全 文 ：分子植物育种，2016年，第 14卷，第 1期，第 223-227页
Molecular Plant Breeding, 2016, Vol.14, No.1, 223-227
评述与展望
Review and Progress
薏苡组织培养技术的研究进展
王健 1,2 罗凯 1 杨成龙 1* 蒙秋伊 1
1贵州省亚热带作物研究所,兴义, 562400; 2贵州大学农学院,贵阳, 550025
*通讯作者, yangchenglong208@163.com
摘 要 薏苡作为传统的食、药兼用型作物，发展前景十分广阔，并形成了具特色优势产业。本综述根据已发
表薏苡组织培养中外植体选择、消毒方法与消毒时间、植物生长调节剂、环境条件等方面内容，阐述薏苡组织
培养技术研究进展，为建立薏苡再生体系及其脱毒快繁与新品种培育奠定基础。
关键词 薏苡,组织培养,研究进展
Research Progress on Tissue Culture Technology of The Coix (Coix
lacryma-jobi L.)
Wang Jian 1,2 Luo Kai 1 Yang Chenglong 1* Meng Qiuyi 1
1 Guizhou Institute of Subtropical Crop, Xingyi, 562400; 2 Agriculture College of Guizhou University, Guiyang, 550025
* Corresponding author, yangchenglong208@163.com
DOI: 10.13271/j.mpb.014.000223
Abstract The coix (Coix lacryma-jobi L.) as a traditional crop which with functions of food and medicine. It
has a very broadly prospects for development, and formed a special advantage industries. According to published
Coix tissue contents of explants selection, disinfection methods and disinfection time, plant growth regulators,
environmental conditions, the review describes the research progress on coix tissue culture technology. In order to
laying a foundation of virus propagation and cultivation of new varieties with establishing coix regeneration system.
Keywords Coix, Tissue culture, Research progress
基金项目：本研究由贵州省薏苡工程技术研究中心(黔科合农 GC[2012]4001)、贵州省农业科学院项目(黔农科合创新基金 2012011)
和贵州省科学技术基金(黔科合 LH[2014]7709、LH[2014]7692)共同资助
薏苡为禾本科薏苡属(Coix. L.)作物，其籽实(俗
称薏米)营养丰富，可作食用和药用，全属共有 10种，
目前我国共报道该属有 1种 1变种，即川谷和薏苡
(高微微等, 2006)。当前，薏苡产业的发展主要存在的
问题有品种单一、病害严重、产量低等，严重制约其
发展。解决以上存在问题一般在粮食作物中常用做
法就是通过在它的农艺性状中导入优良基因使其性
状得到有效改良，但遗传转化的成功需要高效再生
体系的建立，而植物组织培养是遗传转化中一个基
础而重要的环节，因此，建立高效再生遗传转化体系
需借助植物组织培养技术手段来完成。
植株组织培养技术指植株在无菌条件下，将其
组织、细胞、胚胎、原生质体等一系列为外植体在人
工配制的培养基上进行诱导培养，当给予的培养条
件适宜时，诱发愈伤组织、潜伏芽等产生，并形成完
整的植株的过程(郝玉华, 2008)。该技术起源于 1902
年，是由德国植物学家 Haberlandt (1969)提出“植物
细胞具有全能性”的理论作为基础，该理论的提出为
植物组织培养技术发展提供了广阔的前景，其后被
广泛应用在花卉、农作物、果木、种质资源保存等多
领域。植物组织培养技术是目前植物快繁中的最有
效的途径之一，具有繁殖周期短、繁殖系数高，便于
大规模生产，该过程具有低生产成本的优势，在重要
粮食作物中也被成熟应用，并培育出一大批新品种。
组织培养及再生研究在玉米上的应用就是为了能够
高频率地将外植体诱导出愈伤组织，加速体细胞再
生，促进玉米外源基因转化(陈莉等, 2006)。因此将该
项技术成功地应用于薏苡种质资源的保存、遗传转
化体系建立以及脱毒组培苗生产等方面都应该具有
