長柄扁桃組培快繁技術(shù)中組培苗玻璃化問題及預(yù)防建議

張君明，宋敏麗

（太原師范學(xué)院 生物系，山西 晉中 030619）

長柄扁桃（Prunus pedunculatus pall.），薔薇科（Rosaceae），李屬（Prunus），扁桃亞屬（Prunus spp.L）多年生落葉灌木。又名毛櫻桃、野櫻桃、長梗扁桃、山櫻桃、柄扁桃、布衣勒斯（蒙古語名）、山豆子等，是我國的扁桃亞屬中唯一分布在沙漠中的樹種，是很好的蜜源和極具潛力的木本油料樹種[1-6]。長柄扁桃作為我國鄉(xiāng)土植物樹種，是珍貴的野生果樹種質(zhì)資源，其擁有耐干旱、耐瘠薄的特性，可在干旱、半干旱的沙區(qū)或土石山區(qū)生長，具有良好的生態(tài)效益。同時，長柄扁桃作為一種新型木本油料作物，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。長柄扁桃核仁富含油脂和蛋白質(zhì)，許多成分具有保健和醫(yī)藥功能。油脂不飽和脂肪酸高達(dá)96% 以上，維生素E 含量高，油脂氧化穩(wěn)定性強(qiáng)，耐儲藏。2020年11月18日，國家發(fā)展改革委員會、國家林業(yè)和草原局等十部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于科學(xué)利用林地資源促進(jìn)木本糧油和林下經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的意見》（發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2020〕1753號），明確提出要在北方干旱區(qū)適當(dāng)發(fā)展長柄扁桃等樹種。

長柄扁桃產(chǎn)業(yè)拓展空間廣闊。但無性系優(yōu)良品種在生產(chǎn)中還沒有大面積推廣使用，主要原因是其有性繁育的后代變異性大，無法有效繼承母本優(yōu)良性狀，而長柄扁桃無性繁育技術(shù)還不完善。一般情況下，使用扦插、嫁接和組培快繁等無性繁育技術(shù)對植物的優(yōu)良品系進(jìn)行繁育，目的是獲得大量優(yōu)株幼苗。長柄扁桃作為一種分生能力極強(qiáng)的灌木，使用組培快繁方式要優(yōu)于扦插和嫁接這2種方式。并且組培快繁技術(shù)還可用于種質(zhì)資源離體保存、脫毒、無性系生產(chǎn)及轉(zhuǎn)基因研究等方面，是解決優(yōu)良品系無性系繁殖問題的有效途徑之一。

玻璃化是許多植物在體外培養(yǎng)過程中常見的一種生理畸形。這些畸形導(dǎo)致通過培養(yǎng)難以再生正常克隆植物。在組織培養(yǎng)期間培養(yǎng)材料的葉片和莖等部位出現(xiàn)半透明狀、失綠、組織器官結(jié)構(gòu)外形畸形，并且難以通過后期的操作恢復(fù)正常生長，這就說明組培苗出現(xiàn)了玻璃化。長柄扁桃植物組培比較容易發(fā)生玻璃化是長柄扁桃組培快繁育苗產(chǎn)業(yè)中一個亟待解決的問題。

1 組培苗玻璃化進(jìn)程概述

1.1 出現(xiàn)時期

增殖培養(yǎng)是組培育苗最為關(guān)鍵的時期之一，成功有序進(jìn)行增殖培養(yǎng)是獲得大量組培苗的必備基礎(chǔ)。增殖過程中，組培苗細(xì)胞分裂旺盛，新梢從腋芽處或胚性愈傷中長出。在此階段，由于新梢生長過快以及種種不良因素的影響，導(dǎo)致某些新梢的生理發(fā)育和形態(tài)建成不良，形成玻璃化苗[7]。

1.2 生物學(xué)特性

發(fā)生玻璃化的組培苗，葉片中的橫切面上顯示出廣闊的腔隙空間，橫切面上的莖有間隔的肥大的皮質(zhì)實質(zhì)細(xì)胞，水汽可在此積聚。玻璃化葉片的表皮組織發(fā)生了變化，并且在遠(yuǎn)軸面存在異常氣孔。玻璃化植物難以平衡吸收和蒸散，以及在馴化階段難以應(yīng)對水分脅迫[8]。因此，發(fā)生玻璃化的組培苗組織脆弱、植株矮小膨大，誘導(dǎo)很難生根，移栽也不易成活。

1.3 形態(tài)特征

玻璃化苗的細(xì)胞含水量大，葉子呈半透明狀，葉小且葉緣向內(nèi)卷曲，莖干為半透明狀且失綠，整株苗呈水漬化狀態(tài)，生長狀態(tài)較差，直立性不好，腋芽呈病態(tài)水浸狀，無法增殖出健康的新梢，培養(yǎng)過程中易出現(xiàn)徒長現(xiàn)象，若將玻璃化的組培苗繼續(xù)培養(yǎng)，容易出現(xiàn)褐化壞死的現(xiàn)象；正常組培苗的葉子大且開展?fàn)顟B(tài)良好，莖稈顏色嫩綠且粗壯挺拔，整體生長狀況良好，腋芽分化健康，繼續(xù)培養(yǎng)后可以增殖出健壯新梢并進(jìn)一步生長成為健壯的增殖苗。

