楊青，王光全，宋慶云

(聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東聊城 252000)

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山楂組織培養(yǎng)研究進展

楊青，王光全，宋慶云

(聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東聊城 252000)

摘要：闡述了組織培養(yǎng)在山楂上的應(yīng)用現(xiàn)狀，對山楂組織培養(yǎng)的發(fā)展方向進行了展望，為進一步建立和完善山楂快繁及再生體系、開展基于組織培養(yǎng)的其他研究提供參考。

關(guān)鍵詞：組織培養(yǎng)；山楂；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展方向

山楂，薔薇科(Rosaceae)山楂屬(Crataegus)植物。山楂果實中紅色素和果膠含量居各類水果之首，維生素和礦物質(zhì)含量僅次于鮮棗與獼猴桃[1]；山楂可消積化滯，而且山楂葉、果實及幼枝中均含有抗氧化的黃酮類物質(zhì)，對于治療高血壓、高血脂及預(yù)防心腦血管疾病極佳[2]。研究表明，山楂含有抗癌作用的牡荊素，受到國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界的重視[3]。有些山楂品種具有很強的觀賞性，如單子山楂[4]、歐洲紅花山楂[5]、華盛頓山楂等[6]，所以山楂的經(jīng)濟價值高。

常規(guī)的山楂苗木繁殖方式是先育砧木后嫁接。獲得砧木的方式有根蘗分株法、實生播種法。根蘗苗根系弱，嫁接成活率低；實生苗播種局限于種子有仁率低，種子休眠期長，需2～3年層積才能出苗，且后代分離，遺傳性狀不穩(wěn)定，所以這兩種方式的繁殖系數(shù)低，優(yōu)良品種不能迅速推廣發(fā)展，制約了山楂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7-9]。組織培養(yǎng)技術(shù)以其生長周期短、繁殖率高、管理方便[10]等優(yōu)點成為山楂繁殖的重要途徑。從20世紀(jì)80年代初開始，國內(nèi)外學(xué)者對其進行了大量研究。筆者對這些研究進行綜述，為進一步建立和完善山楂快繁及再生體系、開展基于組織培養(yǎng)的其他研究提供參考。

1山楂組織培養(yǎng)外植體的發(fā)生途徑

目前，山楂的組織培養(yǎng)主要是通過不定芽途徑(包含叢生芽途徑和微枝扦插型途徑)進行的，尤以叢生芽增殖為主。叢生芽增殖即誘導(dǎo)種胚、芽、莖尖、帶芽莖段等外植體發(fā)生叢生芽，進而進行增殖；微枝扦插型通常以帶芽莖段為外植體，利用節(jié)間的伸長來增殖。任杰等[1]還提出了通過莖切段主莖干的中部節(jié)產(chǎn)生分枝進行增殖的方法，并對叢生芽增殖、嫩枝扦插增殖、主莖干中部分分枝增殖這三種方式的增殖系數(shù)、生根率、增殖芽質(zhì)量等進行了比較，表明主莖干中部節(jié)分枝的方式增殖效果最好，但未見其他以該方式進行山楂組織培養(yǎng)的報道。

2不同外植體的山楂組織培養(yǎng)

用于組織培養(yǎng)的山楂品種有遼紅、磨盤、大金星、敞口、伏里紅、灤紅、蒙山紅、歐洲紅花等，常用外植體有莖尖和莖段、子葉和葉片、種胚、芽。不同的外植體誘導(dǎo)分化的難易程度不同。曲芬霞[11]的試驗表明，桂東大山楂的莖段最適宜誘導(dǎo)愈傷組織的發(fā)生，誘導(dǎo)率為88%，葉片次之、莖尖最差；褐變率正好相反。

2.1以莖尖和莖段為外植體的山楂組織培養(yǎng)

