观赏樟树研究进展

胡 淼，王义华，杨茂霞，钟永达，余发新*

(1.江西省科学院生物资源研究所/江西省观赏植物遗传育种重点实验室，330096，南昌；2.江西农业大学，330045，南昌；3.资溪县林业局，335300，江西，抚州；4.南京林业大学林学院，210037,南京)

0 引言

樟树(Cinnamomumcamphora)又名香樟、樟木、乌樟、红心樟、小叶樟等，主要分布于中国、日本等东亚地区，澳大利亚和美国等作为园林绿化树种进行了引种，是亚热带常绿阔叶林的建群树种[1-2]。因其具有寿命长、适应性强、树冠宽大、树型美观、叶形秀丽而又散发浓香等特点，在城市景观和园林绿化中得到了广泛的应用[3-5]。国内外针对樟树精油利用研究起步较早，部分研究可追溯至19世纪[6]。相对而言，观赏樟树研究起步较晚，早期研究主要集中于樟树移植移栽、引种驯化和无性繁殖等方面[7-9]。近年来，随着经济社会发展，观赏用樟树需求逐渐增大，研究人员在观赏樟树种质资源收集、新品种选育、观赏性状遗传改良、无性繁殖技术等方面开展了大量研究工作，取得了一批有价值的成果。新品种选育方面，彩色樟树新品种的出现，极大地拓展了樟树作为园林绿化树种的开发利用空间。分子生物学方面，初步揭示了彩色樟树的形成原因，为观赏性状基因克隆与功能研究奠定了基础。相关的研究有力推动了观赏樟树的研究工作，促进了观赏樟树的开发利用。本文对观赏樟树种质资源收集保存、新品种选育、分子生物学研究、无性繁殖技术等方面的研究进展进行了综述，对存在的问题进行了讨论，并对今后的研究工作进行了展望，以期为观赏樟树的开发利用提供参考。

1 种质资源收集保存

种质资源为遗传改良提供了研究材料，是进行育种工作的物质基础[10-12]。早在19世纪初期，英国皇家植物园邱园等植物园就已经保存了部分樟树资源[13]。相比国外，国内樟树种质资源收集保存工作起步较晚。1998年底，中国林科院姚小华等人收集保存了我国樟树全自然分布区内14个省区47个种源，建立了我国首个樟树种质资源库[14]。此后福建农林大学、广东省林业科学院等单位开展了一系列的资源收集工作，但收集范围较小，多数仅覆盖省内资源，未能充分挖掘樟树材用和观赏价值。2008年起，江西省观赏植物遗传改良重点实验室团队按照造林、绿化需求对中国大陆樟树全自然分布区内樟树种质资源进行系统地收集，共收集保存15个省(市)76个种源，1 262个家系。2016年初在江西省景德镇建立了樟树种质资源库23.333 hm2。2020年获批江西省种质资源库，建立了较为完备的樟树资源库，为樟树的观赏性状遗传改良奠定了较好的基础。总体来看，相对于我国丰富的樟树种质资源而言，收集保存工作仍有较大空间。

2 新品种选育

彩叶树木色彩鲜艳，能补充常绿植物的不足，丰富园林环境色彩，具有很高的观赏价值。近年来，观赏樟树研究日渐增多，大量彩色樟树新品种被选育了出来。2008年以来获得国家植物新品种授权的观赏樟树新品种共8个。其中，宁波林特研究所王建军等人从自然变异的樟树实生苗中选育出金黄色叶、花和红色枝干新品种‘涌金’[15]。之后从涌金的自然杂交后代中选育出新品种‘御黄’‘霞光’。‘御黄’新叶呈鹅黄色，成熟叶呈黄色或浅黄色；花呈黄色；初生枝为红色，半木质化后为浅红色，木栓化后为黄色或棕色[16]。‘霞光’具有鲜红色新叶、金黄色花和红色枝干[17]。董义大等培育的樟树新品种‘焰火’幼叶春天鲜红、秋天紫红、树高可控、枝条伞头下垂、抗寒能力强，具有极高的观赏价值和适应性。江西省德兴市荣兴苗木有限责任公司周友平等培育的新品种‘盛赣’嫩枝紫红色，春、夏、秋3个季节修剪促萌的嫩叶均呈紫红色。新品种‘如玉’，嫩枝、嫩叶初期皮呈粉红色，叶芽红色至粉红色，之后粉红色褪去呈现乳黄色，直至绿色。江西省观赏植物遗传改良重点实验室团队从樟树实生苗中选育出了两个变异彩色樟树新品种‘赣彤1号’和‘赣彤2号’。‘赣彤1号’春季新叶橙色，夏季新生叶为黄绿色，成熟后转为浅绿色、绿色；初生枝浅粉红色，有密的白色斑点和紫色基环，半木质化后呈鲜红色[18]。‘赣彤2号’春季新叶橙红色，夏季新生叶为浅黄色，成熟后转浅绿色、绿色；春季初生枝粉红色且有稀疏白色斑点；夏季初生新枝黄色、有红色斑点且有紫色基环；枝条半木质化后呈鲜红色[19]。彩色樟树品种，初生枝、叶颜色以红色系为主、个别呈黄、紫色，色彩艳丽，观赏价值较高。可以看出，以彩化叶、茎、花、果实等为改良目标的彩色樟树新品种选育，为观赏樟树新品种选育提供了一个很好的方向。考虑到樟树的整体观赏特性，在注重樟树色彩特性的同时，也应当注重形态、气味、育性等方面的选择。

