全 文 ：植物生理学通讯 第41卷 第5期，2005年10月674
巴西橡胶树的组织培养
谭德冠 孙雪飘 张家明*
中国热带农业科学院热带生物技术研究所热带作物生物技术国家重点实验室，海口571101
Tissue Culture of Hevea brasiliensis Muell. Arg
TAN De-Guan, SUN Xue-Piao, ZHANG Jia-Ming*
State Key Biotechnology Laboratory for Tropical Crops, Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy
of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China
提要 介绍了上世纪 70 年代以来巴西橡胶树的组织培养，包括花药培养、未授粉胚珠和子房培养、茎尖及嫩茎培养、悬
浮细胞和原生质体培养，以及体细胞植株的克隆增殖的研究进展。并探讨其存在的问题以及未来的发展方向。
关键词 巴西橡胶；组织培养；花药培养；研究进展
收稿 2004-12-09 修定 　 2005-04-22
资助　 国家自然科学基金(30260062)。
*通讯作者(E-mail：jmzhang@vip.163.com，Tel：
0898-66984866)。
巴西橡胶树(Hevea brasiliensis Muell. Arg)属橡
胶树属大戟科，是多年生的异花授粉乔木，在热
带地区广泛种植。其所产的橡胶是重要的工业原
料和战略物资，在国民经济中占有举足轻重的地
位。巴西橡胶树的品种选育主要是用常规育种，
但育种周期长，加上用于常规育种的材料均来源
于魏克汉系统的品系及其衍生的无性系，遗传基
础较狭窄[1]。为了拓宽巴西橡胶树育种途径，改
良其品质，从上个世纪 50 年代以来，橡胶育种
学家们即开始着手研究其组织培养技术，特别是
上个世纪 70 年代以来，我国、马来西亚、印度
尼西亚、斯里兰卡等国投入大量的人力、物力、
财力对这项技术进行广泛的研究[2]，取得了一定
的进展。本文介绍了上个世纪70年代以来国内外
巴西橡胶树的组织培养，包括花药培养、未授粉
胚珠培养、子房培养、体细胞植株的克隆增殖、
茎尖及嫩茎培养、悬浮细胞培养和原生质体培养
的研究进展。
1 花药培养
花药培养是巴西橡胶树组织培养的主要技术
途径。1972 和 1973 年，Satchuthananthavale
等[3,4]从巴西橡胶树花药培养中获得了来自花药壁
的二倍体组织。随后，Paranjothy和Ghadimathi[5,6]
从花药培养试验中获得胚状体, 但未再生植株。
1977年，中国科学院遗传研究所和广东省农垦总
局保亭热带作物研究所[7]获得了巴西橡胶树花药植
株。1978 年，王泽云等[8,9]也获得花药植株并移
栽成活。到目前为止, 我国花药植株的大田栽培面
积已有近千亩。花药植株有自己的根系，摆脱了
砧木的不良影响，并能恢复其幼态特性，因此与
传统的芽接苗相比，花药植株具有生长速度快、
干胶产量高、抗逆性强的特点。同一品种已开割
的花药植株比芽接苗的茎围增长 9%~20%，产量
增加 2 0 % ~ 5 0 % ，抗台风、抗寒害能力显著增
强[10,11]。因此，橡胶树花药植株未来可能成为主
要的种植材料。
1.1 取材和消毒 橡胶树的春花、夏花、秋花均可
作为花药培养的外植体。外植体取材时间通常用
处于单核期和少数进入双核期的花药，此时的花
蕾长为 2.5~3 mm，颜色为黄绿色。常用的消毒
程序是75% 酒精浸泡数秒钟，再以0.1%~0.2% 升
汞浸10~15 min，最后用无菌水清洗4~5遍[12,13]。
