美国夏威夷组织培养技术考察报告

邹积鑫 周建南 林位夫

摘 要 对美国夏威夷组织培养技术的应用及现状进行考察学习，及时总结，以期对我国组织培养技术的应用提供借鉴。

关键词 组织培养 ；技术应用 ；夏威夷

中图分类号 S-3

Abstract This paper reports the tissue culture technology applications in Hawaii of US， as well as learn from the experience of the application of tissue culture techniques.

Key words tissue culture ；application ；Hawaii

为了解美国夏威夷植物组织培养技术科研现状，深入探讨高效组织培养的关键技术方法，学习国外组培技术的商业化运行模式和技术的应用转化，由中国热带农业科学院橡胶研究所周建南副所长带队一行3人于2015年8月4日至8日赴美国夏威夷进行了为期5 d的考察。考察组分别参观和访问了夏威夷大学、夏威夷农业研究中心、加利福尼亚与夏威夷叶用植物种植公司以及夏威夷本地2位农户苗圃，听取了上述相关单位负责人对热带经济植物组织培养技术研发等介绍，实地考察了组织培养苗圃和组培苗商业化生产工厂，并与当地农户进行了座谈，现将调研结果报告如下。

1 美国夏威夷自然环境条件

夏威夷群岛位于太平洋中部，北纬19.5°，西经155.5°附近，由132个岛屿组成。陆地面积1.67万km2，其中只有8个比较大的岛可供人居住，由于都是火山岛，夏威夷群岛各个岛屿都是地势起伏的纵横山地、丘陵，平原很少。夏威夷属于热带海岛型气候，终年有季风调节，终年温度为26-31 ℃，雨水充足，植被丰富。夏威夷州的经济主要以旅游业和农业为主，产甘蔗、菠萝、咖啡、香蕉等热带经济作物。

2 美国夏威夷组织培养技术应用研究现状

由于美国夏威夷地处热带地区，物种资源十分丰富，相对于美国本土是天然的繁殖育种基地，因此在夏威夷岛上分布着多个国有和企业开办的育种育苗基地。根据这些育苗基地对种苗的品种和数量的不同需求，夏威夷州大约有30家从事组织培养技术的公司和科研单位，本次考察组主要参观了美国夏威夷州政府直属的2家科研机构，即美国夏威夷大学马诺分校热带农业与土壤科学学院和夏威夷农业研究中心。

2.1 夏威夷大学马诺分校热带农业与土壤科学学院

美国夏威夷大学马诺分校热带农业与土壤科学学院成立于1907年，主要从事热带作物的生物学研究，在热带作物遗传育种、细胞生物学等研究领域具有较强科研实力，其中Dr.Kheng博士及其实验室是专门从事植物组织培养相关工作的科研团队，成功研发了40多种经济作物的组织培养技术，并取得了良好的商业开发利用。目前，该实验室采用比较先进的组织培养技术有2方面：

①花序组织培养技术。花序组织是棕榈植物进行组织培养最佳的外植体材料之一，它方便采集、外层佛焰苞包裹不易污染、组织幼嫩易于分化和脱分化，以花序作为实验材料，不经过愈伤组织培养而直接建立由花序到胚的培养途径，生产可用于增殖和进一步诱导的油棕体细胞胚。确定母树后，采集其花序进行培养，筛选外植体材料的种类、发育阶段以及适宜部位进行培养，采用固体培养基添加植物外源激素，筛选最佳的配比和培养条件，最终获得胚。夏威夷大学运用该技术成功地培养椰子的花序，获得了椰子的胚。培养时间由常规培养1年的时间缩短到了6个月。

②悬浮培养技术。通过振荡或转动装置使细胞始终处于分散悬浮于培养液内的培养方法，它首先通过培养获得的愈伤组织或者初生胚状体，采用液体培养基悬浮的方法对其进行增殖培养，筛选培养液的营养配比和植物外源激素的浓度梯度，可以在短时间内增殖获得大量的胚。采用悬浮培养技术相对常规培养技术具有时间短、增值效率高、节省培养空间，节约人力物力等优势。

