全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 032256205
植物生长调节剂在植物体细胞胚发生中的应用
冯大领　孟祥书　王艳辉　刘　霞　李　明　赵　锦　白志英
(河北农业大学 ,河北 保定　071001)
摘 　要 :合理应用植物生长调节剂是成功诱导体细胞胚的决定因素 ,也是影响体细胞胚高频率发生的主
要因素。本文从生长素类、细胞分裂素类、赤霉素、脱落酸以及各类植物生长调节剂间组合使用等几个
方面综述了外源植物生长调节剂在体细胞胚发生中的应用进展 ,为植物体细胞胚的诱导提供了一定的
参考价值。
关键词 :体细胞胚发生 ;生长素 ;细胞分裂素 ;赤霉素 ;脱落酸
APPLICATION OF EXOGENOUS PLANT GROWTH REGULATOR IN PLANT SOMATIC EMBRYOGENESIS
FENG Da2ling 　MENG Xiang2shu 　WANG Yan2hui 　LIU Xia 　LI Ming 　ZHAO Jin 　BAI Zhi2ying
( Agricultural University of Hebei , Baoding , Hebei 　071001)
Abstract :Proper use of plant growth regulator is the determinate factor in the process of plant Somatic embryogenesis , mainly
effect the rate of embryogenesis. Regulators include growth hormone and growth hormone2like substances , Cytokinins and
cytokinin2like substances , gibberellin and abscisin etc. Not only the effect of individual but also various combination are
assumed succinctly. Recent achievements of embryogenesis about this issue are also summarized.
Key words :somatic embryogenesis ;growth hormone ; cytokinins ; gibberellin ; abscisin
收稿日期 :2006208229
基金项目 :河北农业大学校青年基金“爬山虎体细胞胚发生体系优化的研究”(200620)
作者简介 :冯大领 (1969 - ) ,女 ,河北雄县人 ,在读博士生 ,讲师 ,从事植物学教学与研究工作。Tel :031227528241 ,031227528240 ; E2mail : dalingfeng
@eyou. com ,shuqfeng @sina. com
　　自 Steward 和 Reinert[1 ] 发现从培养的胡萝卜
( Daucus carota)根细胞中产生出一种与胚相似的结构 ,
并观察到这种结构可以长成完整的植株以来 ,植物学
家对此进行了广泛的研究。据 1993 年统计 ,已有 210
种植物成功地诱导出了体细胞胚[2 ] ,并不断有新的植
物被诱导产生体细胞胚 ,可见在植物界 ,体细胞胚发生
是非常普遍的现象。体细胞胚胎发生是植物体细胞的
再生途径之一 ,对于建立植物的无性繁殖系和再生体
系、了解细胞分化和形态发生的机理、研究真核细胞中
基因的表达和调节控制等都有十分重要的意义。植物
细胞都具有发育成完整植株的潜在能力 ,但如何发挥
该潜在的能力与适宜的培养条件密切相关 ,探索高频
率诱导体细胞胚的条件成为当前植物生物技术的又一
热点。
植物体细胞胚的发生与基因型、外植体的生理状
态、培养基的种类、植物生长调节剂种类、培养条件等
多种因素有关。绝大多数的研究结果表明 ,合理应用
植物生长调节剂是成功诱导体细胞胚的决定因素之
