沙棘組織培養體系建立的研究進展

吳彤 趙英 韓曉燕

摘要介紹了沙棘組織培養技術中無菌系的建立、外植體的選擇、不同部位外植體的培養及生根馴化等方面的研究現狀，總結出沙棘組織培養的條件和目前存在的問題，并提出今后的展望，為今后沙棘組培快繁技術及工廠化育苗奠定基礎。

關鍵詞沙棘;組織培養;體系

中圖分類號S?723.1文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）18-0010-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.002

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Advances on Establishment of Seabuckthorn Tissue Culture System

WU Tong1，ZHAO Ying1，2，HAN Xiao-yan3

（ 1.Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052; 2.Fruit Office of XinjiangForestry Department，Urumqi，Xinjiang 830000; 3.Altay Berries Research Center，Ataile，Xinjiang 836500）

AbstractThis paper introduced the establishment of aseptic system， selection of explants， cultivation of different parts of explants and rooting and domestication in seabuckthorn tissue culture technology， and summarized the conditions and current problems of seabuckthorn tissue culture. This paper put forward the future prospects， and lay the foundation for the future rapid development of seabuckthorn tissue culture and planting and breeding.

Key wordsSeabuckthorn;Tissue culture;System

沙棘（Hippophae rhamnoides L.）又稱酸刺、醋柳，屬胡頹子科（Elaeagnaceae）多年生灌木、小喬木植物。沙棘有6種12亞種268個品種，且呈逐年擴張趨勢[1]。沙棘是雌雄異株植物，單性花，腋生總狀花序，通過風媒傳粉。果實為小漿果，呈橢球或球狀，大多為橙色，少橙紅色或紅色[2]。沙棘對生長環境要求較低，在地表厚度僅5 cm的土壤、pH 9.0以上的強堿地、含鹽量110%以上的鹽地、極寒酷熱等極端環境條件下均能存活[3]。沙棘分布地帶十分廣泛，主要分布在寒溫帶和歐亞溫帶地區。在亞洲，沙棘屬植物分布最為廣泛，類群也最為豐富，橫斷山至青藏高原及其邊緣地區是沙棘屬植物類群最為豐富的地區[4]。在我國沙棘有6種8亞種，分別為分布在新疆天山以北的蒙古沙棘和天山以南的中亞沙棘、昆侖山脈的中亞沙棘、青藏高原的西藏沙棘和肋果沙棘、西藏東南部的柳葉沙棘、云貴高原等地區的云南沙棘、青藏高原東部的江孜沙棘[5]。

沙棘的生命力頑強、適應性強，具有廣泛的生態環境改造作用，是我國建設“三北防護林體系工程”林業生態工程中的先鋒樹種[6]。沙棘在防止水土流失、荒漠化等綜合治理方面具有重要的生態效益，每年在防止水土流失量上可達?740 t/hm2，每年在防風固土量上可達660 t/hm2[7]。另外，沙棘為非豆科類固氮植物，一年生沙棘苗木中有30%以上的根系帶有根瘤組織，沙棘林的根瘤可固氮180 kg/hm2，相當于375 kg尿素的肥力[8]。沙棘除具有較高的生態價值外，還具有很高的營養價值和藥用價值，是聯合國特用經濟林樹種，廣泛應用于食品、醫療、保健等方面[9]。沙棘被稱為第三代果實，在所有水果和蔬菜中，VC和VE含量最高，微量元素含量在所有水果和蔬菜中也居首位。沙棘葉、果實、種子中含有高成分的黃酮，有較高的醫療價值。沙棘果實和葉片中活性成分已達200余種[10]，營養豐富，蛋白質含量高，也可以作為優良的家畜牧草。綜上所述，沙棘是一種集生態價值、食用價值、藥用價值等于一體的優良樹種，具有廣泛的開發應用前景。