Carron等[2]认为花药在低温条件下保存数个小时后
再进行消毒培养，有利于其愈伤组织诱导和胚状
体分化。
1.2 愈伤组织诱导 花药接种到诱导愈伤组织的培
养基上，20 d左右产生愈伤组织[12,13]。基本培养
基采用 MS 或 M B (含 M S 培养基的大量元素和铁
信息与资料 Imformation and Data
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盐，Bourgin和Nitsch烟草培养基中的微量元素，
H 培养基的有机物质)，陈正华等[12]认为以 MB 培
养基为基本培养基诱导效果好。生长调节剂是诱
导愈伤组织的关键性因素，试验证明2,4-D 和 KT
对花药愈伤组织的形成来说是极需要的[8,14]。椰乳
和蔗糖对培养效果也有一定的影响。在培养基中
加入椰乳(5%~10%)和高浓度蔗糖(8%~10%)对愈
伤组织的生长虽有一定程度的抑制，但此种愈伤
组织在随后的分化培养中则有较强的分化成胚状体
能力[8]。
1.3 胚状体诱导 愈伤组织培养45~50 d是最适的
胚状体诱导时期。这阶段用改良的 M S 培养基，
微量元素增大 1 倍可大大提高胚状体的诱导率，
生长调节剂应用适量的 KT(0.2~1 mg·L-1)、NAA
(0.1~0.2 mg L-1)，蔗糖浓度略下降(7%)，培养基
中添加 5%~10% 的椰乳、0.1% 活性碳有利于胚状
体的形成[8,12,15]。吴胡蝶等[16]认为在培养基中添加
适量的6-BA(2~5 mg·L-1)或ABA(0.2~0.5 mg·L-1)能
促进胚状体的形成。王泽云等[8]认为在培养基中
添加 G A 3 或水解 D N A 均不能提高胚状体的诱导
率，陈正华等[12]则认为 GA3 能显著地促进胚状体
体积的增长。胚状体分化时间较长，一般需要
2~3 个月，陈正华等[12]认为在此期间更换 1~2 次
新鲜的相同培养基能够提高胚状体诱导率。
1.4 植株诱导 从已有的报道来看，胚状体比较容
易诱导成苗的品系如“海垦2”、“热研88-13”，
其植株诱导率仅有 4%~5 %，而其它品系都在 1%
以下，因此植株诱导率极低是花药培养存在的主
要问题，也是制约花药体细胞植株工厂化生产的
瓶颈[1,8,13,17]。已有的试验表明, 基本培养基应用改
良的 MS 培养基(大量元素下降至 80%，微量元素
加倍)；G A 3 对胚状体的萌芽、生根、抽茎十分
重要；GA3 与 IAA 配合使用对根分化有良好作用；
培养基中添加适量的 5- 溴尿嘧啶有利于植株抽
茎；蔗糖浓度适当下调，以 4%~6 % 为最佳；活
性碳能使植株的诱导率成倍增多[8,12]。除了培养基
成分外，还应注意如下两方面对植株诱导的影
响：(1)胚状体的转移时间不能过早。从球形胚发
育至鱼雷胚需一段时间，过早转移胚状体往往导
致早期的胚状体不能发育成熟而不能成苗。王泽
云等[8]将84个培养49~72 d的胚状体和96个培养
22~48 d的胚状体转移到植株诱导培养基中，前者
可得到 3 棵植株，而后者没有出苗。(2)防止胚状
体愈伤化。在分离胚状体时较易划伤胚状体，其
伤口处形成的愈伤组织会阻碍植株的形成，因
此，操作时应尽量避免。另外，温度也是花药
培养的非常重要因子。王泽云和陈雄庭[18]找出各
个阶段的最适培养温度：诱导愈伤组织阶段以
26℃、诱导胚状体阶段以 24~25℃和诱导植株阶
段以 26~27℃为最好。
1.5 花药植株移栽 花药植株移栽是个难题。自马
来西亚橡胶研究所(RRIM)于1977年报道花药植株
诱导成功后，直至 1 9 8 5 年花药植株才移栽成
活[19,20]。我国于1979年移栽成功，但移栽成活率
