紫背天葵组织培养与快繁技术研究进展

程维舜，蔡翔，祝菊红，阳永学，王萍，张安华

（武汉市农业科学院作物研究所，430345）

关于紫背天葵的组培快繁已有一些文献报道[2，11～14]，通过组培快繁技术，利用紫背天葵嫩枝材料就能在短期内生产出大量优质商品紫背天葵种苗，在不影响原有紫背天葵采收情况下获得较高的经济效益，但这些尚局限于实验室研究阶段。结合国内外相关研究进展，本文就近年来紫背天葵组培快繁技术的研究现状进行了综述，包括外植体选择、培养基配方、激素及碳源，以及壮苗生根和移栽等，为规模化生产紫背天葵提供理论依据和技术支持。

紫背天葵通过组织培养获得再生植株的主要途径有2种：一是通过体细胞发生途径实现植株的再生[15]；二是通过器官发生途径直接诱导不定芽[16]或经过愈伤组织再分化出不定芽获得再生植株[17]。

1 外植体选择

目前，紫背天葵主要的外植体材料是种子[18]、无菌球茎芽和球茎[19～21]、茎段[2，7，8，11，13]、无菌苗叶片[6，16，22]。其中珠粒状球茎与叶芽生长明显。但现有文献通常取其无菌胚状体或不定芽进行芽丛扩增[6，18]。

2 培养条件

紫背天葵的生长主要受光照、温度和空气湿度等因素的影响，其种子需要在弱光下萌发[18]；愈伤组织诱导采用暗培养；培养条件为温度（25±2）℃，光照强度为 40 μmol·m-2·s-2，光照时间为 14 h/d[17]。在温度为（25±2）℃、光照强度为 2 000 lx、14 h/d[6]光照周期下，不定芽分化效果最佳；而组培苗在温度为（25±1）℃、空气相对湿度 70%、光照强度 2 000 lx、10 h/d[21]光照周期下，生长状态最适；移栽后的紫背天葵保持湿度80%～90%，温度25℃左右，植株成活率可达90%以上[6]。

3 体细胞发生途径

以种胚作为培养材料，李耿光等[18]认为，紫背天葵成熟种子在MS和SH培养基上均能无菌萌发，且MS培养基比SH的分化效率高。另外，培养基中加入一定浓度的GA3能促进种子萌发生长，但不形成愈伤组织；因此，如果培养基中不含任何激素或只添加GA3，就可直接长出小苗，经生根培养基再生出植株。

4 器官发生途径

4.1 诱导培养

①基本培养基 培养基的种类、成分等直接影响紫背天葵的生长发育。选择合适的培养基，对紫背天葵的组织培养是至关重要的。不同的培养时期所用的培养基也会有所不同，1/2 MS[14]、MS[17]培养基是紫背天葵愈伤组织诱导和不定芽诱导试验中主要应用的基本培养基。

②激素 不定芽的诱导与细胞分裂素的种类和浓度密切相关，目前秋海棠科植物的组织培养中所采用的细胞分裂素大多为6-BA、KT[18，22]。国内外有大量报道，6-BA对丛生芽的诱导和增殖具有较明显的效果，但6-BA的使用浓度和组合激素种类各不相同[23～27]；陈刚等[17]认为，1 mg/L 2，4-D 和1 mg/L 6-BA对紫背天葵愈伤组织的诱导效果最好，对愈伤组织的生长有促进作用，这一点与李耿光等[18]的研究结果一致。紫背天葵愈伤组织的不定芽诱导率与6-BA浓度成正相关，而NAA则抑制不定芽的发生。然而，张少平等[7]在MS培养基中加入3 mg/L BA+0.2 mg/L NAA，则有利于外植体诱导

不定芽。另外，陈雄伟等[6]研究发现，TDZ和CPUU也能诱导紫背天葵叶片和愈伤组织分化出不定芽，在MS培养基中添加0.5 mg/L TDZ，诱导率可达到81.3%。但是与紫背天葵相关研究中6-BA诱导不定芽的效果比较，TDZ和CPUU对紫背天葵不定芽诱导效果稍差一些[16，17]。

