全 文 ：收稿日期：2016-07-15
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划（SQ2012BAJY303501）；林业转基因生物安全性监测项目（JJ-11-03）；辽宁省科学技术
计划重大项目（2011207002）。
2016年
第 4期
2016
№4
辽 宁 林 业 科 技
Journal of Liaoning Forestry Science＆ Technology
松科有 10属 230种，主产北半球，我国有 10属
113种。松科植物可供采脂、提炼松节油等多种化
学原料，可作园林绿化树种，种子可食或供药用。
松科植物主要靠有性繁殖的方式，即生产种子进行
苗木培育。但是，由于松科树种生长周期长，性状
易受环境影响，良种生产受土壤、气候等环境因子
影响明显，种子产量不稳定，良种供应不足，这些因
素使松科植物良种选育和苗木繁殖无法满足生产
实践的需要。
1958年英国人Steward和法国人Reinert利用胡
萝卜韧皮部的细胞进行培养，并最终得到完整植
株。此后植物组织培养技术迅速发展，建立起一系
列技术，如试管苗快繁技术、体细胞胚胎发生技术、
原生质体培养技术等。因其具有繁殖系数高，繁殖
周期短，繁殖速度快；繁殖材料用量少，且不受季节
限制，可实现工厂化生产等优点，组织培养已成为
松科植物遗传改良的重要技术手段，也成为松科植
物快速繁殖优质苗木的重要途径[1]。
1 我国松科植物组织培养研究概述
我国学者对松科树种组织培养的研究开展得
比较早。1962年，李正理首次报道红松离体胚培养
获得成功，此后，我国学者开展了大量松科植物组
织培养研究，截止目前，我国重要松科树种，如欧洲
赤松（Pinus sylvestris）、马尾松（P.massoniana）、白皮
松（P.bungeana）、红 松（P.koraiensis）、黑 松（P.
thunbergii）、云南松（P.yunnanensis）、湿地松（P.
elliottii）、华 山 松（P.armandii）、油 松（P.
tabulaeformis）、樟子松（P.sylvestris var. mongolica）、
落叶松（Larix gmelinii）等均有进行组织培养的研究
报道。黄健秋等建立了以马尾松成熟合子胚为外
植体的体细胞胚胎发生和植株再生体系；唐巍等建
立了以湿地松未成熟合子胚为外植体的体细胞胚
发生技术体系。齐力旺等以未成熟合子胚为外植
体建立起落叶松体细胞胚胎发生体系。总之，与新
西兰、美国、法国等国家相比，我国松科树种组织培
养研究工作起步较早，并取得了显著的成绩[2-9]。
2 松科植物器官发生研究进展
2.1 外植体类型对松科植物器官发生的影响
外植体是植物离体快繁成功的基础，外植体选
择是否合适决定着植物离体快繁是否成功。外植
体的物种特性、发育阶段、取材部位、季节及时间、
后续处理方法等都决定着松科植物器官发生能否
成功。一般用来做松科植物器官发生外植体的材
料包括成熟或未成熟胚、幼嫩子叶、下胚轴、芽、幼
嫩的茎段或茎尖、针叶等，其中成熟胚使用得较
多。朱丽华等以湿地松成熟胚为外植体初步建立
植株再生体系[7]。李丹等以思茅松无菌试管苗的带
子叶顶芽为外植体，建立了思茅松组培的植株再生
体系[8]。李玲莉等以柔枝松的幼嫩顶芽为外植体，
通过对不定芽的诱导、增殖和生根条件进行筛选，
我国松科植物组织培养研究进展
秦 静
（辽宁省林业种苗管理总站，辽宁 沈阳 110036）
摘 要：该文从我国松科植物组织培养、松科植物器官发生和体细胞胚胎发生研究进展等方面系
统叙述了我国松科植物组织培养研究取得的成就，并对松科植物组织培养前景进行了展望，旨在
为科研和生产实践提供重要的理论参考和指导。
关键词：松科；组织培养；体胚
中图分类号：S791.24；S722.37 文献标识码：A 文章编号：1001-1714（2016）04-0049-04
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建立起柔枝松器官发生技术体系[9]。韩素英等以休
眠芽为外植体分别建立了油松、白皮松、华山松、青
杄的再生体系[10]。
2.2 培养基对松科植物器官发生的影响
基本培养基的成分及使用浓度对松科植物的
组织培养至为关键。目前常用的器官分化培养基
有MS及其各种改良培养基、WPM、GD、SH、DCR、
LP和LM等。朱丽华等研究湿地松的组织培养表
明，基本培养基对不定根的分化有较大影响，改良
1/2GD是湿地松嫩梢生根的较优基本培养基，其次
为 1/2DCR和 1/2MS[11]。陆燕元研究美国花旗松表
