存有抗逆性的基因。Wood等[61]對(duì)從土生墻蘚Tortula ruralis中大量任意選擇的cDNA或表達(dá)序列靶進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)了152個(gè)ESTs（expressed sequence tags），71%與已經(jīng)鑒定的基因無相似性。這些新的ESTs克隆一方面反映了苔蘚植物的獨(dú)特性，另一方面對(duì)于尋找新的基因也有參考意義。

4.3 園林應(yīng)用

苔蘚植物植株矮小，很多種類生長(zhǎng)緊密且顏色翠綠，在盆景中種植苔蘚進(jìn)行裝飾和局部點(diǎn)綴，既能使盆景顯得古樸典雅，清純寧?kù)o，又利于盆景的養(yǎng)護(hù)和植物的生長(zhǎng)。苔蘚植物因其鮮嫩翠綠的色澤、嬌小玲瓏的姿態(tài)，能給人以一種清秀純潔的感覺，而和草坪草相比，苔蘚植物具有柔美、宜于近觀、不需修剪維護(hù)、不用打藥和適宜于陰濕地栽植等特點(diǎn)。進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以快速大量地獲得苔蘚植株，來滿足苔蘚在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

4.4 生產(chǎn)應(yīng)用

在中國(guó)秦嶺以南地區(qū)，特別是西南部山區(qū)，有將一些蘚類植物（如尖葉匍燈蘚Plagiomnium cuspidatum）作為五倍子蚜蟲Melaphis chinensis的冬寄主用于五倍子生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)，這是苔蘚植物經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的最為典型的例子。如果采用組織培養(yǎng)在短期內(nèi)生產(chǎn)出大量蘚株，顯然可以加快其產(chǎn)業(yè)化的步伐。

此外，苔蘚植物中含有芳香性很強(qiáng)的單萜和倍半萜化合物，這些萜類能抵御有害生物的侵襲，將其提取后可以作為無污染的生物農(nóng)藥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上[3]。可以預(yù)見，隨著苔蘚植物研究的不斷深入，苔蘚植物組培將會(huì)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品和香料化妝品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

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