山楂組織培養(yǎng)中建立了一系列品種的山楂莖尖和莖段快繁和再生體系[4,8,9,12-19]，并有學(xué)者進行了其他相關(guān)研究[1,14]。有關(guān)山楂莖尖培養(yǎng)的報道最早見于1981年，覃蘭英[13]等以山楂莖尖和側(cè)芽為實驗材料獲得了山楂試管苗；1982年，張巨祥、汪婉芳[17]對大山楂成年樹莖尖的離體培養(yǎng)進行了研究，獲得了大量叢生試管苗和生根試管苗，并移栽成活。其后，張愛兵、袁少杰[8]以遼紅山楂單芽莖段為外植體獲得了試管苗，試管苗移栽成活率為50.3%，圃地移栽成活率為72.3%；李國英[15]等以大旺山楂莖尖為材料進行體外培養(yǎng)及快速繁殖獲得了成功。王厚臣、周麗英[12]研究表明，大金星山楂單芽莖段以改良MS培養(yǎng)基(改NH4NO3為500mg/L，KNO3500mg/L)，增加(NH)2SO4330mg/L+BA1mg/L+IAA0.5mg/L為誘導(dǎo)分化培養(yǎng)基為宜，將組培苗在節(jié)間部位剪短有利于生根；王國英、王建華[4]研究認(rèn)為，MS+BA1.0mg/L+IBA 0.1mg/L適于單子山楂莖尖的分化，分化的枝條在含有吲哚丁酸或萘乙酸的MS(或1/2MS)培養(yǎng)基上均可生根，萘乙酸更利于其生根；王秋竹等[14]研究了左伏3號山楂帶芽莖段的組織培養(yǎng)及常溫離體保存； 孔維龍等[19]探究了滅菌條件、莖段長度、激素配比等對蒙山紅和大金星山楂莖段體外培養(yǎng)的影響。

2.2以子葉及葉片為外植體的山楂組織培養(yǎng)

王國英[4]等采用MS培養(yǎng)基，加入不同濃度的IBA和BA，以單子山楂的葉片為外植體，誘導(dǎo)出大量愈傷組織，但愈傷組織很難再生不定芽；孫清榮[3]等以小金星子葉為外植體獲得了生根試管苗，認(rèn)為山楂胚子葉再生不定植株的最佳條件是暗培養(yǎng)3周+BA3～5mg/L+NAA0.1～0.2mg/L+蔗糖4%，生根培養(yǎng)基為1/2MS+IBA 0.3mg/L+蔗糖2%。何玉會[20]等選用遼紅、秋金星、大旺的葉片進行誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)其誘導(dǎo)的愈傷組織的結(jié)構(gòu)、顏色等顯著不同，認(rèn)為這可能與基因型有關(guān)。

2.3以種胚為外植體的山楂組織培養(yǎng)

以山楂種胚為外植體進行組織培養(yǎng)的報道最早在1981年，王際軒[7]以近成熟或完熟的種胚進行體外培養(yǎng)獲得了山楂砧木苗；汪景山、漁光[21]進行了山楂幼胚胚狀體的誘導(dǎo)得到了生根試管苗并移栽成活，表明當(dāng)幼胚和胚乳同時離體培養(yǎng)時胚乳可以為幼胚生長提供營養(yǎng)并抑制胚的早熟萌發(fā)；王業(yè)等[22]以去掉內(nèi)外種皮及部分子葉的陜西山楂種子誘導(dǎo)叢生芽，最終獲得了生根試管苗，但移栽成活率僅有8.3%。王玉英等[23]誘導(dǎo)山楂種胚產(chǎn)生叢生芽，進而切取頂芽或莖段進行增殖獲得了山楂苗木。一般認(rèn)為山楂種子的休眠特性與種殼有關(guān)，因此，采用種子作為外植體時要去掉種皮。關(guān)于山楂種胚體外培養(yǎng)的報道集中于20世紀(jì)80年代，近年來未見相關(guān)報道。

2.4以芽為外植體的山楂組織培養(yǎng)

