全 文 ： 栗属树种离体培养研究进展
任　鹏 , 郭素娟
(北京林业大学资源与环境学院 ,北京 100083)
[摘　要 ] 在总结国内外栗属 Castanea Miller树种离体培养研究历史的基础上 ,对其在外植体选择、增殖培养和生根培养等方面的
研究现状以及研究中存在的问题进行了综述 ,并对我国板栗离体培养研究进行了展望。
[关键词 ] 栗属植物 ; 板栗 ; 离体培养 ; 研究进展
[中图分类号 ] S792. 17　　　　　 [文献标识码 ] A　　　　　 [文章编号 ] 1003- 8981( 2004) 02- 0065- 04
Advances of Research on Propagation of Chestnut in Vitro
REN Peng, GUO Su-Juan
( Resource and Envir onment Colleg e o f Beijing Univ er sity , Beijing 100083, China)
Abstract: On the basis of rev iewing the development of resea rches on propagation of chestnut in v itro , w e expounds
the present situation of studies in choice o f explants, shoo t initiation, shoo t multiplica tion and roo t cultiv ation. The
main problems ar e pointed out and a few suggestions o f the further studies in China ar e presented.
Key words: plant o f Castanea Miller; Chestnut; pr opaga tion in vit ro; advances o f resear ch
栗属Castanea Miller属壳斗科 Fagaceae。现存栗属植物有十多种 ,其中进行经济栽培的种主要有中国板栗
Castanea Moll issima BL.、欧洲栗 C. sativa Mill.、日本栗 C . crenata、美洲栗 C . dentata Sieb. et Zucc. [1 ]。它们
主要分布在欧洲、北美、日本和朝鲜半岛以及中国 [ 2]。近十年来 ,世界范围内 ,板栗的生产和科研发展迅速 ,其总
产量约为 50万 t[ 2]。而我国板栗的栽培面积、栽培产量的增长速度都大大超过世界其它产栗国。
通过离体培养技术快速繁殖栗属树种 ,能够较快地提供大量良种 ,同时也是通过栗属树种的遗传操作获得
转基因植物的技术平台。有鉴于此 ,世界各国对栗属树种离体培养技术进行了大量的研究。
1　研究历史概述
20世纪初 ,美国发生板栗栗疫病 Cryphonectria parasitica ( M ur r. ) Ba rr. ,被称为前所未有的大面积生态环
境灾害 , 几乎毁灭了美国东部所有天然的栗树林 [ 3]。培育抗疫病性的美国板栗新品种 ,是北美育种学家面临亟
待解决的问题。而离体培养技术作为现代育种技术的基础和良种繁殖的重要手段 ,受到了极大的关注。
栗属树种离体培养技术最早始于对茎形成层的研究 ,在 1947～ 1953年期间 , Jacquio t取成熟板栗树 ( 100 a
以上 )的形成层做外植体 ( explant ) ,经过培养形成愈伤组织。随后 Trippi等人的研究 ,也只获得了愈伤组织
(callus tissue) ,未见器官分化或只分化到“类芽组织”或芽原基 [ 4]。
自 20世纪 60年代以来 ,利用组织培养技术再生植株的植物种类已达到近 1 000种 ,其中木本植物达 200多
种 ,并且在不断增加。 植物组织培养技术研究的不断发展 ,对栗属树种离体培养的成功产生了很大的影响。有
关栗属树种的成功离体培养的研究报道 ,最早是由 Hu& Scriv ani ( 1977)用美洲栗C. dentana培养获得幼苗。此
后 , Keys & Cech ( 1979 /1982)、 Viei tez等 ( 1978a, b; 1983; 1986)、 Ser res等 ( 1990)、 Maynard等 ( 1993)、 Zizhuo
经济林研究　 2004, 22 ( 2): 65-68
Nonwood　 Forest　Research 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[收稿日期 ] 2004-04-28
[基金项目 ] 本研究由国家十五科技攻关课题“核桃、板栗高效栽培技术研究与示范” ( 2002BA515B06)和“北京林业大学研究生培养基金
项目”提供资助。
[作者简介 ] 任　鹏 ( 1978- ) ,男 ,山西忻州人 ,助教 ,硕士 ,主要从事森林培育种苗培育理论研究工作。
