全 文 ：植物生理学通讯 第 40 卷 第 3期，2004 年 6 月 293
影响体胚发生途径香蕉(Musa spp., AAB Group)植株再生的因素
徐春香1, * Bart PANIS2 Hannelore STROSSE2 Rony SWENNEN2 李华平1,** 肖火根1 范怀忠1
1华南农业大学植物病毒研究室, 广州 510642; 2比利时荷语鲁汶大学热带作物改良实验室, 比利时鲁汶 B-3001
提要 香蕉品种‘Agbagaba’和‘Orishele’的胚性细胞悬浮系(ECS)在液体培养基中分别预培养 1 和 2 周后，将其接种
在 RD1 和 M3 培养基上，于光照或黑暗条件下进行体胚的再生。从沉积细胞体积(SCV) 为 1 mL(1 mL SCV)的 ECS 获得
的再生体胚数量因预培养时间、再生培养基的种类及培养条件的不同而异。植株的再生率及从 1 mL SCV 的 ECS 获得
的再生植株数量也受上述体胚再生条件的间接影响。
关键词 香蕉 (Musa spp., AAB Group); 体胚发生; 体胚再生条件; 植株再生
Factors Affecting Banana (Musa spp., AAB Group) Plant Regeneration via Em-
bryogenesis
XU Chun-Xiang1,*, Bart PANIS 2, Hannelore STROSSE 2, Rony SWENNEN 2 , LI Hua-Ping1,**, XIAO Huo-Gen1, FAN Huai-
Zhong1
1Laboratory of Plant Virology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642; 2Laboratory of Tropical Crop
Improvement, Catholic University of Leuven, B-3001 Heverlee, Belgium
Abstract Embryogenic cell suspensions(ECSs) of ‘Agbagaba’ and ‘Orishele’ (Musa spp., AAB Group) were
used to regenerate embryos after 1-week and 2-week pre-culture in liquid medium respectively. The ECSs were
inoculated on regeneration medium RD1 or M3 and incubated under light or in dark. The amount of regenerable
somatic embryos that could be regenerated from per milliliter settled cell volume (SCV) of ECS depended on
pre-culture time in liquid media, the types of regeneration media and incubation conditions. Plant regeneration
frequency from the somatic embryos and plantlets could be regenerated from 1 mL SCV of ECS were indirectly
affected with those conditions for the regeneration of somatic embryos mentioned above.
Key words bananas (Musa spp., AAB Group); somatic embryogenesis; conditions for the regeneration of
somatic embryos; regeneration of plantlets
收稿 2003-07-18 修定 　 2003-12-24
资助　 国家自然科学基金(39870434)、广东省自然科学基金
(990714)、广东省科技攻关(C20209)。
* 现在华南农业大学园艺学院热带亚热带果树研究室工
作(E-mail:chunxiangxu@tom.com，Tel:020-85280231)。