只有 30% [9]，此后采用苗圃砂床移栽方法移栽，
成活率可提高到 80% 左右[21]。
2 未授粉胚珠培养
巴西橡胶未授粉胚珠离体培养可以产生单倍
体植株。1982 年，郭发高等[22]从组培的“海垦-
1”未受粉胚珠培养中获得一株完整的试管苗，
但未作细胞学鉴定。1984年，陈正华等[23]从诱导
多个橡胶品系的未授粉胚珠中仅获得 4 株完整植
株，经检测为单倍体。1994 年，肖三元和陈正
华[24]以云南热带作物研究所自育的11个品系的未
授粉胚珠进行培养，结果仅从“云研 74-1007”
的胚珠获得完整植株。这些说明未授粉胚珠离体
培养的难度较大，植株再生频率极低，品系间差
别较大，仅有极少数橡胶品系能够获得再生植
株，因此也就限制了这项技术的应用。如果在其
受精胚珠的离体培养中能诱导胚乳成苗，则由于
胚乳是三倍体，便可从中获得纯合的三倍体植
株。在林木育种中，三倍体的各种性状均认为是
最好的[25]，因此，在橡胶育种中采用三倍体橡胶
植株的实际意义是可想而知的，但目前尚未见这
方面的报道。
3 子房培养
肖三元和陈正华[24]从以子房培养的云南热带
作物研究所自育的11 个品系中获得了“云研73-
4 7 7”、“云研 74- 1 0 0 7”、“云研 72- 7 2 9”等
品系的子房苗完整植株。不同品系间愈伤组织的
诱导率及胚状体的发生率差异很大，如在相同培
养基和培养条件下，“云研 74-1007”子房愈伤
组织诱导率为 52.7 %，而“云研 2-77 5”仅为
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8.8%，“云研73-477”的胚状体发生率最高，达
22.7%，植株的诱导率和植株移栽成活率均较低。
4 体细胞植株的克隆增殖
在花药培养中，植株再生频率较低，生产成
本较高，无法满足生产中的大量需求。为此，陈
雄庭等[26]从处于试管培养阶段的体胚植株上切取长
0.5~1.0 cm顶芽和1~2 cm长的茎段(带有1个或几
个腋芽)，接种到增殖培养基上诱导萌发，可长
成新枝，约 40 d 后，再从新枝上切取顶芽和带
芽茎，以同样的培养条件和相似的培养基进行继
代增殖，繁殖系数达2~3，从而解决了上述难题。
5 茎尖和嫩茎培养
国外在这方面的研究开展较早。1 9 7 5 年，
Paranjothy和Ghandimathi[5]从用无菌条件下培养
2~3周的种子实生苗茎尖作外植体的实验中仅获得
一些愈伤组织，随后，Mascarenhas等[27]、Carron
和Enjalric[28]、Mendanha等[29]也做了大量工作，并
获得了再生植株。我国这方面的研究较迟，但也
有了一定的进展，也获得了再生植株。对此，可
从外植体和培养基成分两方面加以介绍。
5.1 外植体 从已有的报道来看，外植体均来源于
种子的实生苗[2,5,27~30]。对种子实生苗的培养有两
种方式：一种是用酒精、升汞等常规消毒药品对
种子进行消毒，然后转到 M S 基本培养基上培
养，待种子萌发至一定高度后再取其茎尖或嫩茎
进行培养；另一种则是将种子播到大棚沙床上，
待其长至一定高度时取其外植体作常规消毒后进行
培养。试验证明，第一种方式所取的外植体污染
率较第二种方式的低，丛生芽萌发快，分化的数
量也较多[30]，其原因可能有以下两方面：(1)培养
基中培育的苗是无菌的，而取沙床培育的苗作外
植体，由于其长期暴露在空气中，再加上生长环
境影响复杂，外植体材料有内源微生物的污染，
消毒有一定的困难，另外，消毒剂对外植体也有
一定的毒害性；(2)培养基的营养成分较沙床丰
富，在培养基中培养的苗，其贮藏的养分较多，
植株较粗壮。
5.2 培养基成分 在诱导培养中，采用的基本培养