重要的意义。近年在薏苡上主要开展了愈伤组织诱
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
导与再分化、花药组培养方面的工作。为此，本文就
近年关于薏苡组织培养方面工作进行综述，旨在为
薏苡组织培养工作的开展提供参考。
1外植体的取材及预处理
目前，薏苡组织培养中取用的外植体类型有花
药、叶片、种子胚轴、嫩茎、气生根(李民伟, 1981;周
晓丽等, 1991;贾敬芬和林红, 1995;梁玉勇等, 2012)
等，在玉米、小麦等作物上最常用的外植体为幼胚，
因幼胚更适于愈伤组织的诱导，且再生能力相对较
高，适于进行遗传转化的研究(栗聪, 2014;刘萍, 2014)。
在薏苡组培中常用的外植体也是幼胚，因种子易消
毒且较易长出幼胚，其分化形成愈伤组织时间短、质
量好等优势在薏苡组织培养中被广泛使用。
薏苡外植体消毒处理常用试剂为升汞、次氯酸
钠等，以薏苡种子为外植体时，常用的处理方法为
75%酒精浸泡 1 min，无菌水冲洗 2~3次，加入 0.1%
升汞浸泡 15 min，用无菌水冲洗 3~5次；若加入消毒
试剂为 10%次氯酸钠则需处理时间为 20 min。梁玉
勇等(2012)研究发现用 10%次氯酸钠浸泡处理 20 min
的产生消毒效果同 0.1%升汞浸泡 15 min的处理效
果一致，次氯酸钠可替代升汞作为薏苡外植体新型
消毒试剂使用，薏苡外植体消毒处理过程中以升汞
效果较好，但是存在的弊端是对外植体的伤害较大，
处理不当会直接造成薏苡外植体死亡；若薏苡外植
体为茎尖、叶片时选用 10%次氯酸钠消毒替代即可。
2植物生长调节剂
植物调节剂即人工合成的对植物的生长发育有
调节作用的化学物质和从生物中提取的天然植物激
素。在植物组织培养过程中植物生长调节剂与添加
物的选择尤为关键，其中植物生长素与细胞分裂素
配比决定着诱导愈伤组织分化与植株再生。在诱导
薏苡愈伤组织分化过程中最常用的生长调节剂种类
有 2,4-D、6-BA，诱导薏苡花药分化的常用激素种类
有 2,4-D、IAA、KT，可见，薏苡组织培养过程中不同
培养目的需通过不同的激素种类配比来完成。
2.1薏苡愈伤组织的诱导
植物调节剂种类的选用与其浓度配比是诱导薏
苡愈伤组织与分化的主要影响因素，贾敬芬和林红
(1995)研究指出在含有 2 mg/L 2,4-D与一定浓度的
水解酪蛋白可促进薏苡愈伤组织分化；梁玉勇等
(2012)对薏苡愈伤组织诱导与分化研究指出促其愈
伤组织分化最佳培养基为：MS+2,4-D 0.4 mg/L+KT
1.5 mg/L+NAA 0.8 mg/L；笔者对薏苡愈伤诱导正交
试验时发现在含有 2,4-D的培养基中加入一定量的
6-BA能进一步促进愈伤组织的诱导，这与杨茹等
(2008)关于黑麦草研究结果相似，同时还发现随着
6-BA质量浓度的升高，愈伤组织的诱导率反而下
降，浓度越高抑制作用越显著。
薏苡的愈伤组织诱导过程相对简单，采用高浓
度的生长素与低浓度的细胞分裂素即可得到理想的
诱导结果，主要促薏苡愈伤分化的关键生长调节剂
为 2,4-D。笔者在对薏苡愈伤诱导发现用幼胚作外植
体诱导的愈伤组织色泽较好、继代效果佳；而选用其
根作外植体诱导愈伤组织时形成的组织松软、暗黄，
继代效果较差；前者较易再分化形成植株，而后者不
易形成，这可能是培养基中植物生长调节剂浓度配
比差异造成的，不同部位的外植体都对应着其分化
的最佳培养基，该假设需对培养基配方作进一步筛
选并用相关试验数据来证明。
2.2薏苡愈伤组织分化与再生
植物组织培养中愈伤组织的分化与再生是建立
再生体系的重要步骤之一，是实现植物由细胞到植株
的过程，这需要调整植物生长调节剂的种类与浓度配
比来完成。梁玉勇等(2012)对薏苡愈伤组织诱导与分
化研究确定诱导愈伤组织分化的最优培养基为：MS＋
2,4-D 0.4 mg/L＋KT 1.5 mg/L＋NAA 0.8 mg/L，最优成
苗培养基组合为：MS＋2,4-D 0.4 mg/L＋KT 1.5 mg/L＋
NAA 1.0 mg/L，查阅国内外文献只有该文章报道了
薏苡从愈伤组织到优化成苗的培养基配方（薏苡花药
组织培养除外）。
如上所述，薏苡从愈伤组织形成到再分化并形
成完整植株过程较为复杂，愈伤组织分化存在转化
率低下，仅形成的单株很难形成丛生苗等问题，这可
能是薏苡组织培养技术一直待滞不前的主要原因。
梁玉勇等(2012)关于薏苡愈伤组织分化文章中阐述
采用MS＋2,4-D 0.4 mg/L＋KT 1.5 mg/L＋NAA 1.0 mg/L
培养基可形成苗，笔者采用该培养基配方并未成功
诱导分化形成再生苗，但采用新的培养基配方得到
的薏苡愈伤组织转化成苗的转化率并不高，有待修
改实验方案中(新的试验结果数据待完善后发表)。
2.3薏苡花药组织培养
随着植物组织和细胞培养技术迅速发展，薏苡
花药离体培养逐渐被育种工作者青睐，花药培养主
224
薏苡组织培养技术的研究进展
Research Progress on Tissue Culture Technology of The Coix (Coix lacryma-jobi L.)
