基于Citespace 的长寿花培育技术研究进展

刘子琳，张 群，邓传远

（福建农林大学园林学院，福建福州 350100）

长寿花原产于马达加斯加岛，东南亚、我国南部与我国台湾有少数原生种，目前作为观赏花卉广泛分布于世界各地[5]。长寿花由于花期长、观赏效果佳、容易栽培，在花卉市场中占有重要地位，成为市场上发展最快的盆花之一[6]。在我国十四五规划中，明确提出要创新种质，但目前研究主要集中于花卉生产与栽培繁殖上，高品质长寿花主要依赖荷兰进口[7-8]，归纳总结了国内外长寿花栽培技术、繁殖技术、育种技术，并提出建议与展望。

1 国内外研究现状

1.1 国内研究现状

关键词是对一篇论文的概括和凝练，分析某一领域相关文献关键词，有助于了解该领域研究方向，挖掘研究热点。在中国知网，以“长寿花”“圣诞伽蓝菜”“Kalanchoe blossfeldiana”进行主题检索，最终筛选出相关文献150 篇，使用CiteSpace 软件，对150 篇文献进行关键词共现分析与关键词突现分析，关键词共现是提取统计所有文献中的关键词，以其作为节点，某一关键词出现频次越高，其节点越大；关键词突现是表示关键词在某一时段突然大量出现，可反映领域内某一时段的研究热点或研究趋势。

国内研究文献关键词共现图显示（见图1），除了“长寿花”以外，“组织培养”“愈伤组织”“快速繁殖”出现频次较高。图中关键词分布比较集中，研究方向主要分为两大分支，分别是组织培养和栽培管理，其中，对长寿花的组织培养技术研究集中且数量较多。

图1 国内研究关键词共现图

通过对长寿花相关150 篇文献出现频次最多的25个关键词进行突现分析（见图2），结果显示：1986-2021 年，早期突现的关键词是“伽蓝菜”“室内花卉”“周年开花”；中期主要是研究花卉栽培与繁殖技术，突现的关键词是“温室栽培”“扦插基质”“胚状体”“快速繁殖”“组织培养”等；近期突现的关键词是“观赏价值”“盆栽”“花期调控”。

图2 国内研究关键词突现图谱

结合关键词共现分析与突现分析可以看出，在长寿花引进早期，主要是长寿花的推广应用，中期开始研究长寿花栽培与繁殖技术，近些年是研究长寿花观赏性状、观赏价值。国内学者对长寿花的栽培繁殖技术有了较为完善的研究，且研究集中于组织培养技术的应用，成为中期乃至现在的研究热点，但较少涉及长寿花育种及分子层面。

1.2 国外研究现状

在Web of Science 所有数据库中，以“Kalanchoe blossfeldiana”为主题进行检索，最终筛选出相关文献119 篇，使用Citespace 软件进行关键词共现分析（见图3）。共现图谱中关键词分布较分散、均匀，没有特别集中的点，除了检索主题外，其他关键词出现频次比较平均。没有出现频次较高的关键词，说明国外研究领域较广，研究主题多样，有“长寿花品种”“培养最佳条件”“景天酸代谢”“色素形成与积累”“转基因植物”等主题。

图3 国外研究关键词共现图

通过对文献出现频次最高的25 个关键词进行突现分析，得出关键词突现分析图（见图4）。显示在20 世纪50～80 年代，主要是探究二氧化碳、光照因素对长寿花的影响；从2004 年开始，开始出现“温度”“营养液”“紧凑株型”“病虫害首次报道”“延迟花期”“花青素积累”及与基因工程相关的“农杆菌介导转化”“植物生长调节剂的替代”“长寿花品种”等关键词。

图4 国外研究关键词突现图谱

通过以上分析可知，国外学者对长寿花的研究在不断深入、拓展，研究多集中于长寿花生理因素和内含物方面，比如，环境因子对长寿花生理进程的影响，或利用现代基因工程，使长寿花获得或改良某些性状，提高长寿花品质，培育新品种。