由于沙棘自身高效益、高價值的優越性，自1985年以來，我國沙棘種植及相關系列產品的開發利用得到迅速發展，但迄今為止沙棘在種植方面仍存在苗木品種雜亂、雌雄柱分布不均、長勢參差不齊等現象，嚴重制約了沙棘產業的發展，隨著沙棘生產發展的加快，對沙棘低產低效林進行品種更替改良、加快良種沙棘快速繁殖顯得尤為重要[11]。組織培養技術是實現沙棘規模化生產有效的技術手段，也是開展沙棘基因遺傳轉化育種、保存種質資源、抗寒耐鹽等機理研究的重要前提[12]。盡管沙棘適應性強，分布廣泛，但組織培養技術可以使沙棘的繁殖不受時間和地域的限制，通過組織培養技術手段可在較短時間內獲得優良單株，提高繁殖系數，實現優良品種的快速繁殖，尤其在沙棘定性繁育方面具有很大的發展前景[13]。筆者對沙棘組織培養技術中外植體的選擇、無菌系的建立、不同部位外植體的培養及生根馴化等關鍵技術的研究現狀進行綜述，總結沙棘組織培養的條件和目前存在的問題，以期為今后沙棘組培快繁技術及工廠化育苗育奠定基礎。

1外植體的消毒

初代外植體的消毒處理是組織培養建立的一步，也是最關鍵的一步，選擇合適的消毒試劑、濃度、處理時間對組織培養的初步成功起著重要作用。周松坤等[14]對幾個不同時期不同部位的沙棘外植體設計了9種消毒方式，發現9種處理方式均對木質化莖段消毒不佳，調整成分后也未得到改善，而加入冰塊發現污染率下降，但外植體生長不旺盛;使用升汞和乙醇混合處理后污染率降低，污染率也隨著消毒時間的增加而降低;幾個不同消毒處理對葉片污染率的影響均不大，但隨著消毒時間的增加，成活未污染率明顯加大，最佳方法為使用乙醇處理30～40 s，升汞處理3～4 min。楊麗萍等[15]用0.1%的升汞、次氯酸鈉、雙氧水、乙醇4種消毒試劑，設計出6種不同消毒處理對4—10月的沙棘莖段消毒，得出使用0.1%升汞加20%乙醇混合處理?5～10 min污染率最低。

由上述研究可知，沙棘初代外植體消毒處理主要使用升汞、次氯酸鈉、雙氧水、乙醇作為消毒試劑，但單獨使用乙醇消毒效果并不好，使用升汞及升汞與乙醇混合處理消毒效果較好。

2外植體的取材時間

由于不同時期外植體的成熟度、活力、細菌攜帶量、營養成分和內源激素水平不同，因此不同采集時期也對外植體初代培養結果有很大影響。張建全等[16]以當年生不同時期的沙棘嫩枝為材料進行試驗，發現5—6月上旬是接種外植體的最佳時期。徐虹等[17]通過1年生水培莖尖為外植體進行培養，結果1月的外植體材料分化率最高，且褐化率與污染率低，生長旺盛。鄭子成等[18]采集各個季節的沙棘腋芽為外植體，發現在3—4月采集的外植體材料接種后萌發率最高可達100%，由此得出此時期為最佳培養時間;5月的外植體材料污染率高，玻璃化高;7—9月外植體褐化嚴重，9月至次年2月的外植體萌發率最低、污染率極高。張廣軍等[19]和康冰等[20]也得出類似的結論，認為最適接種時間為3月。呂月玲等[21]對俄羅斯大果沙棘進行培養，發現最易培養的是2月末至3月下旬剛接觸休眠的枝條。

由上述研究可知，外植體適宜的采集時期會由于生長環境、地理位置等而有不同，但總的趨勢是選擇萌動期和發育早期的外植體。

3外植體的培養

莖尖組織在沙棘組織培養中應用最為廣泛，其優點在于其幼嫩、易消毒、對基本培養基和激素適應性廣、接種后生長迅速、發芽能力強。呂月玲等[21]研究發現莖尖外植體的萌發率在1/2B5+6-BA 0.5～1.0 mg/L+IAA 0.3～0.5 mg/L培養基中均達到90%以上。孫蘭英[22]研究發現莖尖外植體在培養基1/2MS+KT 0.3～0.5 mg/L+NAA 0.03～?0.05 mg/L中，腋芽誘導率達85%，使用BA替代KT發現腋芽誘導率降低。郭春華等[23]研究表明在頂端分生組織的培養中不需要過高的激素，低濃度的BA配合IBA有利于沙棘莖尖組織的分化。董敬超[24]研究發現，在使用1/2MS基本培養基的情況下，BA濃度在0.10～0.25 mg/L時莖尖分化率較高。霍川等[25]研究發現沙棘品種深秋紅的莖尖組織在培養基1/2MS+6-BA 0.5 mg/L中誘導良好，分化芽數達?2.53。宋維秀等[26]對西藏沙棘莖尖進行研究，結果發現在1/2MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L時，苗高均值達?2.82 cm。