明，供试的 6种基本培养基中，改良DCR为最适培
养基，而MS和N6则不适于作为花旗松器官发生的
培养基[12]。李际红等研究白皮松不定芽诱导分化技
术表明，成熟胚不定芽诱导以MS培养基最好，不定
芽的平均增殖系数超过4[6]。李林等得到类似结论，
以MS和WPM为培养基，白皮松不定芽的增殖系数
均超过5[13]。李科友等使用MS、GD、SH和N6培养
基开展的美国黄松不定芽和不定根诱导试验表明，
基本培养基的种类对外植体不定芽的诱导起主要
作用，其中GD为美国黄松不定芽诱导最适培养基；
基本培养基浓度在美国黄松不定芽生根中起关键
作用，1/2SH为诱导美国黄松不定芽生根最适培养
基[14]。施翔研究杂交松器官发生表明，最适合不定
芽诱导的培养基是含盐量比较低的DCR与WPM[15]。
2.3 生长调节剂对松科植物器官发生的影响
附加生长调节剂的种类、浓度、相对比例及处
理时间有效调控着松科植物的器官发生。诱导丛
生芽时，需在基本培养基中附加细胞分裂素和生长
素，且细胞分裂素/生长素要偏高一些。大量研究表
明，BA和NAA或 IBA的组合效果最佳，如思茅松
丛生芽诱导培养中，在 1/2MS培养基上附加 2.0～
3.0 mg·L-1 6-BA和 0.05～0.1 mg·L-1 NAA，其诱导
率为 93.3%[8]。单独使用细胞分裂素也可以诱导芽
发生，如以湿地松成熟胚为外植体诱导不定芽发
生，先用 60 mg·L-1 6-BA的液体培养基处理湿地松
成熟胚 12 h，吸干后转移到无激素的培养基上培
养。6周后，不定芽诱导率最高达69%[7]。杂交松茎
尖在附加 0.5 mg·L-1 BA的 1/2DCR培养基上培养，
针叶基潜伏芽的诱导率可以达到 85%，在附加
1.0 mg·L-1 BA的DCR培养基上培养，其平均芽数
达到最大值3.75[15]。松科植物器官发生中单独使用
细胞分裂素处理外植体时，一般处理时间以 1-4周
为宜。时间过长会增加变异及外植体的愈伤化，并
产生不易伸长的矮小苗木。生长素是松科植物器
官发生常用的重要生长调节剂，不同树种、不同培
养阶段应选择生长素的种类、浓度均不同。IBA因
其具有较强的抗氧化性，同时可促进植株生根而成
为松科植物组织培养中应用最广泛的一类生长素；
NAA和 2，4-D在器官发生中常被用于诱导愈伤组
织的产生，引起细胞脱分化；IAA因其容易被氧化
且在光下不稳定，在植物组织培养中极少应用。何
月秋诱导湿地松生根的试验表明，培养基中附加
1.0 mg·L-1 IBA，不定根诱导率可达到 50%，且根部
轻微愈伤化，但不影响生根；而当 IBA质量浓度提
高到 3.0 mg·L-1时，组培苗插入培养基的部分严重
愈伤化，继续培养后，组培苗出现针叶枯死，甚至整
株死亡的情况[16]。湿地松器官发生研究表明，在改
良 GD培养基中附加 0.1 mg·L-1 NAA，同时配以
5 mg·L-1 6-BA，外植体培养5周后，其丛生芽诱导率
最高达95%。
2.4 其它因素对松科植物器官发生的影响
除外植体、培养基、生长调节剂等关键因素外，
影响松科器官发生的因素还包括外植体的预处理、
光照、温湿度以及其它附加成分等。李际红等在白
皮松不定芽诱导分化研究中，在培养基中附加
35 g·L-1的蔗糖，可有效防止不定芽的玻璃化[6]。另
外，在培养基中附加一些吸附剂物质如活性炭，对
芽的伸长也有促进作用。活性炭可有效吸附外植
体释放的酚类氧化物和培养基中部分有毒物质。
在油松不定芽伸长生长的试验中，不定芽在未附加
活性炭的培养基上生长缓慢，并有严重的褐化现
象，而在附加了 2 g·L-1活性炭的培养条件下，不定
芽伸长生长速率显著提高，有效嫩梢比率最高可达
43.55%，并且降低了外植体的褐化[17]。许新玉等在
研究华山松器官发生时得到了同样的结论，附加
2.0 mg·L-1活性炭对已分化芽的伸长有明显促进作
用[18]。宗亦臣等建立起湿地松最佳器官发生体系：
外植体为无木质化带芽茎尖，以GD培养基中附加
1.0 mg·L-1 6-BA、0.1 mg·L-1 NAA以及2%蔗糖为基
本培养基，在光照时间12 h·d-1、光强40 μmol·m-2·s-1
条件下培养，诱导率较高，芽的生长速度也较快[19]。
3 松科植物体细胞胚胎发生研究进展
3.1 外植体对松科植物体细胞胚胎发生的影响
体细胞胚胎的发生因所选外植体的生理状况、
类型、基因型及取材的季节和时间、后续处理的方
法等不同有很大差异。是否选择合适的外植体决
定了松科植物体细胞胚胎诱导能否成功的关键因
辽 宁 林 业 科 技第 4期 2016年
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秦 静：我国松科植物组织培养研究进展第 4期 2016年