梁守義等[9]的實驗表明，無論哪個季節(jié)采取的灤紅和遼紅山楂的芽外植體經(jīng)低溫處理后均可誘導(dǎo)產(chǎn)生叢生芽，頂芽的誘導(dǎo)率高于腋芽；胡虹等[24]通過比較云南山楂成年樹莖尖與實生芽兩種外植體的體外培養(yǎng)情況認(rèn)為，山楂的幼年態(tài)比成年態(tài)更容易脫分化和再分化。

3影響山楂組織培養(yǎng)的因素

影響山楂組織培養(yǎng)的因素可以分為內(nèi)因和外因，內(nèi)因主要指山楂的基因型，不同品種的山楂具有不同的生理特性，對培養(yǎng)基、外源激素、培養(yǎng)條件等要求不同(表1)。外因即培養(yǎng)條件，主要是溫度和光照。 山楂的初代和繼代培養(yǎng)常用MS培養(yǎng)基，生根培養(yǎng)一般采用1/2MS培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中NO3-/NH4+比率與生根之間呈直線正相關(guān)，糖氮比值高有利于生根[25]。

表1　培養(yǎng)基和外源激素對山楂組織培養(yǎng)的影響

通常，不加外源激素的培養(yǎng)基很難誘導(dǎo)山楂外植體的分化[8]，只有生長素類和分裂素類激素配合使用才可以達到理想效果，生長素類激素促進生長，分裂素類激素促進分化[17,26,27]。魏鵬[26]認(rèn)為6-BA不利于生根，但可刺激形成有利于移栽的植物整體表型；王玉英[27]認(rèn)為IAA對山楂組培苗的玻璃化有抑制作用，而6-BA有促進作用；KT(激動素)可使愈傷組織保持較長的繼代時間而不褐化[20]，并有壯苗作用[28]。另外，張巨祥等[17]認(rèn)為碘化鉀和肌醇可抑制山楂無根試管苗的生根；徐光霞[29]的試驗表明，蜂王漿有類似生長素的效應(yīng)；LH(水解乳蛋白)對分化叢生芽有重要作用[18]，利于壯苗的形成[28]。溫度和光照是山楂組織培養(yǎng)的重要條件，梁守義等[9]認(rèn)為低溫處理有利于誘導(dǎo)芽分化叢生芽；劉金鳳等[30]以紅花山楂為材料探究了光質(zhì)對山楂試管苗的影響，總結(jié)出長光波有利于山楂的伸長生長，短波光對山楂的影響較小，紅藍比為7∶9的光最有利于紅花山楂的生長、分化和生根。暗培養(yǎng)是研究的一個熱點，孫清榮[3]等通過實驗得出暗培養(yǎng)3周對小金星子葉再生不定梢有明顯促進作用，無根苗轉(zhuǎn)移到生根培養(yǎng)基后暗培養(yǎng)一周更利于山楂試管苗生根，這與Jothi P .B .等[31]報道的暗處理能顯著提高蘋果無菌苗生根率的結(jié)果一致；曲芬霞[11]認(rèn)為黑暗環(huán)境或許可以抑制多酚氧化酶的活性，適當(dāng)暗培養(yǎng)可以降低褐化率；黑暗處理可以提高藍果山楂離體培養(yǎng)枝條的生根率[32]，但黑暗處理降低了單子山楂的生根率[4]。

4組織培養(yǎng)在山楂上的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過組織培養(yǎng)進行山植無性系繁殖，全過程只需要50～60天，而且增殖系數(shù)大，在生產(chǎn)中是切實可行的繁殖方法[8]，對山楂種質(zhì)資源的保護、優(yōu)良種苗的培育都具有重要意義。凌廣通[33]以山楂組培苗為接穗，實生苗為砧木進行了嫁接試驗，探究了接穗質(zhì)量、接穗硬化、砧木質(zhì)量、管理環(huán)境等對嫁接成活率的影響；張德民等[34]用60Co-r射線輻照山楂的愈傷組織得到了突變體；胡虹[35]等以山楂的離體培養(yǎng)芽條為材料，探討了山楂葉片中吲哚乙酸(IAA)、脫落酸(ABA)、玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)的內(nèi)源水平，探討了這三種激素之間的平衡與生根率的相關(guān)性；何玉會[20]建立了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的山楂葉片愈傷組織轉(zhuǎn)BT基因體系，雖然由于農(nóng)桿菌侵染后再生頻率較低僅獲得了少量抗性植株，但仍具有重要意義。目前，組織培養(yǎng)在山楂上的應(yīng)用還集中在快繁及再生體系的建立，與其他生物技術(shù)的結(jié)合以及在生產(chǎn)上的應(yīng)用并不多見[11]。