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1003 -8981. 2004. 02. 023
Xing和 Michael F. ( 1997)等先后报道 ,日本栗C. crenata、欧洲栗C . sat iva和美洲栗C . dentana的离体培养已
获成功 [5～ 8 ]。
我国板栗 C. Mollissima由于具有抗疫病和黑水病的优良特性 ,因此被国外育种学者所重视。 而我国板栗
在离体培养技术方面的研究报道却甚少。目前 ,仅有 Yang Qi- guang和 Paul E. Read et al . ( 1986 /1987)在美
国明尼苏达大学园艺系对中国板栗进行了离体培养 ,并获得幼苗。
2　研究现状
2. 1　外植体
外植体的取材部位、生理年龄和取材时间等是影响板栗离体培养成功的重要因素。目前 ,在栗属树种离体
培养技术研究中常采用的外植体主要有腋芽 ( axillary bud)、茎尖 ( shoo t- tip)、嫩茎段 ( epico rmic shoo t )、子叶
(co tyledon)、胚轴 ( embryonic axes)、体胚 ( somatic embryo)等 [9 ]。
Gill( 1980)、 Zizhuo Xing ( 1997)等从成年板栗树上采集腋芽作为外植体进行培养 ,获得成功。 A Marie
chev re( 1983)分别从 3个月生实生苗和 5年生的大树上采集腋芽作为外植体 ,以 MS为基本培养基进行培养获
得成功。
Yang Qi- guang ( 1983)从 1月生的板栗 C . Mollissima幼苗上切取 1 cm长茎段 ,以改良木本培养基
mW PM为基本培养基 ,添加激素培养 ,获得了再生植株。 A Chev re( 1987)等 ,通过几种不同外植体比较后 ,认
为播种实生苗的嫩茎段效果最好。 A M Vei tez& M L Vei tez等分别用欧洲栗子叶 ( 1978)、胚轴 ( 1980 /82 /83)
作为外植体 ,以 Heller( 1953) & Nitsh( 1969)为基本培养基 ,添加不同浓度梯度的激素 BA,均获得了欧洲栗的
组培苗。 Gonlez( 1982)在培养子叶外植体时 ,结合使用 1 mg /L 2, 4-D和 1 mg /L的玉米素处理 ,获得了分化的
球形和鱼类型胚状体。 San Jo se( 1983)用欧洲栗上胚轴为外植体 ,培养在含有 2 mg /L的 BA培养基上 ,获得了
能够再生成小植株的不定芽 [11 ]。
此外 , Zizhuo Xing ( 1997)等研究认为 ,由体胚培养的组培苗具有较高的生根率 [8 ] ,而取自成年大树上的外
植体 ,能够获得无菌苗 ,但生根很困难。 Sanchez& Viei tez( 1991)、 M Conception sanchez( 1997)等人对取自成
年大树上的茎段外植体进行培养 ,在生根阶段诱导生根未获成功 [ 9～ 10]。
2. 2　增殖培养
查阅文献得知 ,国内外板栗组织培养采用的增殖基本培养基种类主要有 M S、 MS( 1 /2NO3 )、 mW PM、
Heller大量元素 ( 1953)和 Nitsh微量元素 ( 1969)的组合 ,以及 Greshof f& Doy( 1972)大量元素和 MS微量元
素的组合 ,再添加不同浓度梯度的 BA( 0. 1～ 3. 0 mg /L ) ,调节 pH值至 5. 5～ 5. 6,培养温度 ( 25± 1)℃ ,并采用
每日光培养 16 h和暗培养 8 h的光周期 [6, 10, 12 ]。
2. 3　生根培养
木本植物生根困难 ,除了基因型的差别外 ,材料的生理年龄也是影响的重要因素。 栗属树种在离体培养过
程中存在的重要问题 ,就是生根困难 [7, 21, 23 ]。 处于成年期的栗属树种的组培苗生根困难 ,而处于幼年期的栗属
树种的组培苗和经过多代培养从成年期转回到幼年期状态的栗属树种的组培苗 ,生根要容易得多 [14, 22, 24 ]。
添加活性炭和暗培养能够提高木本植物的生根率 [11 ]。 K V Mullins( 1987)在诱导生根阶段 ,采用添加活性
炭的 1 /2M S培养基上得到了 10% ～ 50%的生根率 ,而在未添加活性炭的培养基上 ,生根率为 0% 。在添加 0. 1～
2. 0 mg /L IBA的 1 /2M S培养基上 ,只获得了 4%的生根率 ,且伴随着愈伤组织的形成和“茎尖坏死”。暗培养可
降低过氧化物活性。 Piagnani等 ( 1988)通过实验证明生根前必须暗培养 ,并获得了 40%的生根率 ( Piagnani等 ,
1993)
[ 10]。 Jose Ca rlos Goncalv es( 1998)采用 3 mg /L IBA的培养基暗培养 5 d,得到了 97%的生根率 [13 ]。
但不同的学者对生根前必须经过暗培养的提法有不同的观点。M Conception sanchez( 1997)等在采用暗培