一 ,也是影响体细胞胚高频率发生的主要因素[3 ] 。本
文即综述了植物生长调节剂在体细胞胚发生中的应
用。
1 　生长素类
一般认为 ,生长素类是诱导体细胞胚发生的关键
因素 ,也是诱导胚发生中研究最多的植物生长调节剂 ,
已经证明在不少植物中它是胚发生所必需的[4～6 ] 。生
长素类的种类很多 ,不同植物对不同生长素种类和浓
度会有不同的反应。常见的生长素类有 2 ,4 - D (2 ,4
- 二氯苯氧乙酸) 、NAA(萘乙酸) 、IAA(吲哚乙酸) 、IBA
652　 核 农 学 报　2007 ,21 (3) :256～260Journal of Nuclear Agricultural Sciences
(吲哚丁酸)等。
多数学者使用 2 ,42D 在不同的植物中诱导出了体
细胞胚 ,据统计 ,5717 %的植物体细胞胚诱导阶段均使
用 2 , 42D , 如番木瓜 ( Carica papaya ) 、葡萄 ( Vitis
vinifera) 、樱桃 ( Prunus pseudocerasus) 、桃 ( P. persica) 、板
栗 ( Castanea mollissima) 、芒果 ( Mangifera indica) [7 ] 、苜
蓿 ( Medicago sativa) [8 ] 、花生 ( Arachis hypogaea) [9 ,10] 、百
合 ( Lilium brownii) [11 ] 、辣椒 ( Capsicum chinense) [12 ] 、大豆
( Glycine max) [13 ,14] 、木薯 ( Manihot esculenta) [15 ] 、可可茶
( Camellia ptilophylla) [16 ] 、龙牙　木 ( Aralia elata) [17 ] 、伊
拉克蜜枣 ( Phoenix dactylifera ) [18 ] 、大叶茶 ( Camellia
sinensis var. assamica Kitamura) [19 ]等。但有的植物也使
用其他的生长素类 ,甚至效果更好。曲桂芹等在诱导
大豆体细胞胚发生时 ,在 MSB 基本培养基上附加
NAA10mgΠL ,也诱导出了体细胞胚 ,并在成熟培养基上
培养 ,提高了正常体细胞胚的萌发率 ,高达 90 %[20 ] 。
木薯嫩叶外植体在含有 2 ,42D 1～16mgΠL 或 NAA 40
mgΠL 的诱导培养基上都能直接诱导体细胞胚的发
生[15 ] 。在猕猴桃 ( Actinidia arguta)体细胞胚诱导中 ,2 ,
42D 的效果不如 NAA 与 IAA ,在樱桃、咖啡 ( Coffea
arabica 和 C. canephora)中无效 ,甚至阻碍油橄榄 ( Olea
Europaea) 体细胞胚发生[7 ] 。齐力旺等在华北落叶松
(Larix principis2rupprechtii) 胚性愈伤组织继代、增殖过
程中 ,以 015 mgΠL 的 NAA 代替 2 ,42D 后 ,有利于体细
胞胚的成熟和根发生[21 ] 。
在体细胞胚诱导过程中 ,不同植物对生长素浓度
的要求差别很大。大豆等作物就打破了常规使用生长
素的浓度 ,采用 10mgΠL 以上的大剂量生长素来诱导胚
性愈伤组织[22 ] 。王萍等以大豆未成熟子叶为外植体 ,
用高浓度生长素诱导东北地区主栽大豆的 18 个基因
型体细胞胚胎发生 ,诱导率为 0129 %～77162 %[13 ] 。
李海艳等在 MSB 培养基上附加 40 mgΠL 的 2 ,42D 和
6 %蔗糖来诱导大豆体细胞胚 ,其体细胞胚诱导率和诱
导效率最高[14 ] 。
在花生体细胞胚诱导过程中 ,李丽等认为较高浓
度的 2 ,42D 对体细胞胚再分化有利 ,其最适宜浓度为
15 mgΠL [10 ] ,而肖显华等研究发现 ,花生成熟胚胚叶在
MS 附加 20 mgΠL 2 ,42D 的培养基上诱导 20d 后 ,转移
至无生长调节剂培养基继续培养 ,可获高频体细胞胚
发生[9 ] 。龙牙百合 ( Lilium brownii F. E. Brown var.