莖段也是沙棘組織培養的重要材料，莖段營養成分含量較高，可直接供腋芽吸收利用，誘導出的芽生長旺盛，但作為初代外植體材料進行培養時會出現消毒不徹底、褐化嚴重的現象。董敬超[27]通過對幾個沙棘品種的莖段進行培養，發現實優莖段部位的最佳培養基為1/3MS+?6-BA 0.75 mg/L+IAA 0.3 mg/L，深秋紅和狀元黃莖段最佳培養基為1/3MS+?6-BA 0.5 mg/L+IAA 0.05 mg/L。韓德偉[28]研究發現我國沙棘莖段的最佳培養基為B5+BA 0.5 mg/L+IBA 0.05 mg/L。于亞軍等[29]以莖段為材料進行研究，結果表明，當使用1/2 B5作為基本培養基時，0.2 mg/L 6-BA有利于莖段的增殖，濃度太高，易出現玻璃化苗;周潔等[30]研究發現，使用1/2MS基本培養基單獨添加6-BA或NAA時，腋芽誘導率較低，當6-BA配合NAA時，誘導率顯著增加。劉洪濤[31]將無菌莖段接種在1/2MS+6-BA 0.5～1.0 mg/L+IAA 0.5 mg/L中繁殖系數達2.9。

愈傷組織培養在植物組織培養中占有重要地位，通過對外植體進行愈傷組織誘導，誘導的愈傷組織可分化出不定芽，大大提升繁殖系數。劉杰[32]以沙棘無菌苗的子葉為外植體培養后發現，在1/2MS基本培養基下添加BA ?0.3 mg/L+NAA 0.02 mg/L子葉誘導良好，芽生長正常。李師翁等[33]研究發現，激素TDZ配合NAA有利于幼嫩葉片的誘導，分化芽數最高可達18個。周松坤[34]研究發現無菌葉片和莖段愈傷組織在培養基WPM+BA 0.5 mg/L+2，4-D 0.5 mg/L中分化良好，愈傷組織分化形成大量綠色不定芽點最終培養出一定高度的健壯新梢。劉志紅等[35]研究發現最適合中國沙棘和蒙古沙棘愈傷組織誘導的培養基為?1/3MS+6-BA 0.5 mg/L+IBA 1.0 mg/L，誘導率可達75.9%。

由上述研究可知，沙棘的各部位培養多選擇以較低濃度的無機鹽1/2MS、1/2B5為基本培養基，添加一定量的細胞分裂素和生長素。生長素多以IAA、IBA、NAA為主，濃度大多控制在0.1～0.5 mg/L。細胞分裂素多以BA、6-BA、KT為主，濃度大多在0.2～1.0 mg/L。但不宜添加過量生長素和細胞分裂素，過量的生長素易引發褐化現象，而過量的細胞分裂素則易導致植株玻璃化。

4生根誘導

生根誘導是植物組織培養中重要的一步，生根誘導分為瓶內生根與瓶外生根2種方式，瓶內生根是沙棘組培主要生根形式。康冰等[20]使用6-BA配合NAA在無根苗基部的愈傷組織中成功誘導出不定根。周松坤等[14]研究發現無根苗在1/2 B5+6-BA 0.1 mg/L+IBA 0.4 mg/L培養基中生根率達83.8%。徐虹等[17]對無根苗基部進行生根劑處理15 min后，再接至培養基后生根率明顯提高。田新華等[36]對沙棘品種深-雜進行生根培養，發現在1/4MS+6-BA 0.3 mg/L+IBA ?0.5 mg/L 的培養基中生根率達87.5%，基部生根，根系粗壯。王莉等[37]通過使用添加適量IBA的培養基，成功誘導出根系，根長達2.5 cm，生根數在6～8條。