要目的是经单倍体加倍后可形成纯系，缩短纯系的
育种周期，而且选择效率高，为作物杂交育种开辟了
一条新路径。薏苡花药培养对其培养基类型与植物
调节剂种类、浓度配比有着严格要求，直接影响培养
结果成功与否，在花药离体培养中，激素的种类和不
同的配比浓度不仅对花粉的发育类型有影响，而且
还对单倍体花药和二倍体体细胞的生长增殖有直接
影响(王延玲等, 2006)。
李民伟(1981)对薏苡花药离体培养研究表明，薏
苡花药最适合在 H培养基上生长，并发现MS培养
基中高浓度的 NH4+对薏苡花粉形成愈伤组织有明显
抑制作用；诱导花药愈伤组织最佳培养基为：H+
2,4-D 2 mg/L+6-BA 2 mg/L，促薏苡花药愈伤组织分
化成苗的培养为：H+IAA 1.0 mg/L+6-BA 2 mg/L；对
得到的薏苡单株进行倍性检测，发现得到再生植株
为单倍体植株。王敬驹等(1984)对薏苡花粉孢子体诱
导研究得出，采用N6+2,4-D2mg/L与N6+IAA0.5mg/L+
KT 2 mg/L两种不同激素的培养基形成的花粉诱导
物无明显差异，其中薏苡花粉在含有 3%~6%蔗糖浓度
范围内得到最佳诱导效果；诱导薏苡花粉培养过程
中形成诱导物有愈伤组织和胚状体两种形态，其中
愈伤组培的成苗率高于胚状体，但愈伤组织形成的
植株中含单倍体、二倍体、单倍体和二倍体的混倍体
三种形态，表现出混倍现象，而胚状体形成的植株则
表现较为稳定的单倍体，但胚状体成苗率较低，它们
多数分化不完整或完全丧失成苗能力，这可能和畸
形胚状体的大量存在有关。这些研究表明薏苡花药
培养可以获得单倍体植株，但会出现混倍现象，这可
能要调整植物调节剂的种类、浓度配比与添加物含
量，筛选出合适的培养基解决薏苡花药培养过程出
现的混倍现象。
3环境条件
光照和温度是薏苡组织培养过程中的主要因
素，薏苡愈伤组织诱导、再分化以及花药离体培养所
需的温度和光照条件存在一定的差异；薏苡的愈伤组
织培养温度条件为(25±3)℃，李民伟(1981)在对薏苡花
药离体培养时确定花药的离体培养条件为 20℃~25℃，
光照强度为 1 000 Lx；薏苡组织培养过程中光照条
件的选择为培养前期为暗培养，后期给予一定的光
照，光照强度不宜太强(500~800 Lx即可)；薏苡愈伤
再分化培养条件为(25±3)℃，光照强度 1 200~3 000 Lx，
该条件能促薏苡愈伤组织转化为植株。即薏苡愈伤
组织培养应以暗培养为主，适当给予光照；而薏苡愈
伤组织再分化与花药离体培养需要光照。
4讨论
在粮食作物组织培养过程中对其愈伤组织的诱
导尤为关键，通过愈伤组织手段可对粮食作物的农
艺性状作遗传改良，如将愈伤组织经辐射诱变处理
后产生新的植株，因此这就是组织培养被作为一种
育种手段使用的主要原因。而在薏苡愈伤诱导过程
中，随着继代培养次数增加，薏苡愈伤组织再生能力
衰退，这在水稻、甘蔗等(袁云香和张莹, 2010;陈璋和
朱秀英, 1993;梁省东和鲁文华, 1982) 作物上均发现
类似的衰退现象。可见，薏苡愈伤组织再生衰退现象
是薏苡组培中亟需解决的问题之一，但是目前还未
对其衰退的原因作较为深入的研究，今后需加强该
项研究工作的开展。
薏苡通过愈伤组织再分化到形成植株过程较为
复杂，笔者对薏苡转化体系研究过程中发现愈伤组织
分化存在转化率低下，仅能形成单株很难形成丛生苗
等问题，同时近年相关文献报道甚少。这些问题可能
是薏苡组织培养技术一直待滞不前的主要原因。
近年，关于薏苡花药培养文献较少，从李民伟等
(1981)报道薏苡花药培养以及王敬驹等(1984)关于薏
苡花粉孢子体诱导研究报道以来三十多年来未有关
于薏苡花药培养的最新研究进展，两位作者均从花
药愈伤组培中诱导分化出单倍体植株，但王敬驹等
(1984)在其研究中发现了薏苡花药形成的植株中有
混倍现象出现，筛选单倍体困难，无法形成纯系植
株，但形成胚状体可以有效解决薏苡单株出现的混
倍现象，因此应筛选出促进薏苡诱导离体花药直接
向胚状体转化的最佳培养基，得到纯系植株，这是今
