紫背天葵組織培養與快繁技術研究進展

程維舜，蔡翔，祝菊紅，陽永學，王萍，張安華

（武漢市農業科學院作物研究所，430345）

關于紫背天葵的組培快繁已有一些文獻報道[2，11～14]，通過組培快繁技術，利用紫背天葵嫩枝材料就能在短期內生產出大量優質商品紫背天葵種苗，在不影響原有紫背天葵采收情況下獲得較高的經濟效益，但這些尚局限于實驗室研究階段。結合國內外相關研究進展，本文就近年來紫背天葵組培快繁技術的研究現狀進行了綜述，包括外植體選擇、培養基配方、激素及碳源，以及壯苗生根和移栽等，為規模化生產紫背天葵提供理論依據和技術支持。

紫背天葵通過組織培養獲得再生植株的主要途徑有2種：一是通過體細胞發生途徑實現植株的再生[15]；二是通過器官發生途徑直接誘導不定芽[16]或經過愈傷組織再分化出不定芽獲得再生植株[17]。

1 外植體選擇

目前，紫背天葵主要的外植體材料是種子[18]、無菌球莖芽和球莖[19～21]、莖段[2，7，8，11，13]、無菌苗葉片[6，16，22]。其中珠粒狀球莖與葉芽生長明顯。但現有文獻通常取其無菌胚狀體或不定芽進行芽叢擴增[6，18]。

2 培養條件

紫背天葵的生長主要受光照、溫度和空氣濕度等因素的影響，其種子需要在弱光下萌發[18]；愈傷組織誘導采用暗培養；培養條件為溫度（25±2）℃，光照強度為 40 μmol·m-2·s-2，光照時間為 14 h/d[17]。在溫度為（25±2）℃、光照強度為 2 000 lx、14 h/d[6]光照周期下，不定芽分化效果最佳；而組培苗在溫度為（25±1）℃、空氣相對濕度 70%、光照強度 2 000 lx、10 h/d[21]光照周期下，生長狀態最適；移栽后的紫背天葵保持濕度80%～90%，溫度25℃左右，植株成活率可達90%以上[6]。

3 體細胞發生途徑

以種胚作為培養材料，李耿光等[18]認為，紫背天葵成熟種子在MS和SH培養基上均能無菌萌發，且MS培養基比SH的分化效率高。另外，培養基中加入一定濃度的GA3能促進種子萌發生長，但不形成愈傷組織；因此，如果培養基中不含任何激素或只添加GA3，就可直接長出小苗，經生根培養基再生出植株。

4 器官發生途徑

4.1 誘導培養

①基本培養基 培養基的種類、成分等直接影響紫背天葵的生長發育。選擇合適的培養基，對紫背天葵的組織培養是至關重要的。不同的培養時期所用的培養基也會有所不同，1/2 MS[14]、MS[17]培養基是紫背天葵愈傷組織誘導和不定芽誘導試驗中主要應用的基本培養基。

②激素 不定芽的誘導與細胞分裂素的種類和濃度密切相關，目前秋海棠科植物的組織培養中所采用的細胞分裂素大多為6-BA、KT[18，22]。國內外有大量報道，6-BA對叢生芽的誘導和增殖具有較明顯的效果，但6-BA的使用濃度和組合激素種類各不相同[23～27]；陳剛等[17]認為，1 mg/L 2，4-D 和1 mg/L 6-BA對紫背天葵愈傷組織的誘導效果最好，對愈傷組織的生長有促進作用，這一點與李耿光等[18]的研究結果一致。紫背天葵愈傷組織的不定芽誘導率與6-BA濃度成正相關，而NAA則抑制不定芽的發生。然而，張少平等[7]在MS培養基中加入3 mg/L BA+0.2 mg/L NAA，則有利于外植體誘導

不定芽。另外，陳雄偉等[6]研究發現，TDZ和CPUU也能誘導紫背天葵葉片和愈傷組織分化出不定芽，在MS培養基中添加0.5 mg/L TDZ，誘導率可達到81.3%。但是與紫背天葵相關研究中6-BA誘導不定芽的效果比較，TDZ和CPUU對紫背天葵不定芽誘導效果稍差一些[16，17]。