瓶外生根是將無菌無根苗的生根誘導與生根苗的移植馴化結合起來的生根技術，瓶外生根簡化了瓶內生根的再馴化和移植過程，節約成本，提高了出苗時間。在沙棘組織培養中主要還是以瓶內生根為主，瓶外生根技術的研究不多。郭春華等[23]將沙棘無根苗浸于50 mg/kg的IBA中處理18 h后，成功誘導出根系，根長在2 cm左右。陳宗禮等[38]研究認為蛭石是瓶外生根的良好基質，可以提高沙棘無根苗的生根率及生根質量。徐航等[39]在瓶外生根試驗中，發現沙棘繼代無根苗在IBA中浸泡處理10 min后，生根率可達95%，且生根苗長勢良好。

由上述研究可知，在生根培養的研究中大多是通過高濃度生長素類來誘導無根苗生根，其中生長激素大多以IBA為主，瓶內生根需要配合一定量的細胞分裂素來完成。

5馴化移栽

生根苗的馴化移植是組織培養中試管苗離體快繁體系最后的關鍵步驟。周潔等[30]先將生根苗置于河沙中，15 d后移到河沙與腐殖質混合的基質中，30 d后再移栽至土壤中，成活率達60%以上。張端偉[40]將組培生根苗置入珍珠巖和草炭2∶3混合基質中，發現成活率達66.67%。YAO[41]在組培生根苗的移栽試驗中成功獲得了根瘤，經過40 d的培養后幼苗可長高30 cm。趙曉翠[42]將生根苗置于溫度?20～?25 ℃、濕度60%～70%的大棚中，經過煉苗和營養供給后，大部分移栽成活。

由上述研究可見，馴化移植中生根苗基質需具有一定的透氣性。另外無根苗的存活程度不僅在于基質的選擇，還與生根苗的狀態、高度、根系的數量和外界影響情況有關。

6展望

國內近年來對沙棘組織培養方面的研究獲得了一些成效，大大推進了沙棘良種產業化的進程。但至今為止沙棘在組織培養方面的研究結果仍差異較大，其原因可能是地區差異、使用不同的組培方法以及不同來源的沙棘品種對培養基各激素成分的耐受程度不同而引起，總體而言，目前沙棘在組織培養技術應用中仍處于快繁體系完善階段，為了更好地推進沙棘的開發利用和生態建設的發展，建議以后研究中可根據當地沙棘的特性，因地制宜地篩選出不同來源、不同品種的最適培養條件，更好地完善沙棘的組織培養繁殖體系。

參考文獻

[1]柳俊先.淺談沙棘資源開發與利用的效益[J].中國集體經濟，2018（31）：86-87.

[2]劉文浩.沙棘果肉油脂含量與果色的相關性分析[J].吉林農業，2019（5）：55.

[3]閆雙虎.沙棘種植技術及其資源開發與利用的研究[J].農業開發與裝備，2019（1）：220-221.

[4]陳學林，廉永善.沙棘屬植物的分布格局及其成因[J].沙棘，2007，20（4）：1-5.

[5]朱佳妮，郭靜.沙棘種植技術及其資源開發與利用探索[J].農業開發與裝備，2017（3）：171.

[6]段愛國，張建國，羅紅梅，等.生態經濟型沙棘良種“森淼”[J].林業科技通訊，2017（5）：54.

[7]吳汪洋，張登山，田麗慧，等.高寒沙區人工沙棘對風沙危害的生態響應[J].水土保持通報，2018，38（3）：1-7，13.

[8]李利坤，劉回民，劉樹英，等.沙棘根瘤菌對沙棘植株生長的影響[J].黑龍江畜牧獸醫，2018（23）：152-156.

[9]李清花，弓子敬，侯立功.沙棘功效研究及產業發展措施探索[J].種子科技，2017，35（12）：80-81.

[10]陳燕玲.沙棘藥用成分的研究及其活性初步探討[D].無錫：江南大學，2017.

[11]黃煥儀，游娜.沙棘產業發展前景廣闊亟需深耕——中國林業產業聯合會沙棘產業分會在京成立[J].中國林業產業，2018（4）：25-26.

[12]劉麗穎.沙棘苗木繁殖技術研究綜述與展望[J].國際沙棘研究與開發，2006，4（2）：37-42，48.

[13]孫文娟，黃漢愛.沙棘豐產栽培及果實采收技術試驗研究[J].林業科技通訊，2016（8）：51-52.

