植物离体培养试管开花诱导因子

李红艳 翟赛亚

试管开花是指采用细胞组织培养的技术，在培养器皿中实现植物的开花过程。法国的Julien Costantin是兰花试管开花研究工作的先驱者，但最先实现试管开花的植物Laeliocattleya（卡特兰属×蕾丽兰属）是由美国康奈尔大学植物生理专家Lewis Knudson报道的。试管开花研究主要是通过有目的的改善各种影响因子如植物生长调节剂、营养条件、光周期、温度等对植物花的发育过程的影响，从而提高试管开花的效率。

1   植物生长调节剂

1）细胞分裂素的影响。细胞分裂素其主要作用是能够促进芽的分化，许多研究者都就细胞分裂素对花芽分化的影响做了比较深入的探讨。根据Goh的研究，表明6-BA可以促进杂种石斛兰整体植株的花芽发端，诱导花芽发生。D. candidum的研究也证实了在培养基中添加BA时，可诱导植株开花。D. huoshanas也有用激素BA、2，4-D及ZT等促使种子到开花的整个生长过程的系统报道。K.V. Saritha等在研究睡茄Withania somnifera 试管开花、结实、组织快繁的过程中发现，在培养基MS+KT 0.5～4.0 mg/L+IAA 0.1 mg/L中培养4～6周后继代植株便出现了花蕾。Wagner de Melo Ferreira等在研究TDZ对铁皮石斛组培苗花芽分化过程内源激素细胞分裂素和IAA水平的影响时发现，与不含TDZ的培养基相比较，在培养基中添加1.8 μM TDZ对石斛苗内源激素细胞分裂素和IAA水平的影响最大。后来一些研究者发现，适当浓度的6-BA能够促进植物的花芽分化，但当浓度过高或過低时则抑制花芽分化。因此，浓度不同的细胞分裂素其对花芽分化的影响是不同的，在使用细胞分裂素时应选择合适的浓度。

2）生长素、赤霉素的影响。有报道称，将诱导的C.ensifolium幼苗转接到含有NAA的培养基中，会出现花芽枯萎死亡或开畸形花的现象。Goh等在石斛兰上与杂种兰花Aranda培育过程中观察到IAA（吲哚乙酸）能够阻止花芽的形成。Kostenyuk等在对C.niveo-marginatum Mak 的研究中发现，NAA本身不诱导开花，而生长素抑制剂2，3，5-三碘苯甲酸抑制开花。钱桦等在对两种不同的春石斛品种开花诱导试验中发现，低浓度的GA3对于春石斛的催花效果因品种而异，而2个春石斛品种的叶片都有不同程度的变黄，黄化的速度随着GA3浓度的降低而减慢，且黄化率也有所降低。因此，生长素的作用与植物种属的不同有关。高浓度的GA延缓开花，PBZ（抗GA剂）完全抑制细胞分裂素或根修剪诱导开花的作用。

3）ABA、乙烯的影响。有实验证明，ABA（植物激素脱落酸）在植物组织培养中影响花芽形成。先将铁皮石斛原球茎培养在加有0.5～1.5 mg/L ABA的培养基上15～20天，再转到含BA的MS培养基上，可以得到很高的成花率，这说明了在花诱导的早期阶段中，ABA的增加可能起有重要的作用。用ABA和乙烯（与胁迫或生长抑制相关的激素）处理文心兰属Oncidium和石斛属Dendrobium，能够加速营养生长向生殖生长的转变。

2   光周期和温度

光周期是许多种植物的试管开花的影响因素。一些兰花如P.pusilla具有光周期，在适宜的光周期下会诱导这些植物开花。有研究表明，光照能够直接或间接地影响试管内植株的生长。Ana在对光周期和温度对三脉梅花草试管内生长和开花的影响中发现，光周期可以控制植物叶片的数量，长日照可以促进植物的生长以及花的形成，植物对温度非常敏感，一般27 ℃最适合植物生长，也最适合植物叶片以及花的形成。刘燕等在对西洋杜鹃的花芽诱导中发现，光照量对西洋杜鹃的花器官的形成有很重要的作用。光照强度越大越容易促进花器官的形成，并可以使花期提前。

有报道说当植株Phalaenopsis在低温条件生长时，若给予其适宜的光照将会对其花茎抽出有促进作用。C. Pedersen等在研究对六出花组培苗进行低温处理诱导花芽分化的实验中发现，经过10 ℃低温处理后的组培苗比没有经过低温处理过的组培苗花期提前，花茎缩短，生殖枝增多。温度对开花的诱导作用有的时候可以被其他的一些影响因子而替代，如乙烯、缺氧、光周期等。因此推测，温度或光周期对诱导开花的影响，可能是通过植物内源激素调节控制的。

3   附加物

在附加物中，有报道称多胺对诱导植物的花芽形成以及花器官的分化等方面起着非常重要的作用。据王光远等观察报道，在诱导铁皮石斛原球茎的培养基中添加精胺、亚精胺等多胺类的物质，可以明显促进花芽的分化。桂仁意等报道称，通过对外源多胺以及多胺生物合成抑制剂作用在石竹试管开花的影响的研究发现，多胺类物质能影响植物的内源激素的含量，这就证明多胺类物质与激素的代谢有关，它们共同控制着植物的花芽分化。

4   pH值

研究表明，培养基的pH值对试管开花诱导具有一定的影响，对于大多数的植物，开花培养基是需要在偏酸性的条件。譬如，欧洲油菜在含有6-BA的培养基中，pH值是3.9～4.6时，开花率可达到最高。

5   营养条件

营养物质之间的不同配比也会对植物试管开花产生一定的影响。NH+4/NO-3比值以及碳氮浓度都将对开花产生影响。高比值的NH+4/NO-3一般会有利于花芽形成。

有研究发现糖与开花的诱导有关，可能是因为糖参与促进戊糖磷酸途径的循环。在研究建兰 （ C.ensifolium ）的试管开花时发现，改变糖源同时提高激素的浓度可以使根状茎上的营养芽变成花芽;在铁皮石斛离体开花的研究中发现，培养基中加入葡萄糖，能使花芽形成的时间提前，成花率增加。

目前国内关于石斛属植物试管开花研究的报道主要是利用生长素类、细胞分裂素类、脱落酸等的不同配比诱导花芽发生。温云飞等报道了4个月苗龄的霍山石斛组培苗在MS+2，4-D 0.1 mg/L+ZT l.0 mg/L培养基上继代2个月可以诱导出花芽数较多的正常花芽，随后将植株转栽到MS+10 g/L香蕉提取物的无激素培养基上，花芽可以正常开花。王光远等研究了ABA在石斛离体培养中对花芽诱导的影响，结果表明：铁皮石斛原球茎在MS+ABA0.5 mg/L预培养后，再转入2 mg/L 6-BA的MS培养基上培养，花芽形成频率明显提高，可达84.4%，且每棵植株花的数目增加。陈肖英研究了霍山石斛试管开花诱导，发现在改良的MS基本培养基中，即增加磷含量（5倍磷），减少氮的含量（1/6氮），糖浓度提高到40 g/L，并加入适宜浓度（0.02 mg/L）的TDZ可诱导霍山石斛开花，5个月内统计花芽发生率为50%左右。高浓度TDZ诱导的花芽多为总状花序。低浓度TDZ诱导的花芽多为顶生单花。

（参考文献略）