2.2 夏威夷农业研究中心

夏威夷农业研究中心肇始于1895年成立的夏威夷甘蔗种植者协会（HSPA），主要是提升夏威夷的甘蔗产业，1996年改为现名，现在已成为国际公认的研究中心，是一个非营利机构。目前，该研究中心研究的作物除了甘蔗外还涉及林业、咖啡、可可、牧草、蔬菜、热带果树及许多其它作物。在园林作物领域开展的研究包括农学与植物营养、植物生理学、育种、基因工程和组培，该中心通过成立各种科研应急团队为夏威夷农业产业提供服务，也帮助其它当地、国家及国际机构，满足他们在科研、咨询和培训等方面的需求。同时，该中心还利用夏威夷有利的气象条件为美国大陆的种子公司进行冬季繁殖、育种及测试。

2008年该中心的试验站、实验室和行政办公室从位于Aiea地区的Robert L. Cushing楼搬迁到了Kunia地区。现代化实验室的先进仪器和设备供中心的农学专家、杂草专家、病理专家、分子生物技术专家、园艺学专家、植物育种专家、甘蔗技术专家、化学专家和自然环境保护专家使用；大楼内有一个技术资料图书馆可供科研人员使用；所有的单位记录、通信联系、栽培合同、财务记录、人事和工资记录、生产记录等可追朔到1850年，这些及不同完整度的许多种植园的记录都捐赠给了夏威夷大学的马诺图书馆，作为HSPA种植园档案。

该中心设有一个2 000 m2的组织培养技术研发中心，研发甘蔗、菠萝、咖啡、木瓜等经济作物的组织培养技术并取得了成功。特别是近年来通过开发半浸透式液体培养技术，突破了咖啡高效组织培养技术，该技术是以法国研发的RITA 系统为培养方法，通过水泵抽取营养液对培养物自动化培养，实现了效率高、成本低的全自动化培养模式。该方法克服了传统培养过程中1-2月需要不断更换培养基进行继代的繁琐方式，可实现持续供给植物营养，获得的质量也有明显的提高。中心还通过组织培养技术建立了高效的番木瓜转基因体系，获得了抗病基因番木瓜植株。

3 美国夏威夷组培技术的商业化运行模式和技术转化应用情况

组培技术作为一种高效的植物快速繁殖技术具有很高的商业开发价值，特别是对于一些特殊的种质资源和优异的良种，组培技术的应用可以带来可观的经济效益，通过考察了解到，在夏威夷组织培养技术的研发是与市场紧密联系在一起的，采用一种多方协作共赢的全新商业运行模式，在品种资源拥有者、组织培养研发机构和种苗企业之间协作开发植物组织培养优良品种。根据市场的需求，育种者提供优良的品种，科研机构开发组培技术，种植公司种植产品并出售获利，然后按照三方的预先协议以一定的比例分享利润。

这种模式的优势在于将整条产业链条的各个环节的优势发挥到最大，也就是说育种者多渠道培育新品种，组培技术机构技术开发高效，种苗种植企业迅速获利，合作三方不必再考虑产业链条其他部分的问题，实现组培良种的高效快捷商业开发。考察组在当地农民Sam的农场，了解到其对猪笼草非常有兴趣，收集了全世界100多种猪笼草品种，并通过自己杂交获得了20多种新品种，由于当地的需求量非常小，新品种没有市场。Sam将新品种提供给夏威夷大学专家进行组培研发，并通过夏威夷大学与某海外企业联系，获得了300万株的订单，由于品种新颖，市场的预期需求量很大，前景良好。这样三方通过协议迅速实现了组培良种的市场化，三方实现了共赢。

4 体会

夏威夷大学及夏威夷农业研究中心的研究面向产业，为产业的发展升级提供周到的服务。考察组在交流中明显感觉到，科研为产业服务的意识非常浓厚，育种专家如何培育更好的品种，如何通过快繁技术，解决生产急需的种植材料问题，如何提高产业的市场竞争力，思路非常开阔，这个过程中非常注重企业的参与，为企业的需求服务。

夏威夷科研人员的合作精神令人向往。在他们做的报告和交流中，他们引以为傲的是最后列举的合作团队，不仅有同单位的其它领域的专家参加，还列举了其它科研机构参与研究的科研人员。重视多领域多团队的合作。在交流中有曾参与过相关项目的专家，或是不同领域的专家参加，他们提供了该领域更专业的解释，知识没有断链，体现一种合作密切的态度，对专业的尊重。