素之一。吴丽君研究湿地松体细胞胚胎发生认为，
球果短时间冷藏处理、雌配子体“倾斜接种”方式以
及在培养基附加乙烯抑制剂及pH缓冲液均有利于
提高湿地松体胚诱导率[20]。目前已经报道诱导体细
胞胚胎发生的松科植物的外植体主要包括未成熟
合子胚、成熟合子胚、胚轴、子叶及子叶形体细胞胚
等。松科植物体细胞胚胎发生中遵循这样的一条
规律，即外植体不同，培养的难易程度也不同，由易
至难依次为未成熟合子胚、成熟合子胚至幼嫩组
织。贾彩凤等研究表明，未成熟种子处于子叶胚前
期的幼胚最适合华山松胚性愈伤组织的诱导，随着
胚逐渐发育成熟，胚性愈伤组织的诱导率也逐渐降
低 [21]。如齐力旺等研究落叶松体细胞胚胎发生表
明，球果采集时间与胚性愈伤组织的发生密切相
关，6月上旬采集的球果，无法诱导出胚性愈伤组
织，6月末采集的球果，胚性愈伤组织诱导频率可达
13.75%~18.8%[22]。
3.2 基本培养基对松科植物体细胞胚胎发生影响
基本培养基的组成成分和使用浓度对松科植
物体细胞胚的诱导至关重要。根据树种不同在诱
导过程中应该选择不同的基本培养基。目前，最常
用于松科植物体细胞胚胎发生的培养基主要有MS
及各种改良MS、DCR、GD、LM、LP、WPM、SH等。
落叶松体细胞胚胎发生过程中，萌发培养基用
WPM，体细胞胚后侧根诱导与嫩梢伸长以B5培养
基好[25]。湿地松体细胞胚胎发生研究表明，在附加
8 mg·L-1 2，4-D和4 mg·L-1 BA的LP培养基上可成
功诱导出胚性愈伤组织[23]。
3.3 植物激素对松科植物体细胞胚胎发生的影响
在多数植物组织培养中，外源生长素和细胞分
裂素是细胞离体培养所必须的激素，但因培养的时
期不同，所需外源生长素和细胞分裂素的种类和浓
度均不同，胚性愈伤组织的诱导时，常使用2，4-D和
6-BA作为外源激素，且所需浓度较高；而在胚性愈
伤组织的增殖和继代培养时，要适当降低激素浓
度，也可以使用NAA，而不使用 2，4-D与 6-BA或
KT组合。以DCR为基本培养基，成熟胚为外植体
时附加10 mg·L-1 2，4-D+4 mg·L-1 BA+1 000 mg·L-1
CH+1 000 mg·L-1肌醇+500 mg·L-1 Gln，未成熟胚为
外植体时附加 10 mg·L-1 2，4-D+4 mg·L-1 BA+
4 mg·L-1 KT+1 000 mg·L-1 CH+1 000 mg·L-1肌醇+
500 mg·L-1 Gln，华山松均可诱导出胚性愈伤组织，
诱导率 21.58%~47.62%[24]。在体细胞胚的成熟阶
段，一般常用脱落酸（ABA）促进胚性胚柄团从增殖
过渡到成熟，最终完成体细胞胚的发育过程[25]。
3.4 其他因素对松科植物体细胞胚胎发生的影响
发育中的种子一个很重要的特征就是具有较
低的渗透值。为了在离体培养的条件下模拟与合
子胚相似的环境，就必须在培养基中加入一些外源
的物质。最初，科研人员使用糖和盐提高离体培养
条件下水分胁迫，然而，其可以透过细胞质膜被共
质体吸收，达不到水分胁迫的目的。目前，多选用
聚乙二醇（PEG）和葡聚糖等高分子量的物质来调
节渗透压，这类物质可以产生长时间的水分胁迫，
效果较好。齐力旺等研究表明，在成熟培养基中附
加3%麦芽糖+4%的PEG4000+0.1%活性炭，华北落
叶松体细胞胚成熟频率可达106.7个·g-1，生根率达
57.89%[25]。在 LP+4 mg·L-1 ABA+75 g·L-1 PEG+
5 g·L-1活性炭的培养基上，湿地松早期原胚发育形
成粗壮的子叶胚[26]。光照条件易造成松科植物胚性
愈伤组织变褐，不易形成早期体细胞胚，通常，松科
植物胚性愈伤组织的诱导以及早期体细胞胚发育
时期，应选择黑暗条件，温度控制在21～23Ⅳ[26]。
4 松科植物组织培养发展趋势
组织培养作为一项重要的生物技术，因其在理
论研究和生产实践中的重要性，越来越受到人们的
重视。过去50多年来，组织培养技术在松科植物形
态发生、发育学、生理学、胚胎学、细胞学、遗传学、
育种学、病理学及基因工程等方面研究中发挥了巨
大的作用。植物组织培养除了在基础松科研究中
具有重要作用外，在生产实践中的优越性越来越显
现，如已在新品种繁育、特殊育种材料保存、珍稀濒
危植物保护、苗木规模化繁育、药物提取等方面大
量应用于生产实践。随着现代生物技术的发展，松
科植物组织培养作为良种繁育的重要手段和研究
植物发育过程中结构、生理和分子生物学的重要模
式系统将具有较好的发展前景。
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