养和添加活性炭两种实验处理时 ,其外植体的生根率有所提高 ,但两种处理差别不大 ,都存在“茎尖坏死”和叶
片脱落的症状。 M Conception sanchez等人研究认为 ,不需要通过暗培养阶段 ,将外植体的基部浸蘸在 25～ 50
mg / L IBA的溶液中 24 h ,然后转入含活性炭的无激素培养基或h(珍珠岩 )∶h(蛭石 )= 1∶ 1的基质培养 ,均可
获得很高的生根率 (达 90%以上 ) ,并且没有愈伤组织形成和“茎尖坏死”。
Welander( 1983)发现只需适当浓度的 IBA就能够诱导生根 ,暗培养对生根无影响。 A M Vei tez & M L
Veitez等人用 1 mg /L IBA的培养基诱导 8 d后 ,转入无任何激素的培养基培养 8周 ,得到 80%的生根率。但过
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高的生长素浓度 ,对生根有抑制作用。 A M Vei tez& M L Veitez等人使用 IBA达到 2或 5 mg /L时 ,形成大量
愈伤组织 ,仅得到 17%的生根率。
采用基部“浸蘸” IBA的方法有利于生根 [8, 18～ 19 ]。 K V Mullins( 1987)采用先浸蘸 1 mg /L IBA 2 min,再转
入含有活性炭的培养基中培养的方法 ,生根率达到 90% 。 此外 , Viei tez et al . ( 1986)、 Chauvin& Salesses
( 1988)、 Sanchez& Viei tez( 1991)、 Goncalv es et al. ( 1994)等人采用“浸蘸”的方法 ,都显著提高了生根率。 Jose
Carlo s Goncalves( 1998)等采用“浸蘸”的方法 ,分为“试管内”和“试管外”两种处理 ,分别得到了 50%和 100%的
生根率。分析认为 ,“试管外”的处理 ,组培苗维管束发达 ,有利于水分、养分的运输。
此外 ,Vieitez A M et al . ( 1980)等研究认为随着继代次数的增加 ,板栗的生根也变得困难。
3　存在的问题
虽然栗属树种的离体培养获得了很大突破 ,但目前仍存在如下问题。
( 1)成活率低。在板栗初代培养阶段 ,由于植物材料自身单宁物质的释放 ,导致植物组织变黑 ,最后整株死
亡。此种现象尤其在生理年龄老化的材料培养中大量发生 [25 ]。
( 2)苗木有玻璃化现象。这是组培中容易发生的一种生理失调现象 ,叶片、茎段等呈现水浸状态半透明 ,颜
色暗绿 ,质地变脆 ,叶片内卷变厚等现象。玻璃化苗诱导生根困难 ,移栽不能成活。理论上 ,一个外植体n次继代
培养后 ,可能以几何数级而迅速繁殖得到 M个外植体。 但由于受到其它一些条件的限制 ,并且随着增殖的加
快 ,玻璃化苗的比例不断上升 [16 ]。
( 3)茎尖坏死 ( shoot-tip necrosis)。“茎尖坏死”在板栗的离体培养中是比较常见的现象 [1 7]。 Maynard等人
( 1993)在试管中获得 33%的生根率 ,但几乎全部发生“茎尖坏死” ,不能移栽成活 [18 ]。笔者在以我国燕山板栗为
外植体进行离体培养过程中 ,也出现了“茎尖坏死”的现象。
Viei tez等 ( 1989)分析“茎尖坏死”现象后 ,认为有以下 3个原因导致“茎尖坏死”的发生:① Ca的缺乏 ;②细
胞分裂素的缺乏 ;③过剩的生长素。在此基础上 , Zizhuo Xing等人 ( 1997)在增殖培养过程中添加 M ES和 PV P,
在生根阶段适量添加细胞分裂素 ,缓解了培养过程中的“茎尖坏死”问题。 Viei tez等 ( 1989)则是通过切除茎尖
的方法 ,消除了“茎尖坏死”现象。此外 , Zizhuo Xing ( 1997)等研究发现 ,采用由体胚培养的组培苗很少有“茎尖
坏死”症状。
4　展　望
综上所述 ,世界范围内的栗属树种离体培养已取得很大进步 ,这必将推动世界栗产业的快速发展。我国的
板栗营养丰富 ,品质优良 ,居世界食用板栗之首 ,深受国内外消费者的喜爱。 然而 ,目前我国板栗仍处于实生苗
嫁接良种的繁殖阶段。这大大限制了我国板栗良种的大面积推广。因此 ,今后应在借鉴国外研究成果的基础上 ,
不断加强我国板栗离体培养技术的研究 ,这不仅对促进我国板栗事业的发展具有重要的理论与实践意义 ,而且
也对我国板栗品种的遗传改良奠定了良好的技术基础。
我国板栗的品种和类型具有丰富的多样性 ,在长期的驯化和栽培过程中 ,在不同的生态地理区域内形成了
许多板栗的品种和类型。而且我国板栗具有抗疫病、抗黑水病、耐瘠薄、抗御自然灾害能力强的优良特性。因此 ,
在我国板栗离体培养技术研究中 ,优良板栗品种的快速繁殖则是应该重点解决的问题。而以优良品种的腋芽为
外植体进行离体培养 ,是加快板栗良种繁殖的捷径。 这项研究的成功必将改变我国板栗生产的传统模式 ,从而
促进我国板栗产业的快速发展。
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