后在薏苡花药离体培养过程中需要解决的首要问
题，以期为薏苡育种事业开辟一条新路径。
5展望
组织培养技术是最重要、最实用的农业高新技
术之一，它既是农业可持续发展的基础，又被最广
泛、最实际地应用于生物技术中，在农业的发展史上
具有重要的意义——被誉为“第四次绿色革命”，近
年来，由于人口的日益增长、农业资源的加速减少、
环境的不断污染等重大问题，使经济和社会的发展
面临着前所未有的困难，而组织培养技术在解决这
些困难的过程中占据着极其重要的战略地位(王延玲
等, 2006)。我国关于薏苡组织培养技术的研究报道较
少，主要原因是薏苡产量低，种植与推广力度不大，
225
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
产业发展潜力未被重视，在粮食作物的地位被忽略
导致薏苡种植边缘化；同时有关薏苡的研究都主要
集中在高产优质新品系选育上，基础性研究相对较
薄弱，尤其关于薏苡组织培养技术研究甚少，结论中
所阐述的问题为薏苡组织培养技术停滞发展的主要
因素，应加大薏苡组培技术的科研力度。
随着科学技术的迅猛发展，组织培养技术在薏
苡种质资源的保存、薏苡转基因体系的建立以及薏
苡脱毒组培苗的生产应用上应该日趋完善。开展薏
苡愈伤组织诱变工作，建立高效再生遗传转化体系，
此举的建立一定能创造出更多有价值的优良变异基
因，并有望培育出一批优良薏苡新品种促薏苡产业
健康可持续的发展。
作者贡献
王健负责本研究进展的资料收集、整理，论文
撰写与修改；杨成龙负责该文章的修改以及国内外
论文资料收集；罗凯和蒙秋伊主要负责资料收集以
及参与薏苡组织培养实验操作等各项工作以及研
究评论的主要构思者；全体作者都阅读并同意最终
的文本。
致谢
本研究由新贵州省薏苡工程技术研究中心黔科
合农(GC[2012]4001)、贵州省科学技术基金(黔科合
LH[2014]7709、LH[2014]7692)项目共同资助。作者感
谢贵州农业科学院生物技术研究所邓仁菊女士在本
实验过程中的帮助，感谢贵州大学农学院吴小毛教
授对本文悉心修改与提出的宝贵意见。
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薏苡组织培养技术的研究进展
Research Progress on Tissue Culture Technology of The Coix (Coix lacryma-jobi L.)
《基因组学与应用生物学》征订启事
《基因组学与应用生物学》是由广西大学主管和主办，公开发行的月刊科学期刊。《基因组学与应用生物
学》主要刊登现代生物技术的前沿学科和基础学科如基因组学、分子细胞遗传学、生化与分子生物学和应用
生物学等相关的原始研究成果。刊登植物、动物及微生物领域的生物在组织、器官、细胞、染色体、蛋白质、基
因、酶和发酵工程等不同水平上的现代生物技术等基础与应用基础研究的成果。本刊按国际标准编排，题目
摘要、图表和引用文献等均实行中英文对照。
《基因组学与应用生物学》，前身是原《广西农业大学学报》，创刊于 1982年。《基因组学与应用生物学》
(原名《广西农业生物科学》)入编了 2011-2014年版北大图书馆《中文核心期刊要目总览》核心期刊，是中国
科学引文数据“中国期刊方阵”，先后被国际知名检索系统——英国国际农业与生物科学研究中心(CABI)、
美国《化学文摘》(CA: JYYSAZ)、美国《剑桥科学文摘:自然科学》(CSA:NS)、英国《动物学记录》(ZR)和俄罗斯
《文摘杂志》(AJ)等收录。
《基因组学与应用生物学》(Genomics and Applied Biology)，ISSN1674-568X，CN45-1369/Q，邮发代号：
48-213；月刊，每月25日出版，国内定价：￥40.00/期，￥480.00/年；国际定价：$40.00/期，$480.00/年。
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