酸浆属植物组织培养研究进展

2019-11-17嵇景双许婷婷王佳兴

现代农业科技 2019年18期

嵇景双许婷婷王佳兴

摘要酸浆属植物具有较高的营养价值、药用价值和经济价值，组织培养技术可以保存优良性状并提高繁殖效率，从而成为酸浆属植物快速繁殖的一条重要途径。本研究从酸浆属植物组织培养中外植体选择、消毒灭菌、培养环境、植物生长调节剂、试管苗移栽等方面进行了综述，总结了酸浆属植物组织培养技术的相关成果，分析了目前存在的问题，并对发展前景进行了展望。

关键词酸浆属;组织培养;研究进展

中图分类号 Q949.777.7 文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）18-0040-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract The Physalis L. has high nutritional value，medicinal value and economic value. Tissue culture technology can preserve its excellent traits and improve reproductive efficiency，thus becoming an important way for the rapid propagation of Physalis L.. This study reviewed the explant selection，disinfection and sterilization，culture environment，plant growth regulators，transplanting of regenerative plants and other aspects of tissue culture of Physalis L.，summarized the related results of tissue culture techniques of Physalis L.，analyzed the existing problems and forecasted the development prospects.

Key words Physalis L.;tissue culture;research progress

酸浆属（Physalis L.）植物隶属于茄科（Solanaceae），大多数生长于美洲地区，一小部分生长于欧亚大陆及东南亚，现存120余种，我国有5种、2个变种[1-2]。该属植物的主要特征为一年生或多年生草本;大部分叶具有形状不规则的波纹齿，为单叶互生，花腋生或腋上生，通常为蓝、深黄或白三色;花萼钟状，5齿裂，结果时外张形成囊状，浆果被包围其中;有10纵肋;花有褶襞，5浅裂;雄蕊5，呈冠辐状或辐状钟形，且着生于花冠近基部，花丝底部扩大，花药呈纵裂状;花盘不明显或缺失;子房2堂，柱头不明显浅裂;胚珠多数;浆果球形，具有大量水分，包藏于囊状的萼内;种子数目较多，较为扁平，形状为盘形或肾形，表面有小窝孔，网状分布。许亮等[3-4]、冯尚国等[5]、邱峰等[2]在酸浆属植物的相关试验中对组织培养、药学研究与临床应用进行了颇有成效的研究。最早对中药酸浆[6]进行收录的是《神农本草经》;《中华本草》介绍了锦灯笼的果实味甘、微酸、性寒，具有清热解毒、利尿、利咽、化痰等作用[7]，其宿萼味苦、气微;方雷等[8]在研究中提到，苦蘵在夏、秋2季采集，宿萼、根、带宿萼的果实均可入药，鲜用或干用皆可，具有清热、解毒、利尿的功效，用于治疗感冒、牙龈肿痛、痢疾、水肿、天疱疮等症;冯尚国等[5]的试验证明了酸浆属植物具有抗炎、抗氧化及抗癌等多种药理活性，对于风湿、疟疾、哮喘、肝炎、癌症等多种疾病具有一定的治疗效果;张晓波[9]的研究表明，毛酸浆宿萼入药具有化痰、镇咳、利尿等疗效。上述研究都说明该属植物具有较高的药用价值。

酸浆属植物的繁育既可用传统的种子进行繁殖，也可通过组织培养的方式进行，多数组培研究都集中于5个种，对2个变种研究较少。本研究对酸浆属植物组织培养的研究现状进行了综述，在此基础上分析了目前存在的問题，并就今后的研究方向进行了展望，旨在为酸浆属植物组织培养技术的优化以及工厂化育苗、繁殖系数的提高和推广提供一定的参考。