viridulum Baker)体细胞胚发生与 2 ,42D 浓度及预培养
时间密切相关 ,随 2 ,42D 浓度 (110～410) mgΠL 增大 ,体
细胞胚发生率由 9174 %上升到 2815 %[11 ] 。
芦苇 ( Phragmites australis) 、黑麦 ( Secale cereale) 等
一些禾本科作物 ,对生长素的要求量很低。可可茶在
含 012 mgΠL 的 2 ,42D 培养基中 ,子叶外植体在培养 4
周内即能分化出胚状体 ,且分化频率较高[16 ] 。而云南
大叶茶细胞悬浮培养中体细胞胚分化需要一个较低浓
度 (0105 mgΠL) 2 ,42D 的诱导过程[19 ] 。
生长素 ,尤其是 2 ,42D 是广泛用于诱导植物体细
胞胚发生的生长调节剂 ,但在有些植物中却少有应用。
2 　细胞分裂素类
在很多研究中也都证明了细胞分裂素类在体细胞
胚发生中的作用 ,包括单独作用及其与生长素共同作
用。如核桃 ( Juglans regia) 体细胞胚发生的主要生长
调节剂是细胞分裂素类[23 ] 。可见 ,细胞分裂素也是体
细胞胚诱导中不可缺少的 ,它可促进一些植物胚性愈
伤组织形成 ,有助于体细胞胚的成熟。
许多裸子植物的研究表明 ,细胞分裂素类在其体
细胞胚发生中起着比生长素更重要的作用 ,如 Gupta
等在欧洲云杉 ( Picea abies) 、Hakman 等在白云杉 ( P.
glauca) 及黑云杉 ( P. mariana ) 、Durzan 等在花旗松
( Pscudatsuga menziesii) 的研究[24 ] 中都表明了这一点。
细胞分裂素类的种类很多 ,常用的有玉米素 ( ZT) 、噻
重氮苯基脲 ( TDZ) 、N62苄基腺嘌呤 (BA) 、激动素 —62
糠基氨基嘌呤 ( KT)等。
张宝红等用 ZT 添加到 MS 培养基中培养棉花
( Gossypium klotzschimum ) 无菌幼苗的子叶、伸长的胚
轴、胚根等 ,得到了胚性愈伤组织 ,胚性愈伤组织进一
步发育成胚状体 ,ZT 的适宜浓度为 310 或 510mgΠL ,可
见低浓度的 ZT有利于胚性愈伤组织的产生[25 ] 。
许多难再生植株的植物采用 TDZ 可成功地获得
体细胞胚及再生植株。但 TDZ 对植物体细胞胚发生
的作用因植物种类而异 ,甚至对同一种植物不同栽培
种的体细胞胚发生 ,有的是促进 ,有的是抑制作用[26 ] 。
TDZ对大多数植物的体细胞胚发生有促进作用 ,如烟
草 ( Nicotiana sylvestris 和 N . tabacum ) 、花生、天竺葵
( Pelargomiunh ortorum) 、鹰嘴豆 ( Cicer arietinum) 、印度
楝树 ( Azadirachta indica ) 、兰花 ( Cymbidium ensifolium
等) 、黄瓜 ( Cucumis sativus) 、大豆、粗皮桉 ( Eucalyptus
pellita)等 ,而且 TDZ 对体细胞胚的诱导率常高于其他
植物生长调节物质。TDZ对体细胞胚发生的促进作用
与浓度和处理时间有关[27 ] 。TDZ 也可以抑制某些植
物的体细胞胚发生。黄学林等研究发现 ,TDZ 可使松
软、无色的苜蓿胚性愈伤组织变绿变硬 ,使体细胞胚发
生能力丧失 ,同时也使愈伤组织乙烯生成率增加 4～5
752　3 期 植物生长调节剂在植物体细胞胚发生中的应用
倍 ,这表明 TDZ可能通过乙烯而影响愈伤组织胚性感
受态的表达[28 ] 。
BA 在体细胞胚发生中也有作用 ,单独使用也可诱