2 栽培技术

2.1 无土栽培

长寿花栽培较容易，喜温暖环境，耐干旱，浇水不宜过多，保持盆土稍干燥为宜，对土壤要求不严[1]。余蓉培等[9]对从荷兰引种的长寿花品种，结合灰色关联度分析，开展品种比较和适应性试验，筛选出适宜云南气候条件的品种。长寿花除了常规土培，还可采用无土栽培，有学者研究了不同基质配比对长寿花生长和开花的影响，并对基质进行筛选[10-11]。随着栽培技术的发展，利用水培方式栽培花卉越来越多，但长寿花耐旱怕涝的生态习性，普遍认为不能水培。有学者通过水培试验，利用营养液发现长寿花可以正常生长，适合做水培花卉。一般的水培花卉需要利用杀菌剂抑制营养液中微生物的生长，有研究表明，杀菌剂不利于长寿花生长，因此，可不添加杀菌剂，在清水中不需要外源激素便可生根[12-13]。

2.2 矮化植株

长寿花节间长、徒长与光照有关，为了使长寿花具有紧凑株型，可采用物理方式对植株进行矮化培养，常用的方式有修剪、摘心、光照调节、控制扦插时间、施肥等[14-15]。施用植物生长调节剂能有效矮化植株，目前使用较为普遍的是多效唑，能显著缩短长寿花节间长度、减小冠幅、降低株高[16]。余蓉培等[17]利用梯度试验，探究不同浓度植物生长调节剂GA3和B9对长寿花生长发育的影响，发现GA3可增加长寿花株高、降低叶绿素含量、缩短花期；B9可降低长寿花株高，延长花期。

2.3 微型培养

试管花卉植株娇小，培养在精致的小试管或玻璃瓶内，是当前市场上较为流行的迷你型花卉。郑新会等[18]以茎段为材料，利用组织培养技术在培养基中加入色素，获得4 种彩色长寿花“迷你试管花卉”。吕侃俐和薛娇[19-20]分别进行试管开花和瓶内开花研究，成功使长寿花在试管和小瓶内部生长开花。

2.4 环境及其他因子对长寿花的影响

长寿花原产于非洲，喜温暖环境，不耐寒，为了增强长寿花耐寒性，提高市场潜力，有学者探究了低温对长寿花生理过程的影响，结果表明，低温对光合碳代谢和根系渗透水的吸收有直接或间接影响[21]。长寿花是典型的短日照花卉，喜低温和PAR 水平，10～15mol/m2·s 的PAR 水平和20℃的温度对长寿花生长和品质最有利[22]。刘彦中等[23]探究60Coγ-射线辐射对长寿花某些生理指标的影响，发现60Coγ-射线辐照有利于长寿花生长代谢，增强植株抗逆性，对提高其观赏价值也具有积极影响。

3 繁殖技术

长寿花可采用播种、扦插、分株等繁殖方式，但一般种子较少或不产生种子，所以，扦插是最简便、快捷的方式。但长期无性繁殖易导致病毒在植株内积累，盆花观赏性状会随扦插代数的增加逐步产生退化[15]。相较于传统繁殖方式，组织培养技术的应用使花卉生产具有繁殖系数高、繁殖周期短、成本低、可全年进行大规模生产等优点[24]，但组织培养的继代次数会对增殖产生影响[25]。

3.1 组织培养

目前，关于长寿花组织培养已有大量研究，对外植体的选择，大部分学者采用叶片和茎段，而程军[26]利用长寿花花序成功进行组织培养。薛娇等[27]发现对外植体的灭菌处理，茎尖的最佳消毒方法：0.1%mg/L 升汞消毒3min，38℃的水浴锅中处理60min。孙利娜[28]得出长寿花嫩叶片的最佳消毒方法：75%酒精灭菌30s，无菌水冲洗4 次，再用0.1%升汞消毒12min，最后无菌水冲洗7次。培养基基质配比的研究较多，任改婷等[29]通过试验分别筛选出不同品种的最佳培养基。许多学者通过试验筛选出最佳培养基，但因受品种、外植体等因素影响，最佳培养基的基质配比并不一致[7，30-31]。组织培养长寿花时，在愈伤组织阶段不稳定，经常发生不良变异，为了减少遗传的不稳定性，在组织培养时可添加生长调节剂，植物生长素可刺激愈伤组织产生，细胞分裂素可调节不定芽的形成和发育[32]。也有相关研究表明，TDZ（噻苯隆）比细胞分裂素BAP 对不定芽的再生更加有效[3]。