3 无性繁殖技术

扦插组培是彩叶木本植物无性快繁中最常用的手段。新品种选育出来以后，通过扦插组培可以将新品种快速规模化繁殖并推向市场。大部分彩叶木本植物都能用扦插来繁殖，一般采用枝插、叶插、根插等方式扦插。其中，枝插是扦插繁殖中应用最广的一种[20-21]。国内开展樟树扦插育苗研究可以追溯到 20 世纪 60 年代[22]，长期的研究表明，樟树扦插的生根率和成活率与母树年龄、枝龄、插条规格、插条处理、扦插季节、扦插基质、扦插方法等显著相关[23]。最好采集1—3 a生的幼树枝条，随着树龄增大，插穗的扦插成活率和生根率明显下降[24-25]。3—10 月均可以进行樟树扦插[26]。枝插时选择梢部的插条最好，平均成活率可达90%，是基部的2.25倍[27]。采用混合基质(蛭石:珍珠岩:河沙= 2:2:3)可以保证较高的生根率[28]。IBA、GGR和 NAA都能显著促进樟树不定根形成，其中IBA的效果最好。3 a生芳樟枝条，3 000 mg/L IBA速蘸处理(1 min)后扦插，生根率可达90%以上[29]。目前，樟树扦插的技术已较为成熟，江西省观赏植物遗传改良重点实验室对红杆樟的扦插试验表明，每年3—10月，利用2 a生枝条，3 000 mg/L IBA速蘸，以黄心土为基质，无纺袋扦插生根率在70%以上。

樟树组培快繁技术研究起步于20世纪80年代初，从摸索组织培养条件开始，逐步积累形成了较为系统的组织培养技术体系。1984年，孔运甫等对沉水樟茎尖进行组织培养，用SW培养基附加2.0 mg/L KT+0.5 mg/L IBA+2 mg/L 2.4-D处理沉水樟茎尖，能生长并形成芽，但没有获得生根苗[30]。连芳青等对樟树茎段进行离体培养和植株再生，发现MS+2,4-D+KT能有效促进腋芽萌动，MS+0.3 mg/L NAA+3.0 mg/L 6-BA适宜继代和增殖培养，减半的MS+1.0 mg/L-1.5 mg/L IBA诱导生根率达50%～79%[31]。叶润燕等以当年生樟树带芽茎段为外植体，诱导培养基为MS+1.00 mg/L 6-BA+(0.01～0.10 mg/L)NAA，继代培养基为MS+1.00 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA，丛生芽增殖培养基为MS+(0.50～1.00)mg/L 6-BA。生根培养基1/2MS+1.50 mg/L NAA，生根率可达90%[32]。彩色樟树新品种的研究中，何月秋等人针对彩色观赏樟树新品种‘涌金’筛选出的最佳诱导培养基、继代与增殖培养基和生根培养基分别为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.02 mg/L IBA、MS+3.0 mg/L 6-BA+0.05 mg/L IAA、1/2MS+0.05 mg/L IBA+0.03 mg/L NAA，生根培养30 d后，丛生芽生根率达87.6%，移栽成活率达90%[33]。此外，樟树体胚发生在大规模快速繁殖、基因工程遗传改良等方面显示了较大优势。关于樟树体胚发生的研究获得了较高的关注，但相关的技术体系仍不够成熟[34-35]，有待进一步研究完善。江西省观赏植物遗传改良重点实验室以当年生樟树嫩枝梢为外植体，接种到初始培养基MS中，经过10—20 d培养，腋芽萌动并长出新芽；将长出的小芽接种到改进的DCR培养基中培养20 d左右；待芽苗形成丛生芽后，将新芽分割成单株接种到增殖培养基中继代培养；将得到的不定芽置于壮苗培养基中培养10—20 d，生根培养基中培养10 d后置于70%遮荫的大棚中炼苗7—10 d，之后移栽至混合比为1：1：3的细河沙：泥炭土：黄心土基质中。该樟树组培体系的芽诱导率高达98%以上，增殖系数平均为4.8，褐化率小于3.2%、壮苗率(高3 cm以上)81%以上，组培苗移栽成活率达到87%以上。虽然樟树组培技术已经较为成熟，但由于基因型的差异，部分观赏樟树新品种所需的培养基类型、植物生长调节剂种类和浓度差别较大，需要进一步的试验研究去完善。