* * 通讯作者(E-mail: huaping@scau.edu.cn, Tel: 020-
85281107)。
香蕉(Musa spp.)的主要栽培品种均为3倍体，
不能通过传统的杂交育种方式进行育种，因而采
用基因工程技术培育品质好、抗性强的优良新品
种 似 已 成 为 必 要 。 香 蕉 胚 性 细 胞 悬 浮 系
(embryogenic cell suspension, ECS)的建立及植株
再生技术是实现香蕉基因转移的基础[1]。由于香
蕉是一种胚性愈伤组织诱导率非常低的作物[2]，
植株的再生率也不高[3~ 6 ]，且不同基因组类型
和品种间差异极其明显[2,3]，因此近 20 年来，
通过体胚发生途径获得再生植株的品种仍屈指
可数[3~6]。本文探讨两个 Musa AAB 组的香蕉
品种通过体胚发生途径获得再生植株的全过
程，以及体胚再生之前 E C S 在液体培养基中
的预培养时间、再生培养基的种类及培养条
件等因素对体胚与植株再生的影响，以期为
提高植株再生率参考。
材料与方法
香蕉品种‘Agbagaba’(Musa spp., AAB
Group)和‘Orishele’(Musa spp., AAB Group)的
胚性细胞悬浮系(ECS)，分别保存在 M2[5]和 ZZ[4]
液体培养基中。ECS 的建立过程参见文献 7。
体胚再生之前将ECS 的起始接种浓度调整至
沉积细胞体积(settled cell volume，SCV)为1.5%，
悬浮液总体积为 60 mL。在液体培养基中分别预
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培养 1 和 2 周后，测量沉积细胞的总体积，计算
SCV 的增长率。然后吸取 0.5 mL 具有 10% SCV
的 ECS，测量沉积细胞的质量后，分别培养于含
有 RD1[4]和 M3[5]培养基的培养皿中，在光照或持
续黑暗中进行体胚的再生。悬浮系中的胚性细胞
在接种至再生培养基 8 周后，测量再生材料的总
质量，从中取样测量质量后在解剖镜下计算样品
中再生体胚的数量，以获得单位质量再生材料中
的体胚数量及从单位体积的沉积细胞所获得的再生
体胚数量。另取样测量质量后转至含有 RD2[4]培
养基的试管中光照下培养，以促进体胚的进一步
成熟与萌发。培养温度均为(26±2)℃，光照培养
时光照度为4 500 lx，每天光照16 h。
再生材料在 RD2 培养基上培养 4 周后，取样
转入含有 REG[4]培养基的试管中，再经 4 周的培
养后转入含有MS[8]培养基的试管中进行生根和长
芽，统计再生植株的数量并计算植株的再生率。
植株再生率 =(从 1 mL SCV 的 ECS 再生所获得的
体胚数 /再生植株数)×100%。培养条件同上述光
照培养。
样品用2.5% (W/V)的戊二醛溶液(0.2 mol.L-1的
磷酸缓冲液，pH 7.2，含 1%咖啡因)固定24 h以
上。用梯度浓度的酒精进行脱水后置于包埋溶液
中48 h以上，然后用树脂(Technovit 7100，德
国)进行包埋。用切片机将材料切成 5 mm 厚的薄
片，切片经干燥后用席夫试剂(periodic acid
Schiffregent，PAS)和苏木精进行染色。
结果与讨论
1 SCV及其增长率
‘Agbagaba’的 ECS 在 M2 液体培养基中分
别预培养1和 2周后，其SCV从原来的0.9 mL增
至 2.2 和 2.7 mL，SCV 的周增长率为 244.44%，
2 周增长率为 300.00%，第 2 周期间的增长率为
122.73%。这表明经 1 周的培养后该品种 ECS 基
本达到静止生长期，如果适当缩短其继代间隔
期，有可能可以增加其繁殖的速度。‘Orishele’
的ECS在ZZ液体培养基中分别预培养1和2周后，
其SCV从原来的0.9 mL增至2.0 和 3.5 mL，SCV
的周增长率为 222.22%，2 周增长率为 388.89%，
第 2 周期间的增长率为 175%。这表明第 2 周期
间，该品种 E C S 仍增殖较快，还没有达到静止
生长阶段。
两个品种ECS的 SCV周增长率均远高于Côte
等[5]在Musa cv. Grande Naine上所获得的20%~50%
的月增长率。我们推测，SCV 的增长率除了与品
种有关外，还可能与 ECS 的质量密切相关，ECS
中胚性成分所占的比例越大，其细胞的分裂与增
殖能力就越强，S C V 的增长率就越高。