导出橡胶体细胞胚[29 ] 。袁巧平等在仅含 BA 的培养基
上诱导核桃幼胚的体细胞胚发生[30 ] 。但也有人认为 ,
BA 对幼胚的发育起阻碍作用 ,在含有 BA 的培养基
上 ,幼胚难以发生体细胞胚[31 ,32 ] 。
在大多数禾本科作物上 ,细胞分裂素对胚性愈伤
组织的产生没有明显作用 ,在水稻 ( Oryza sativa) 上适
当的 KT 促进胚性愈伤组织 ,在大麦上 ,BA 也可提高
胚性愈伤组织的频率[33 ] 。
细胞分裂素类对植物体细胞胚发生有的是促进作
用 ,有的是抑制作用。
3 　赤霉素类
赤霉素类 ( GA3 ) 相对于生长素和细胞分裂素在体
细胞胚发生中应用较少 ,但它在植物体细胞胚发生中
也起一定作用。吴蝴蝶等研究发现[29 ] , GA3 在橡胶体
细胞胚萌发成苗中起重要作用。浓度低的 GA3 比浓
度高的培养效果好。GA3 浓度较高的培养基可促进较
大的胚状体在短期内生长 ,但易于褐化 ,产生畸形胚 ,
影响成苗率。其用量在 015～1 mgΠL 较合适 ,不宜超
过 2 mgΠL。
张宝红等研究也发现 , GA3 含量高的培养基是造
成陆地棉畸形胚产生的重要因素[34 ] ,对植物体细胞胚
发生有不利影响。
4 　脱落酸
脱落酸 (ABA)也是诱导胚性愈伤组织中最常用的
激素之一。多数研究表明 ,ABA 是体细胞胚成熟的关
键因子 ,其作用主要是促进体细胞胚成熟 ,防止裂生多
胚现象 ,并与畸形胚的发生相关[35 ,36 ] 。
高述民等研究表明 ,ABA 和 PEG能促进胡萝卜体
细胞胚的成熟 ,在 MS 液体培养基中 (含蔗糖 30gΠL) 附
加 10μmolΠL 的 ABA 或 100gΠL 的 PEG6000 诱导体细胞
胚 ,能使胚成熟提早 7～10d ,而且能使子叶胚处于调
控状态[37 ] 。
在 ABA 浓度为 16 mgΠL 时 ,产生的华北落叶松体
细胞胚 ,能够再生良好植株 ,ABA 大于 20 mgΠL 时对体
细胞胚根的发育不利[38 ] 。
5 　植物生长调节剂的组合使用
511 　细胞分裂素和生长素类组合使用
在前期研究的基础上 ,经过近几年的进一步研究 ,
人们越来越重视细胞分裂素类和生长素类的配合使
用 ,特别是 KT与 2 ,42D 的配合使用 ,比如在苜蓿体细
胞胚诱导中 , KT 0125 mgΠL + 2 ,42D 210 mgΠL 或 BA
015mgΠL + 2 ,42D 210mgΠL 都可以诱导出体细胞胚[39 ] 。
孟庆玉等的研究结果表明 , 2 ,42D 0105～011 mgΠL、KT
011～012 mgΠL 时诱导效果最佳 ,有胚状体的发生。
IAA和 NAA 与 KT 的组合效果不如 2 ,42D[40 ] 。油茶
( Camellia oleifera)在 MS 附加 KT 110mgΠL 和 2 ,42D210
mgΠL 的培养基上诱导产生了体细胞胚[41 ] 。
其他细胞分裂素和生长素类也可以配合使用。如
花生实生苗幼叶接种于 MS + TDZ 012 mgΠL + NAA
014 mgΠL 诱导培养基上经诱导培养 ,继而转移到无生
长调节剂培养基 MS 上可获得不定芽和体细胞胚[42 ] 。
在含不同浓度和组合的 BA、KT、ZT、2 ,42D 及 NAA
的 MS 培养基上 ,每个组合处理的金花茶 ( Camellia
mitidissima)子叶外植体均有胚状体的发生 ,但以 BA +
NAA 组合的效果最好[43 ] 。
何道一等对棉花的研究发现 ,在细胞分裂素和生
长素的共同作用下 ,只有在含有 ZT的培养基上形成的