1 酸浆属植物组织培养的因素

1.1 外植体选择

植物体可作为外植体进行组织培养的部分较多，但选取的外植体不同部位的再生能力有所区别。因此，恰当的外植体选择是组织培养成功的前提，在酸浆属植物组织培养技术中，外植体的选择有所不同。陈明波等[10]选取的是酸浆带叶柄的幼嫩叶片、饱满粗壮的茎段以及展开的子叶、胚轴、胚根，结果表明，叶柄为酸浆不定芽分化的最佳外植体。宋晓宏等[11]和邱胜等[12]分别以毛酸浆和苦蘵的子叶为外植体进行离体培养，结果表明，酸浆属植物组织培养可分别选择茎尖、茎段、子叶和花药等作为外植体，通过不同培养途径获得再生植株。

1.2 消毒和灭菌

要使植物组织培养能够顺利进行，接种之前必须对材料进行严格的灭菌消毒，要注意不同的接种材料消毒时间长短不同。陈明波等[10]对酸浆外植体选取的后处理方法是自来水（冲洗20～30 min）+蒸馏水（冲洗2～3次）+70%乙醇（30 min）+无菌水（冲洗2～3次）+0.1%升汞溶液灭菌（叶柄、叶片、茎段灭菌时间为5 min，子叶、胚轴、胚根灭菌时间为3 min）+无菌水（冲洗5～6次）。梁丽静[13]用清水漂洗酸浆种子且在接种台上进行消毒灭菌后，将种子放入灭菌用的碘量瓶中采用70%酒精（少量溶液浸泡种子数秒）+0.1%氯化汞（8 min）+无菌水（冲洗5次）灭菌;宋晓宏等[11]将毛酸浆种子用70%乙醇（30 s）+无菌水（冲洗2次）+活性氯浓度为1%的次氯酸钠（浸泡5 min）+无菌水（冲洗4～5次）消毒灭菌;邱胜等[12]对苦蘵种子的处理方法是95%乙醇（摇晃浸泡5 min）+20%次氯酸钠+0.1%（体积分数）吐温20（浸泡20 min）+无菌水冲洗;陈明波等[14]选择小酸浆作为外植体，对外植体的处理方法是自来水（冲洗20～30 min）+蒸馏水（冲洗2～3遍）+70%乙醇溶液（30 s）+无菌水（冲洗2～3遍）+0.1%氯化汞溶液（茎段、叶片、叶柄消毒时间为5 min，膨大花萼消毒时间3 min）+无菌水冲洗5～6遍，消毒灭菌后用滤纸吸干水分备用。

由以上消毒方法可知，外植体消毒剂通常选用乙醇、次氯酸钠和氯化汞等，通常用一定浓度的乙醇短时间消毒后再用一定浓度的次氯酸钠或氯化汞溶液进行较长时间的消毒;另外，不同物种或者同一物种的不同外植体所需消毒剂浓度和消毒时间也存在存在差异。因此，在酸浆属植物消毒时，应根据部位的不同选择合适的消毒剂、浓度以及对应的消毒时间，这是酸浆属植物外植体无菌体系建立的关键所在[15]。

1.3 培养环境

陈明波等[14]研究表明，小酸浆的培养温度为（25±1）℃，光照时间12 h/d，光照强度1 500～2 000 lx;酸浆的培养温度为（25±1）℃，光照强度2 000 lx，光照时间12 h[10];梁丽静[13]试验结果表明，酸浆的培养温度以26 ℃为宜;罗晓宇[16]的酸浆试验中光照强度为2 000～2 500 lx;邱胜等[12]的试验中苦蘵生根培养条件为培养温度26 ℃、光照时间16 h。