基一般为MS，6-BA(2~3 mg·L-1)是必需的，适量
的KT、5%的椰乳也有促进芽分化的作用。Carron
和Enjalric[28]认为加入活性碳可促进嫩茎腋芽分
化，而Huang 等[30]则认为加入活性碳可促进茎尖
分化，对嫩茎没有任何作用。为了促进芽的分
化，Huang 等[30]在培养中还添加了 GA3、IAA 或
IBA，发现低浓度的GA3(0.1 mg·L-1)有促进作用，
IAA 比 IBA 作用的效果好。在增殖培养中，培养
基配方与诱导培养基基本相同；在生根培养中，
Mendanha等[29]认为在MS基本培养基上添加IBA和
NAA(浓度均为5 mg·L-1)效果最好；而Mascarenhas
等[27]则认为在 White 基本培养基上添加 IAA 或
IBA、IPA、NAA(浓度均为 10 mg·L-1)效果最佳；
Carron和Enjalric [28]认为先用IBA和NAA(浓度均为
5 mg·L-1)浸渍芽苗的基部一段时间后转到不含有生
长激素的培养基中培养，生根率较高，Huang 等[30]
也证实了这一点。
橡胶树是异花授粉，其后代是高度杂合的个
体，因此，采用种子苗的茎尖或嫩茎作为外植体
时，其再生植株极有可能不能保持其亲本的优良
性状，在生产中没有实际应用价值。如果能直接
采用优良品种的腋芽作为外植体，其再生植株不
仅能保持母本的优良性状，而且还可以消除砧木
的影响，在生产中可能有很大的潜在应用价值，
但目前尚未见这方面的报道。
6 悬浮细胞培养
多年来，人们一直想用巴西橡胶树作为生物
发应器(bioreactor)来生产除胶乳以外的其它珍贵物
质，橡胶树悬浮细胞培养体系的建立是这一技术
的基础。用悬浮细胞培养可大量生产人工种子，
这对橡胶树良种繁殖来说是个重大变革，而且还
可为遗传基因工程技术提供细胞水平上的理想材
料。
关于这方面的研究，较早开始的Wilson等[31]
和 Veisseire等[32]的工作还只是停留在胚状体阶
段。后来，刘桂珍和陈正华[33 ]不仅获得了胚状
体，而且还得到再生植株。其成功的原因有以下
几点：(1)愈伤组织的来源有异。Wilson等用的悬
浮培养细胞愈伤组织来源于巴西橡胶树幼苗嫩茎，
Veisseire等用的是来源于幼果内种皮诱导产生的愈
伤组织，刘桂珍等用的则是来源于巴西橡胶树单
核晚期花蕾(3~4 mm)诱导产生的愈伤组织。(2)培
养基成分不同。Wilson 等的悬浮培养基中只加
2,4-D和KT；Veisseire的悬浮培养中除加入2,4-D
外，还用6-BA代替KT，他们认为添加适量的ABA
能促进胚状体形成；刘桂珍的悬浮培养基中除了
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加有2,4-D 和 KT 外，还添加 2% 的甘油以代替蔗
糖作为碳源，结果胚胎发生频率提高，另外，固
体培养基中加入 A B A 也有利于正常的胚状体形
成 。
7 原生质体培养
植物原生质体是指已去除细胞壁的裸露的植
物细胞，具有细胞全能性，可以进行细胞核或细
胞质移植及对外源物(病毒、微生物、外源遗传
物质)的摄取和转化、原生质体融合，在植物育
种领域中有十分广阔的前景。
1980年，Rohani和Paranjothy[34]尝试用各种
橡胶树的材料来分离原生质体，发现来源于花药
愈伤组织的悬浮细胞是最好的材料。1 9 9 1 年，
Cazaux和 Auzac[35]用橡胶叶、茎和胚性愈伤组织
分离原生质体，发现只有来源于胚性愈伤组织的
原生质体发生细胞分裂并形成愈伤组织。以后，
Sushamakumari等[36]、Haris等[37]、Suraninpong