[14]周松坤，宋西德，張宗勤，等.良種沙棘“實優一號”組織培養研究[J].西北林學院學報，2006，21（3）：67-71.

[15]楊麗萍，張虎林，趙秀梅.沙棘離體快速繁育技術研究[J].國際沙棘研究與開發，2004，2（1）：12-16.

[16]張建全，全文娟，孫蘭英.沙棘離體培養試驗研究[J].中國林副特產，2009（2）：33-34.

[17]徐虹，梁宗鎖.沙棘組織培養技術的研究[J].西北植物學報，2001，21（2）：267-272.

[18]鄭子成，何淑勤.大果沙棘組織培養技術[J].中南林學院學報，2003，23（4）：42-45.

[19]張廣軍，康冰，呂月玲，等.引進俄羅斯良種沙棘的組培系統研究與構建[J].沙棘，2002，15（1）：8-9.

[20]康冰，張廣軍，呂月玲，等.俄羅斯大果沙棘組織培養技術研究[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2002，30（6）：162-166.

[21]呂月玲，張廣軍，康冰，等.俄羅斯大果沙棘離體快繁研究[J].湖南農業大學學報，2002，28（5）：405-407.

[22]孫蘭英.沙棘組織培養與植株再生研究[J].國際沙棘研究與開發，2004，2（2）：28-30.

[23]郭春華，徐玉霞.沙棘優良品系莖尖組織培養技術初探[J].沙棘，2000，13（1）：26-27.

安徽農業科學2019年

[24]董敬超.沙棘品種“實優1號”的組織培養技術[J].北方園藝，2012（19）：127-130.

[25]霍川，趙英，張西珍，等.沙棘品種深秋紅莖尖組織培養[J].安徽農業科學，2016，44（18）：127-129.

[26]宋維秀，昂毛吉，朋毛卓瑪.西藏沙棘莖尖組織快繁技術初步研究[J].安徽林業科技，2016，42（3）：23-26.

[27]董敬超.沙棘組織培養快繁技術研究[J].農業科技通訊，2015（6）：160-162，291.

[28]韓德偉.中國沙棘組織培養兩步成苗技術研究[J].北方園藝，2012（3）：114-115.

[29]于亞軍，夏新莉，尹偉倫.沙棘優良抗旱品種離體再生體系的建立和優化[J].北京林業大學學報，2010，32（2）：52-56.

[30]周潔，岳冬梅，陳貴，等.沙棘組培快繁技術研究[J].安徽農業科學，2005，33（2）：236-237，249.

[31]劉洪濤.沙棘品種實優1號莖段組培技術研究[J].農業科技通訊，2018（6）：145-147.

[32]劉杰.沙棘組織培養與扦插繁殖技術的研究[D].北京：北京林業大學，2004.

[33]李師翁，范小峰，盧東平.大果良種沙棘愈傷組織誘導及植株再生的研究[J].西北植物學報，2001，21（2）：262-266，392.

[34]周松坤.兩個沙棘優良無性系組織培養的研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2006.

[35]劉志紅，解慶，李周岐.沙棘胚狀體誘導分化技術研究[J].山西農業大學學報（自然科學版），2018，38（8）：15-19.

[36]田新華，盧慧穎，曹焱，等.雜交沙棘新品種深-雜的組織培養研究[J].中國林副特產，2015（2）：13-15.

[37]王莉，徐慧霞，郭雪，等.沙棘莖段組織培養體系優化研究[J].大連民族大學學報，2016，18（5）：466-468.

[38]陳宗禮，薛皓，馮曄，等.影響狗頭棗組培苗試管外生根的若干因素初探[J].延安大學學報（自然科學版），1996，15（4）：41-49.

[39]徐航，趙英，韓曉燕，等.沙棘組培苗瓶外生根技術研究[J].經濟林研究，2018，36（3）：182-186.

[40]張端偉.沙棘優良無性系組培技術優化研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2008.

[41]YAO Y M.Micropropagation of sea buckthorn（Hippophae rhamnoides L.）[J].Agricultural and food science，1995，4（5/6）：503-512.

[42]趙曉翠.北方沙區大果沙棘繁育及栽培技術[J].防護林科技，2018（3）：85，95.