1.4 植物生长调节剂

细胞分裂素和生长素是植物组织培养中经常添加的激素。酸浆属的不同种的不定芽、不定根诱导培养率也有一定的差别。陈明波等[10]的酸浆离体培养试验结果表明，最佳培养基配比为MS+6-BA 2.0 mg/L+IAA 0.5 mg/L;丛生芽增殖的最佳培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+IAA 0.05 mg/L，增殖系数达到了5.0;最佳生根培养基为1/2 MS培养基，生根率达到91.7%。梁丽静[13]以酸浆为材料，加入不同浓度的6-BA和NAA 2种调节剂，得出诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L，诱导率达到92%;不定芽分化率最高的培养基配比为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L，分化率达到100%。邱胜等[12]以苦蘵的子叶为外植体进行离体培养，结果表明，诱导愈伤组织和不定芽的最佳培养基为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.05 mg/L，愈伤组织诱导率达到100%，不定芽分化率达到77.78%;生根的最佳培养基为1/2MS培养基，生根率达到100%。陈明波等[14]的研究结果表明，小酸浆愈伤组织诱导不定芽最佳培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.05 mg/L或MS+6-BA 3.0 mg/L，诱导率都可达到100%;最佳生根培养基为MS+NAA 0.05 mg/L，低质量浓度的6-BA可以调控小酸浆花芽分化及开花，其中以0.05 mg/L 6-BA的诱导作用较显著。宗宪春等[17]以毛酸浆下胚轴为外植体进行试验，结果表明，愈伤组织诱导最佳培养基配比为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.3 mg/L，诱导率为98.12%;愈伤组织分化最佳培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+IAA 0.2 mg/L，分化率為45.14%;最佳生根培养基为MS+NAA 0.1 mg/L或MS+IBA 0.1 mg/L，生根率可达到100%。宋晓宏等[11]选用毛酸浆种子长成的无菌苗的子叶为材料，得出结论，诱导不定芽的最佳培养基为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.05 mg/L，最佳生根培养基为MS+NAA 0.5 mg/L。综上所述，植物生长调节剂种类不同或者配比不同是酸浆属植物组织培养的关键之处。

1.5 试管苗移栽

陈明波等[10]在酸浆组培试验中的移栽方法是注入少量清水淹没培养基表面，在自然条件下炼苗3～5 d，洗净培养基，移植于装花土和蛭石（1∶1）的塑料盆中，并保持较高的湿度环境，观察幼苗的生长状态;邱胜等[12]对苦蘵的移栽方法是将具有发达健壮根系的幼苗移植到混有花土和蛭石（2∶1）的无菌基质中培养。在酸浆属植物组培苗炼苗移栽过程中，一般使用蛭石、花土等作为栽培基质，可提高基质的保水性和通气性。

2 酸浆属组织培养中存在的问题

褐变是由于在离体繁殖中，培养材料向培养基释放褐色物质，导致培养基颜色由无色转为褐色，对整个植物体产生毒害，培养材料也随之死亡的现象[18]。褐变在植物组织培养过程中十分常见[19-22]，主要起决定作用的物质是植物多酚氧化酶（PPO）。目前，关于果蔬类多酚氧化酶已有深入研究[19，23]。高新新等[23]对毛酸浆多酚氧化酶的活性进行研究，并考察了不同种类抑制剂对其PPO产生的抑制效果，得出的结论是5种常用的酶活抑制剂抑制能力由弱到强依次为亚硫酸氢钠

3 前景展望

随着不同地域之间沟通和联系的加强，越来越多的人加深了对酸浆属植物的了解，在品种培育、繁育培养方面取得了较大进展，在资源保存、种质资源创新和新品种选育上也卓有成效。加强酸浆属植物组织培养技术方面的研究，能够推动和辅助育种、良种繁育的应用进展。可以将组织培养技术与生理、生化及分子生物学等方面相融合，各个分支学科通过组织培养，可以在有利的观察条件下研究多种因素对植物生长所产生的影响，从而提高它们的利用价值，对种质资源保护也有重大意义;与此同时，不仅有利于农业生产，还为药物生产开辟了新途径[32]。因此，应更好地开展酸浆属植物组织培养研究，使常见的褐化、污染和玻璃化等问题得到有效控制并最终得到解决，争取在实际应用中取得更大的成效和收益[33-34]。

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