和 Te-chato[38]均有相似的报道。由此可见，制备
橡胶树原生质体的最好材料为胚性愈伤组织或悬浮
细胞体系。
游离原生质体用混合酶液处理效果较好，一
般采用 1 % 纤维素酶和 1 % 的果胶酶混合处理。
Haris 等[37]认为在酶液中添加 6.5%~10% 的甘露
醇、0.1% CaCl2 和 0.05% MES 可明显提高游离原
生体得率，再用 20% 的蔗糖和 12% 的甘露醇漂洗
原生质体，纯化效果较好。在橡胶树原生质体培
养中，常用的是液体培养基，必须加入 2,4-D、
K T 或 6 - B A、蔗糖、椰乳等附加物，用甘露醇
调整培养基的渗透压。Suraninpong和Te-chato[38]
认为在培养基中添加 TDZ(塞苯隆)以代替 6-BA，
原生质体的增殖数量可有较大提高。目前，只有
Sushamakumari等[36]用橡胶树原生质体培养得到植
株再生。
8 展望
花药培养是巴西橡胶树组织培养中研究较早
和较多的一个方向，是目前研究橡胶树遗传转化
的主要途径。迄今，虽已解决了愈伤组织出胚率
低的问题，但畸形胚仍然较多[17,39]，因而再生植
株频率极低。王亚丽[40]从细胞学和组织学的角度
阐明其原因：认为花药愈伤组织在诱导成球形胚
或心形胚时，大多数胚状体的发育停留在这一阶
段，不能进一步形成正常胚(鱼雷胚等)。虽然已
有一些采用添加 ABA、GA 3 等来控制畸形胚发生
的报道[12,16,39]，但并未能从根本上解决问题。因
此，如果能用基因工程手段来研究橡胶的体细胞
胚胎的发生，找出并克隆其关键基因，再培育出
转基因植株，则有可能从根本上解决这一难题。
目前，橡胶树的新品种选育主要采用杂交授
粉方法，由于橡胶树是高度杂合体，其座果率又
较低(仅为5%以下)，又常受台风等自然因素的影
响，其后代选育时间较长，因此效果不明显，费
用也较高[1]。如果能采用细胞融合技术，将不同
品种的细胞融合在一起，其再生植株即有两个品
种的优良性状，或许能缩短选育品种的年限。但
细胞融合技术的发展尚有赖于原生质体培养技术的
完善与成熟。目前，我国有关巴西橡胶的原生质
体培养的研究尚欠深入，国外虽有这方面的报
道，但其技术也不完善，因此加强原生质体培养
技术的研究显得十分重要。
由于橡胶树是异花授粉植物，多数基因呈杂
合状态。通过多代自交的方法培育纯系受到橡胶
树生育期长(4~5 年)的困扰，因此，传统的杂交
育种及杂种优势的利用受到限制。通过组织培养
获得单倍体植株，再加倍成为二倍体，是获得遗
传纯合的育种材料的捷径，也是使杂合基因分
离，再通过有性杂交使其优质基因重新组合的有
效方法，有望大幅度提高干胶的产量、品质和胶
树的抗性。目前，虽有通过花药培养得到单倍体
植株的报道，但所得的结果存在争议[14,41]。小孢
子培养是获取不具争议的单倍体植株的有效方法，
但目前还没有橡胶树小孢子培养成功的报道。
三倍体育种在杨树[42]和桑树[43]等诸多林木中
均表现出产量高、生长快、抗逆性强的优势，因
此开展橡胶树三倍体育种具有广阔前景。通过胚
乳培养来获得三倍体植株在林木中已有许多成功的
报道[44~46]。橡胶种子具有丰富的胚乳，因此，通
过胚乳培养来获取橡胶三倍植株是极有可能实现
的。从二倍体橡胶树杂交后代产生基因分离来
看，能保持亲本优良性状的后代不多，胚乳虽然
是三倍体，但它是有性杂交的产物，也存在基因
重组。通过大量培养和结合常规育种的方法对再
生植株进行筛选，很有可能获得遗传稳定、性状
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优良的三倍体植株。
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