4 分子生物学研究

随着生物技术的进步，以分子标记辅助育种、转基因育种、体细胞培养和简化基因组测序技术等为核心的现代育种技术，有力改善了常规育种周期长、预见性差及选择效率低的缺点[36-37]。传统育种与分子育种技术的结合，极大地促进了观赏植物育种研究。樟树的分子生物学研究起步较晚，尤其是针对观赏樟树分子机理的研究报道非常少。观赏樟树分子生物学研究主要集中于2个方面：一是樟树育性的遗传改良研究；二是彩化樟树色素代谢的分子机理研究。樟树不育研究方面，华中农业大学杜丽等以农杆菌介导的遗传转化方法，成功将人工雄性不育基因导入樟树，获得了转基因植株[38]。虽然这项研究于2005年完成，但受樟树遗传转化体系效率等因素影响，至今未见应用报道。彩化樟树色素代谢分子机理研究方面，俞金健等利用转录组测序，并通过qRT-PCR术检测了樟树新品种‘涌金’15个叶绿素合成相关基因，发现叶绿素合成限速基因CcHEMA、CcCHLH、CcCHLI、CcHEMD与CcHEMF的表达量较低，叶绿素合成受阻，导致‘涌金’呈特殊的叶色[39]。江西省观赏植物遗传改良重点实验室以红杆樟‘赣彤1号’及其同一母本子代的树皮为材料，通过二代加三代转录组及small RNA测序，比较分析了2种樟树在花青素生物合成途径中的表达调控异同，并对重要的花青素苷合成结构基因及相关调控因子的表达进行了研究，为深入阐释樟树花青素苷生物合成机制奠定了基础。进一步的研究将针对显著上调的miRNA及MYB转录因子进行系统研究，鉴定和验证重要miRNA、MYB靶基因及花青素苷代谢途径结构基因的互作表达调控模式，揭示miRNA-MYB-结构基因在樟树花青素苷代谢途径中的分子调控机理，为观赏樟树新品种改良提供科学依据和理论基础。

5 研究展望

樟树作为一种优良的绿化树种，在城市园林绿化中应用广泛。研究人员针对观赏樟树开展了很多卓有成效的研究，初步建立较为完备的种质资源库，选育出了一批彩色樟树新品种，研发了较为成熟的无性繁殖技术，初步揭示了彩色樟树的分子机制，为观赏樟树遗传形状改良研究奠定了较为坚实的基础，有力拓展了观赏樟树的开发利用空间。但当前的研究还存在以下不足。

1)彩色樟树新品种具有较高的观赏价值，优势明显，但在应用中仍然存在绿素含量偏低导致生长较慢，无性繁殖相比传统绿化用樟树采用播种育苗成本偏高，新品种在适应性和抗性方面缺乏长周期的观测评价等问题。

2)尽管观赏樟树研究工作取得了一些进展，但制约观赏樟树应用的一个重要问题——大量结籽带来的环境卫生问题仍未能有效解决。针对樟树不育的研究中，以体胚发生为途径运用基因工程进行遗传改良的技术手段显示出了巨大优势，也取得了一定的成果，但始终未有成功应用案例的报道。

后续的研究中，建议重点关注以下几个方面。

1)加强种质资源的收集，尤其是特异性资源的收集保存，加大现有樟树种质资源的开发利用力度，尽早建立特异性状(彩化、无籽)观赏樟树育种群体。

2)彩色(叶、茎、花、果实)樟树相比绿色樟树更有冲击力，也更具观赏性，为观赏樟树遗传改良提供一个很好的研究方向。应考虑加强彩色樟树的良种培育、抗性性状改良以及低成本高效的无性繁殖技术研究。

3)生物技术的进步极大地促进了彩色木本植物的育种工作。分子生物学研究在揭示和阐明彩色樟树分子调控机制上显示出了巨大的优势，可考虑将分子育种与传统育种方法结合，进一步选育出抗性强、适应性好的彩色樟树品种。

4)樟树不育研究应在继续改进和完善现有技术手段的基础之上，考虑采用传统育种技术手段与基因工程技术相结合的方法进行研究。