③碳源 在已報道的紫背天葵快繁體系中，培養基碳源（蔗糖）設計的濃度均采用30 g/L[6，18]。但該濃度處理下，紫背天葵組培苗有明顯的返綠現象，其葉背紫紅的獨特表征幾乎消失。當培養基中添加45 g/L的蔗糖時，不僅不定芽誘導效果最佳，而且可以很好地保持葉背紫紅野生性狀的穩定[21]。另外，也有研究表明，添加有機附加物200 mg/L LH（水解乳蛋白）、200 mg/L CH （水解酪蛋白）和200 mg/L YE（酵母提取物）[17]，能更好誘導愈傷組織和不定芽。

4.2 增殖和壯苗培養

①基本培養基 目前，MS是增殖和壯苗培養較常用的基本培養基。

②激素 大量試驗表明，適宜的6-BA和NAA濃度對不定芽增殖和壯苗增殖起促進作用。培養基MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA，不定芽增殖倍數最大，生長速度也快[16]。培養基MS+1.0 mg/L BA+0.1 mg/L NAA和MS+0.2 mg/L BA+0.05 mg/L NAA[7]分別有利于不定芽增殖和壯苗增殖。

③碳源 多項研究表明，30 g/L的蔗糖濃度誘導球莖芽叢的增殖效果最好[8，11，16]，苗叢質量增加顯著。但是高濃度的蔗糖（≥75 g/L）則顯著抑制了組培苗的整體生長[21]。

4.3 生根培養

①基本培養基 紫背天葵在1/2 MS[7]、1/2 SH[18]和MS[21]培養基均可生根。由于1/2 MS長根時間最早，根的平均個數最多，并且有球莖形成，更易儲藏和運輸，更有利于移栽和成活[17]。

②激素 不定根的形成受植物生長物質種類和培養1/2 MS或者低離子濃度條件下進行生根試驗。在 1/2 MS 培養基上添加 NAA[7，13，14]、IBA[6，16，18]后，對幼苗生長均有促進作用，根系更發達；總體來說，NAA效果好于IBA。另外，激素濃度在幼苗生長過程中有一定影響，0.1 mg/L NAA生根效果明顯[7]，0.2 mg/L IBA生根效果顯著[6]。還有研究表明，0.3 mg/L NAA+0.2 mg/L IBA的組合能較好誘導紫背天葵不定芽生根，生根率100%[19]。

③碳源 紫背天葵球莖芽叢不定根生長的最佳蔗糖濃度為60 g/L[21]。在1/2 MS培養基中，添加活性炭誘導不定根形成的時間并沒有明顯提前或延后，對生根率的影響也不顯著。但是，不定根形成的適度暗環境吻合了根系避光生長的特性，不定根生長方向穩定，扎入培養基里充分吸收營養，因此，其根系豐富、根質量高[19]。

5 展望

目前，中國在紫背天葵組織培養技術方面取得了突破性進展。紫背天葵的組培快繁技術，實現了紫背天葵的人工栽培，初步解決了野生紫背天葵日益短缺的問題，避免了野生紫背天葵的破壞性開采。同時，也滿足了人們對中藥紫背天葵的需求，為紫背天葵的藥用研究和綜合開發利用提供了基礎條件。另外，紫背天葵的組培快繁技術具有繁殖速度快、質量優等特點，所獲得的種苗在長勢、商品品質等方面明顯優于常規繁殖的種苗，對加快紫背天葵的推廣開發具有很大作用，有較好的應用前景。但是，紫背天葵的組培快繁技術尚局限于實驗室研究階段，將結果用于規模化生產還有很多問題沒有解決，難以真正達到產業化生產的要求。因此，該技術在產業化上的成功，將為紫背天葵的脫毒和遺傳轉化研究奠定堅實的技術基礎。在園藝植物的生產繁育領域運用組織培養技術對一些植物進行必要的研究和改造，將是我國農業現代化建設的必經之路。