2 玻璃化成因分析

2.1 玻璃化與碳源的關(guān)系

蔗糖和瓊脂是植物組織培養(yǎng)中主要的碳源物質(zhì)，這2 種碳源物質(zhì)不僅可作為能源物質(zhì)為植物生長提供能量，還可以調(diào)控培養(yǎng)基的水勢。玻璃化的組培苗特點之一是細(xì)胞含水量大，若培養(yǎng)基中瓊脂和蔗糖的含量過低，培養(yǎng)基水勢大，將導(dǎo)致組培苗更易產(chǎn)生玻璃化。

2.2 玻璃化與光的關(guān)系

光作為環(huán)境信號作用于植物，是影響植物生長發(fā)育的眾多外界環(huán)境中最為重要的條件之一。光的重要性不僅表現(xiàn)在植物的光合作用中，還是植物細(xì)胞整個生長發(fā)育進(jìn)程中的最為重要的調(diào)節(jié)因子之一，是植物形態(tài)建成中極其重要的響應(yīng)條件。強(qiáng)光會抑制植物長高，弱光會誘導(dǎo)植物徒長。

2.3 玻璃化與植物激素的關(guān)系

植物激素是植物生長發(fā)育過程中不可缺少的物質(zhì)，通常只需極少量的植物激素即可對植物生長產(chǎn)生明顯的作用。在組培快繁的增殖階段，組培苗分裂過于旺盛會導(dǎo)致新發(fā)的幼苗異化生長，這是因為在過多的細(xì)胞分裂素刺激下，打破了植物生長本身的動態(tài)平衡。

2.4 玻璃化與其他條件的關(guān)系

造成玻璃化的機(jī)理尚不清楚，但是還有很多其他原因會導(dǎo)致玻璃化現(xiàn)象的發(fā)生，例如培養(yǎng)基不適宜，包括pH 值、Ca等礦物質(zhì)濃度；培養(yǎng)環(huán)境條件不適宜，包括光照周期，組織培養(yǎng)容器的透氣性以及溫度等；甚至外植體的取材部位也可能會影響組培苗玻璃化的發(fā)生[9-14]。

3 長柄扁桃組培苗玻璃化預(yù)防建議

3.1 添加蔗糖和瓊脂

組織培養(yǎng)過程中，蔗糖和瓊脂是不可缺少的能量物質(zhì)和碳源，添加量一般控制在30 g/L和7 g/L左右。改變蔗糖和瓊脂的添加量可改變培養(yǎng)基的水勢，培養(yǎng)基水勢降低，可有效調(diào)控降低組培苗細(xì)胞內(nèi)含水量，預(yù)防組培苗玻璃化。在長柄扁桃組培快繁育苗過程中，蔗糖添加量應(yīng)保持在40～50 g/L，瓊脂添加量應(yīng)控制在8～9 g/L，可以有效防止玻璃化苗的生成。

3.2 增加光照強(qiáng)度

植物利用光照進(jìn)行光合作用，除此之外，光照還影響著植物的形態(tài)建成。弱光會誘導(dǎo)植物徒長，強(qiáng)光會限制植物長高。在以往長柄扁桃的組培過程中，光照強(qiáng)度一般設(shè)置在2 000 lx 左右。但長柄扁桃為喜強(qiáng)光植物，強(qiáng)光可以有效抑制其徒長現(xiàn)象，因此在長柄扁桃的組培快繁過程中光照強(qiáng)度應(yīng)設(shè)置在3 000～4 000 lx為宜。

3.3 降低溫度

玻璃化苗易徒長、水分吸收量大、細(xì)胞含水量高，但氣孔發(fā)育不良，水分代謝差或完全喪失水分代謝能力，細(xì)胞內(nèi)水分無法靠氣孔蒸騰散失。一般在高溫條件下，組培苗體內(nèi)生理活動活躍，需水量較大，而低溫下苗體生理活動減緩，需水量較低。長柄扁桃的組培過程中溫度一般設(shè)置在24℃～28℃，為防止玻璃化苗產(chǎn)生，可將溫度設(shè)定在22℃～24℃，通過溫度來調(diào)控并降低組培苗體內(nèi)代謝速率，從而降低水分吸收，抑制玻璃化苗產(chǎn)生。