愈伤组织转至含有 ZT的分化培养基上 ,才能有体细胞
胚发生 ,其他生长调节剂都不能代替 ZT的作用[44 ] 。
在香榧 ( Torreya grandis) 体细胞胚诱导过程中 ,低
浓度的 BA 和 NAA 协同作用下效果最好[45 ] 。毛叶海
棠 ( Begonia cathayana) 胚状体的诱导需要适当浓度的
BA 和 IAA 相互配合[46 ] 。西洋梨 ( Pyrus communis) 无菌
苗幼叶在 NN69附加 TDZ 2 mgΠL 及 NAA011 mgΠL 时 ,体
细胞胚再生率最高。TDZ比 BA 效果好[47 ] 。还有其他
很多植物 ,如枸杞 ( Lycium chinense) 、一品红 ( Euphorbia
pulcherrima) 、黑核桃 ( Juglans nigia ) 、枣树 ( Zizyphus
jujuba) 、桑树 ( Morus alba ) 、爬 山 虎 ( Parthenocissus
tricuspidata)等 ,都通过细胞分裂素和生长素组合使用
产生了体细胞胚。
512 　生长素类、细胞分裂素类和赤霉素组合
黄俊潮等的研究发现 ,番木瓜无菌小苗幼根在附
加 NAA 110 mgΠL + KT 01 5 mgΠL + GA3 015 mgΠL 的改
良 MS 培养基上可诱导出大量具良好胚性潜能的愈伤
组织[48 ] 。
513 　生长素类与脱落酸组合
生长素类除了与细胞分裂素、赤霉素等组合使用
852 核　农　学　报 21 卷
外 ,还可以与脱落酸混合使用而产生体细胞胚。2 ,42D
与 ABA 组合在 MS 培养基上能够有效地诱导毛酸浆
( Physalis pubescens)产生高质量的球形胚状结构。经过
4 周的培养 ,在 210 mgΠL 2 ,42D 和 110 mgΠL ABA 组合
的情况下 ,球形胚状结构的诱导频率可达 9617 %[49 ] 。
6 　其他植物生长调节剂
外源多胺、乙烯、矮壮素 (CCC —22氯乙基三甲基氯
化铵) 、N2二甲基琥珀酰胺 (B9)等都有可能对体细胞胚
的发生产生一定的作用。
多胺类物质如亚精胺和精胺处理后 ,中粒种咖啡
的低敏感性基因型的体细胞胚发生数量减少 ,然而亚
精胺对具有高体细胞胚发生率的基因型无抑制作用。
这种负的效应在小粒种咖啡中也常常观察到。单独的
腐胺处理对胚胎形成无不利影响 ,但腐胺和高剂量的
亚精胺混合使用时则与基因型发生相互作用[50 ] 。
在胡萝卜体细胞胚发生过程中 ,抑制多胺生物合
成就抑制体细胞胚发生 ,促进多胺生物合成便促进体
细胞胚发生。乙烯抑制体细胞胚发生 ,但能促进体细
胞胚的成熟[51 ] 。
以上综述了植物生长调节剂在体细胞胚发生中的
作用。当然 ,植物体细胞胚发生受细胞内外多种因子
调控 ,需要植物生长调节剂和其他条件共同作用 ,如植
物的基因型及其生理状态、光质、碳源、培养方式、以及
培养基中不同离子的浓度等。但这些因素诱导植物体
细胞胚发生的作用程度不尽相同 ,而且多数植物只有
各种因素配合使用时才能快速高效地诱导出体细胞
胚。
总之 ,植物体细胞胚的发生机制非常复杂 ,植物生
长调节物质对细胞分化、发育和形态建成起着关键作
用。大量研究表明 ,在激素的作用过程中 ,Ca2 + 信号系
统可能是重要的介导者之一。Ca2 + 和 CaM 在植物合
子胚和体细胞胚发生中都具有重要作用 ,其作用机理
可能是植物激素通过 Ca2 + 第二信号系统直接或间接
地调控基因表达而实现的[52 ] 。
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