2 体胚的再生
两个品种的 ECS 接种至再生培养基 RD1 上
后，直径小于50 mm 的胚性细胞团很容易变褐直
至变黑死去；直径约为50~800 mm 的胚性细胞团
则不断增殖，所形成的胚性愈伤组织颗粒较细
小，并有不同程度的褐化现象。再生体胚在接种
约5周后开始出现在愈伤组织的表面，经3周的继
续培养后体胚仍然较小，其中较大的直径也只有
1 mm 左右(图 1)，绝大多数再生体胚需借助解剖
镜的帮助才能被观察到。组织学切片显示，两个
品种的多数再生体胚尚处在不同阶段的体细胞原胚
或球形胚阶段( 图 2 ) 。随着培养时间的延长，
‘Orishele’再生材料的褐化现象有逐渐加重的趋
势，培养时间超过 4 个月后，所有再生材料全部
变褐死去。
当以M3 为体胚再生培养基时，‘Agbagaba’
ECS中的胚性细胞(团)无论是光照还是黑暗条件下
培养，接种 2 周后即已基本上变成褐色，最终变
黑死去，经 8 周培养后仅能获得少量分生小球体
图1 RD1 培养基上获得的‘Agbagaba’的再生材料
Fig.1 Regenerable material of ‘Agbagaba’obtained
on RD1 regeneration medium
图2 在RD1体胚再生培养基上培养8周的再生材料切片
Fig.2 Section of regenerable material cultured on RD1
regeneration medium for 8 weeks
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(图 3)和极个别的再生体胚。‘Orishele’的体胚
再生过程则与以 R D 1 为再生培养基时的基本相
似，但再生材料的褐化程度比以 RD1 为再生培养
基时的略重。
两个品种的ECS在液体培养基中预培养1或2
周，在光照或黑暗条件下培养，其体胚再生过程
基本相似。
3 再生体胚数与体胚再生条件的关系
从 1 mL SCV 的 ECS 所获得的再生体胚数因
品种、在液体中预培养时间、再生培养基的种类
及培养条件不同而有所不同。从‘Orishele’8
个处理所获得的再生体胚数均处在105 mL-1 SCV，
其中处理 3 所获得的再生体胚数量最多，显著高
于处理7和8的(表1)。从 1 mL SCV‘Agbagaba’
的 ECS 所获得的再生体胚数相对较少，获得再生
体胚数最多的是处理6，其他7个处理的都低于105
mL-1 SCV；培养在 M3 体胚再生培养基上的 ECS，
除从处理8获得了少量再生体胚外，其他3个处理
每个培养皿仅获得少量几个分生小球体(表1、图3)。
4 体胚萌发与植株再生
两个品种在从体胚发育成植株的过程中所表
现的特征有所不同：从体胚再生培养基 RD1 上
获得的‘Agbag a b a’再生材料在转至 RD2 培
养基 4 周后，多数再生体胚萌发但仍呈乳白色，
少数再生体胚萌发后已长出绿色的叶鞘，此外
还可观察到大量黄白至黄褐色的球形结构及少量
膨大变绿的球形结构；转入 REG 培养基 4 周后，
多数乳白色的已萌发体胚生长出绿色的叶鞘，
原来的绿色叶鞘则进一步伸长。从体胚再生培
养基(RD1 和 M3)上获得的‘Orishele’再生材
料，经 RD2 培养基培养 4 周后，少量再生体胚
已萌出绿色的叶鞘或膨大变绿，还有部分体胚
尚未萌发并且仍呈透明状，此外还获得许多大
小不等的褐色颗粒及褐死的愈伤组织；转入
REG 培养基 4 周后，部分原已带有绿色叶鞘的
无根小苗发育成完整的植株 (图4)，尚未萌发的
体胚进一步萌发。
已获得绿色叶鞘的无根小苗转入MS培养基后
约半个月即开始生根，并最终发育成完整的植
株。尚未长出绿色叶鞘的已萌发体胚在 MS 培养
基上先诱导产生叶鞘，然后再产生根。
5 植株再生率及再生植株数与体胚再生条件的关系
两个品种的植株再生率及从1 mL SVC的 ECS
所获得的再生植株数也受到上述体胚再生条件的间
接影响。‘Orishele’8个处理的植株再生率因体
胚再生条件的不同而不同(5.94%~15.54%)，其中
处理 5 的植株再生率最高，处理 1 和 2 的居于其
次，但从 1 mL SCV 的 ECS 所获得的再生植株数
则是处理 1 与 2 的较高。与从 1 mL SCV 的 ECS
表1 体胚再生条件对再生体胚数的影响
Table 1 Effects of somatic embryo regeneration conditions