3.4 降低植物激素使用量

植物激素是控制植物生長的關(guān)鍵因子，濃度合適的植物激素用量會促進(jìn)植物生長，若植物激素的用量過多或過少，都會對組培苗產(chǎn)生不良影響。在長柄扁桃組培增殖過程中，6-BA（6-芐氨基腺嘌呤，細(xì)胞分裂素）是最常使用的植物激素之一，其用量一般為1～2 mg/L。但由于長柄扁桃分生能力強(qiáng)，其組培過程中同樣表現(xiàn)出增殖能力強(qiáng)的特點，細(xì)胞分裂素用量高會導(dǎo)致其增殖數(shù)量過多，從而引起組培苗質(zhì)量下降。組培苗質(zhì)量下降也是誘導(dǎo)玻璃化苗產(chǎn)生的原因之一，因此6-BA用量不宜過高，其使用量應(yīng)控制在0.5 mg/L左右。

3.5 培養(yǎng)基pH設(shè)定

通常植物的組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基的pH 值設(shè)定在5.8 左右，培養(yǎng)基過酸會導(dǎo)致其凝固性不好、偏軟，培養(yǎng)基過堿則容易板結(jié)、偏硬且脆，不利于組培苗生長。凝固不佳的培養(yǎng)基中水分流動性強(qiáng)，利于玻璃化苗的形成。因此在長柄扁桃組培快繁生產(chǎn)中，培養(yǎng)基pH 值應(yīng)設(shè)定在5.9～6.0，利于預(yù)防組培苗玻璃化。

3.6 使用透氣性合適的組培瓶

組培瓶內(nèi)部環(huán)境與外界環(huán)境隔絕，呈封閉狀態(tài)，瓶內(nèi)濕度大，若完全無法與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換，則有利于玻璃化苗的發(fā)生。但頻繁與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換會導(dǎo)致培養(yǎng)瓶內(nèi)水分向外界散失，久之培養(yǎng)基失水變干板結(jié)，影響瓶內(nèi)組培苗生長。因此應(yīng)選用瓶蓋含透氣孔的組培瓶，并以氣孔面積小、透氣性適中為標(biāo)準(zhǔn)。

4 長柄扁桃玻璃化苗的恢復(fù)

4.1 玻璃化組培苗的狀態(tài)劃分

長柄扁桃玻璃化苗的恢復(fù)，即將已經(jīng)玻璃化的組培苗進(jìn)行培養(yǎng)，使其恢復(fù)至正常生長狀態(tài)。這時，可根據(jù)玻璃化組培苗的生理狀態(tài)將其與健康正常的組培苗分開，之后再將玻璃化組培苗另分為2 種狀態(tài)：完全玻璃化的組培苗和半玻璃化組培苗。其中，完全玻璃化的組培苗無法恢復(fù)成正常組培苗，而半玻璃化組培苗，經(jīng)過處理后可培養(yǎng)出正常組培苗。

4.2 半玻璃化組培苗的處理

半玻璃化組培苗通常分為2 部分：莖葉已經(jīng)玻璃化且腋芽同樣玻璃化的部分，莖葉未玻璃化且腋芽分化健康的部分。在培養(yǎng)過程中，可將半玻璃化苗已經(jīng)玻璃化的部分去除，剩下未玻璃化部分繼續(xù)增殖培養(yǎng)即可培養(yǎng)出正常組培苗。值得注意的是，在此階段中，要根據(jù)預(yù)防建議配置專門用于半玻璃化組培苗培養(yǎng)的培養(yǎng)基。在修剪過程中，要細(xì)致觀察，確保再次培養(yǎng)的部分屬于還未玻璃化的部分。在接種時，要確保腋芽不能浸沒在培養(yǎng)基內(nèi)，而要裸露在組培瓶內(nèi)的空氣中，這將更好地促進(jìn)腋芽分化出健康正常的組培苗。

5 結(jié)語

作為我國鄉(xiāng)土木本油料植物，長柄扁桃兼具經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和觀賞等多種價值，是我國三北地區(qū)荒漠化防治的優(yōu)良樹種。作為優(yōu)良的木本油料樹種，其產(chǎn)業(yè)拓展空間廣闊，尤其是其組培快繁行業(yè)的發(fā)展，可為市場提供足夠的苗木。但長柄扁桃的組織培養(yǎng)相對其他果樹較為困難，而且玻璃化苗的產(chǎn)生在長柄扁桃植物組培過程中較常見，這是一個亟待解決的問題。組培苗玻璃化是一個不可逆的過程，用玻璃化組培苗進(jìn)行增殖培養(yǎng)將繼續(xù)獲得玻璃化苗，且玻璃化苗很難生根，質(zhì)量不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前，對于長柄扁桃組培苗的玻璃化方面，還無法準(zhǔn)確定位其發(fā)生機(jī)理和發(fā)生規(guī)律，其中比較顯著的原因是細(xì)胞分裂素使用濃度過高或培養(yǎng)基中瓊脂和蔗糖的添加量過少。綜上所述，可知在長柄扁桃組培快繁產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中，重要的是如何避免組培苗玻璃化，而不是將玻璃化苗恢復(fù)為正常組培苗。文章提出的關(guān)于預(yù)防玻璃化苗產(chǎn)生的建議，可為長柄扁桃組培快繁育苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。