5山楂組織培養(yǎng)的發(fā)展展望

植物組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，植物組織離體快繁、通過原生質(zhì)體融合和體細胞變異等方法創(chuàng)造新品種、次生代謝物生產(chǎn)、種質(zhì)資源保存以及用于研究揭示植物的生理生化規(guī)律等[36]，組織培養(yǎng)在山楂上的應(yīng)用應(yīng)該被更廣泛地開發(fā)。山楂組織培養(yǎng)不僅是山楂繁殖及育種的重要手段，也是山楂微觀研究中不可或缺的工具，將會成為連接山楂的宏觀研究與微觀研究的橋梁[37]。建立更加完善的山楂快繁及再生體系，解決組織培養(yǎng)過程中的外植體褐化、組培苗玻璃化等問題，將組織培養(yǎng)技術(shù)廣泛推廣到生產(chǎn)中，組織培養(yǎng)與生物技術(shù)相結(jié)合等都值得深入研究。

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來稿擷要

桃樹高光效栽培技術(shù)

建園。選擇光照充足、土質(zhì)疏松、排灌設(shè)施齊全、交通便利、背風(fēng)向陽的緩坡地或平地建園。苗木選頸粗1cm、高70cm以上的優(yōu)質(zhì)成品壯苗，2月底至3月初或秋季10月底至11月中旬栽植，株行距2～3m×4～6m，肥水條件好的地宜稀，旱薄地宜密。

整形修剪。采用Y形樹形。①新栽成品苗不定干，其上的分枝全部疏除，重新發(fā)枝，緩慢生長。第1年用竹竿或木棍固定扶正，培養(yǎng)牢固主干。②第2年7～8月干粗2.5～3cm時，按Y形整形。對長20～30cm的枝捋枝，每隔2～3個芽捋枝一下至水平狀。對新梢長度超過30cm的枝一律拉成下垂，長度小于20cm的枝緩放不動。以后每年如此處理，限制新梢加長加粗生長，促進早成花、成好花。③修剪疏緩結(jié)合，對主枝或側(cè)枝延長頭只緩不截，利用1年生枝結(jié)果，2年生枝一律疏除。結(jié)果枝輪流更新，采取去老留新、去粗留細、去大留小的修剪方法。結(jié)果枝與主干粗度比為1/8～1/6。

花果管理。萌芽后抹除背上芽、粗枝基部芽及主干上距地面40cm以內(nèi)的芽?；ɡ倨谑璩L果枝梢部、根部的花。每666.7m2按大型果6000～8000個、中型果8000～12000個、小型果12000～15000個確定負(fù)載量。

防治病蟲害。萌芽前噴3～5°Be石硫合劑殺菌治蟲，開花前噴10%世高2500倍加10%吡蟲啉2000倍液防治細菌性穿孔病、蚜蟲等；謝花后噴70%甲基托布津1000倍加50%蛾螨靈2000倍液，防治病害和紅蜘蛛、桃蛀螟等；7～8月份噴80%大生M～45可濕性粉劑800倍加25%滅幼脲三號1500倍液防治褐腐病、瘡痂病、炭疽病及桃小、梨小等蛀果害蟲。

趙偉

(寶雞市農(nóng)業(yè)宣傳信息培訓(xùn)中心，陜西寶雞 721006)

作者簡介：楊青(1989-)，女，山東聊城人，在讀碩士，研究方向為系統(tǒng)與資源植物學(xué)。E-mail：:yangqing12201220@163.com

收稿日期：2015-12-07

中圖分類號：S661.5

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-2910(2016)01-0019-04