on the amount of regenerable somatic embryos

处理 液体培养基中 再生 培养
再生体胚数/×105个. mL-1(SCV)
编号 预培养时间/周 培养基 条件 ‘Agbagaba’ ‘Orishele’
1 1 R D 1 光照 0.32b 4.55ab
2 1 R D 1 黑暗 0.83ab 5.52ab
3 1 M 3 光照 0d 7.11a
4 1 M 3 黑暗 0d 4.95ab
5 2 R D 1 光照 0.11c 4.56ab
6 2 R D 1 黑暗 1.61a 5.10ab
7 2 M 3 光照 0d 2.51b
8 2 M 3 黑暗 0.03cd 2.98b
表中的数据为3次重复的平均值。表中同列数据后相同字母
者表示经方差分析(DMRT 法)在 0.05 水平无显著差异。
图3 M3培养基上获得的‘Agbagaba’ 的再生材料
Fig.3 Regenerable material of ‘Agbagaba’obtained on
M3 regeneration medium
图4 再生香蕉植株
Fig.4 Regenerable banana plantlets
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所获得的再生体胚数一样，‘Agbagaba’的植株
再生率及从1 mL SCV 的 ECS 所获得的再生植株
数都是处理6的最高(表 2)。
以上结果表明，从 1 mL SCV 的 ECS 所获得
的再生体胚数、植株数及植株再生率，受再生之
前 ECS 在液体培养基中的预培养时间、再生培养
基的种类及培养条件等因素的影响。例如，从 1
mL SCV ‘Orishele’的 ECS 所获得的再生体胚
数，是ECS在液体培养基中预培养1周后在M3培
养基上光培养时(处理3)获得的最大，但植株再生
率的最大值则是ECS在液体培养基中预培养2周后
在RD1培养基上光培养时(处理5)获得的，而从1
mL SCV的 ECS所获得的再生植株数的最大值则是
ECS在液体培养基中预培养1周后在RD1培养基上
暗培养时(处理2)获得的(表1、2)。从单位体积或
质量的细胞所获得的再生植株数是遗传转化中的最
关键因子，因此我们建议应该选择预培养 1 周、
RD1 培养基、暗培养作为‘Orishele’体胚再生
的条件。对‘Agbagaba’而言，无论是从 1 mL
SCV 的 ECS 所获得的再生体胚数、植株数还是植
株的再生率，都是 ECS 在液体培养基中预培养 2
周后在RD1培养基上暗培养(处理6)的值最大，但
基本上不能在M3体胚再生培养基上获得再生体胚
和植株(表1、2)，所以该品种宜选择预培养2周、
RD1 培养基、暗培养作为其体胚再生的条件。由
此可见，应针对不同品种，优化各自的体胚再生
条件，以提高植株的再生率。
参考文献
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表2 体胚再生条件对植株再生率及再生植株数的影响
Table 2 Effects of somatic embryo regeneration conditions on plant regenetation frequency and amount of regenerable plantlets

处理编号
体胚再生条件 植株再生率/% 再生植株数/×104棵. mL-1(SCV)
预培养时间 　再生培养基 培养条件 ‘Agbagaba’ ‘Orishele’ ‘Agbagaba’ ‘Orishele’
1 1周 R D 1 光照 14.17b 12.65a 0.33b 5.60ab
2 1周 R D 1 黑暗 5.38c 11.90a 0.24b 6.50a
3 1周 M 3 光照 0d 6.04b 0c 4.15b
4 1周 M 3 黑暗 0d 8.32b 0c 3.43bc
5 2周 R D 1 光照 27.39ab 15.54a 0.22b 3.50bc
6 2周 R D 1 黑暗 35.27a 6.38b 6.02a 1.50c
7 2周 M 3 光照 0d 5.94b 0c 1.47c
8 2周 M 3 黑暗 0.96cd 6.24b 0.01c 2.13c
表中的数据为 3 次重复的平均值。表中同列数据后相同字母者表示经方差分析(DMRT 法)在 0.05 水平无显著差异。