③碳源 在已报道的紫背天葵快繁体系中，培养基碳源（蔗糖）设计的浓度均采用30 g/L[6，18]。但该浓度处理下，紫背天葵组培苗有明显的返绿现象，其叶背紫红的独特表征几乎消失。当培养基中添加45 g/L的蔗糖时，不仅不定芽诱导效果最佳，而且可以很好地保持叶背紫红野生性状的稳定[21]。另外，也有研究表明，添加有机附加物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]，能更好诱导愈伤组织和不定芽。

4.2 增殖和壮苗培养

①基本培养基 目前，MS是增殖和壮苗培养较常用的基本培养基。

②激素 大量试验表明，适宜的6-BA和NAA浓度对不定芽增殖和壮苗增殖起促进作用。培养基MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA，不定芽增殖倍数最大，生长速度也快[16]。培养基MS+1.0 mg/L BA+0.1 mg/L NAA和MS+0.2 mg/L BA+0.05 mg/L NAA[7]分别有利于不定芽增殖和壮苗增殖。

③碳源 多项研究表明，30 g/L的蔗糖浓度诱导球茎芽丛的增殖效果最好[8，11，16]，苗丛质量增加显著。但是高浓度的蔗糖（≥75 g/L）则显著抑制了组培苗的整体生长[21]。

4.3 生根培养

①基本培养基 紫背天葵在1/2 MS[7]、1/2 SH[18]和MS[21]培养基均可生根。由于1/2 MS长根时间最早，根的平均个数最多，并且有球茎形成，更易储藏和运输，更有利于移栽和成活[17]。

②激素 不定根的形成受植物生长物质种类和培养1/2 MS或者低离子浓度条件下进行生根试验。在 1/2 MS 培养基上添加 NAA[7，13，14]、IBA[6，16，18]后，对幼苗生长均有促进作用，根系更发达；总体来说，NAA效果好于IBA。另外，激素浓度在幼苗生长过程中有一定影响，0.1 mg/L NAA生根效果明显[7]，0.2 mg/L IBA生根效果显著[6]。还有研究表明，0.3 mg/L NAA+0.2 mg/L IBA的组合能较好诱导紫背天葵不定芽生根，生根率100%[19]。

③碳源 紫背天葵球茎芽丛不定根生长的最佳蔗糖浓度为60 g/L[21]。在1/2 MS培养基中，添加活性炭诱导不定根形成的时间并没有明显提前或延后，对生根率的影响也不显著。但是，不定根形成的适度暗环境吻合了根系避光生长的特性，不定根生长方向稳定，扎入培养基里充分吸收营养，因此，其根系丰富、根质量高[19]。

5 展望

目前，中国在紫背天葵组织培养技术方面取得了突破性进展。紫背天葵的组培快繁技术，实现了紫背天葵的人工栽培，初步解决了野生紫背天葵日益短缺的问题，避免了野生紫背天葵的破坏性开采。同时，也满足了人们对中药紫背天葵的需求，为紫背天葵的药用研究和综合开发利用提供了基础条件。另外，紫背天葵的组培快繁技术具有繁殖速度快、质量优等特点，所获得的种苗在长势、商品品质等方面明显优于常规繁殖的种苗，对加快紫背天葵的推广开发具有很大作用，有较好的应用前景。但是，紫背天葵的组培快繁技术尚局限于实验室研究阶段，将结果用于规模化生产还有很多问题没有解决，难以真正达到产业化生产的要求。因此，该技术在产业化上的成功，将为紫背天葵的脱毒和遗传转化研究奠定坚实的技术基础。在园艺植物的生产繁育领域运用组织培养技术对一些植物进行必要的研究和改造，将是我国农业现代化建设的必经之路。