3.2 试管嫁接与微扦插

试管嫁接是在试管内将砧木与接穗进行嫁接的技术，是将植物组织培养与嫁接技术相结合。刘雪松[33]系统研究了长寿花试管嫁接，建立了比较成熟的微嫁接体系。夏涵涵等[34]运用试管嫁接，将长寿花试管苗与玉米、绿豆、宝塔菜的试管苗进行远源嫁接，获得长寿花与宝塔菜、绿豆与长寿花的远缘嫁接植株，但长势弱；运用ISSR 分子标记嫁接苗及其砧木与接穗，发现嫁接苗有来自砧木和接穗的扩增位点，说明遗传物质在砧穗之间是可转移的，该研究为嫁接的遗传理论及该方法的推广应用奠定了良好基础。冯丹等[35]直接对组培苗进行瓶外微扦插生根，此技术将组培苗生根和驯化相结合，不仅缩短了培养周期，而且提高了移栽成活率，是一种高效快速的育苗方法。

4 育种技术

4.1 杂交育种

长寿花主要是利用杂交育种改良品质，伽蓝菜属内物种繁多，遗传变异大，且易于种间杂交[5]。对长寿花进行种间杂交，发现亲本与杂种间存在显著差异，广泛杂交有助于新品种发展，种间杂交对长寿花品种的改良效果显著[36]。但长寿花种间杂交在受精前后都存在障碍，受精前花粉质量和花柱长度是影响花粉管萌发的重要因素，受精后胚乳退化导致种子发育异常，从而阻碍了种间杂交，但种间倍性差异不影响种间杂交[37]。有学者研究了长寿花2 个品种的柱头发育和接受能力，根据柱头过氧化物酶的形态和活性变化，划分了5 个不同的柱头发育阶段，对不同阶段进行互花授粉后，观察花粉管数量，发现第三阶段（开花后4～7d）授粉的心皮中花粉管数量显著高于其他发育期，表现为乳头排列松散、花粉管渗出量最大，该项研究可帮助育种者选择最佳的授粉时间[38]。

4.2 基因工程育种

使用基因工程育种，主要是为了使长寿花获得更加优良的性状。国外学者在该领域研究较多，育种目标主要是矮化植株，获得紧凑株型，还有学者研究了降低长寿花对乙烯敏感度及产生无标记基因植株。

4.2.1 矮化植株。虽然使用生长调节剂能有效矮化植株，但其中许多化合物对人类健康和环境都有潜在为害，一些国家已禁止使用[39-40]。所以，为了减少化学调节剂的使用，有学者指出可使用无污染的乙醇诱导赤霉素20-氧化酶的沉默达到矮化目的[41]。有学者研究了长寿花生长相关基因，运用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术，发现一个基因片段导致植物生长显著减少，并将该基因命名为KbORF1[42]。将相关基因利用农杆菌介导法导入长寿花外植体中，利用组织培养技术进行培养，发现来自烟草的GA2ox 基因、KxhKN4 基因、KxhKN5 基因、拟南芥MKS1基因及来自天然土壤细菌发根农杆菌的rol 基因，都对长寿花植株高度产生了影响。在导入烟草GA2ox 基因后，长寿花转基因株系的平均长度比野生型对照植物短2 倍，花序茎的平均长度几乎比野生型对照植物短3 倍。GA2ox 基因的过表达是获得花卉紧凑生长的有用方法，但会出现花期延迟、叶绿素增加的现象[43-44]。基因KxhKN4 的过表达和KxhKN5 的沉默，导致植株高度和直径减小的紧凑表型，一些株系甚至具有相对较高的花序数[40]。拟南芥MKS1 基因过量表达，导致长寿花茎和节间长度减少，节数无变化[45]。通过将来自天然土壤细菌发根农杆菌的rol 基因插入到长寿花中，产生了没有延迟开花的紧凑型植株[46]。

4.2.2 降低长寿花对乙烯的敏感度。乙烯参与很多生理和发育过程的调节，可加速器官衰老脱落。通常在储存库或市场中存在乙烯，会加快花朵凋谢。Brian Christensen 研究表明，rol 基因不但延缓了植物生长，还进一步提高了采后品质，增加了乙烯耐受性[47-48]。Mohsen Sanikhani 使用含有来自拟南芥的突变乙烯受体基因etr1-1 的质粒pBEO210，通过根癌农杆菌介导的转化，转入长寿花中，使长寿花具备对乙烯敏感性降低的特性[49]。

4.2.3 无标记基因植株的培育。转基因植物在转化后保留的选择性标记基因被认为是安全问题，在通过连续转化周期引入多个农艺性状的植物中，所用的多个选择标记也是堆叠的，去除标记基因将有利于在多轮转化中使用相同的标记基因[49]。利用Multi-Auto-Transformation（MAT）载体系统，可培育无标记转基因植株，该系统包括正向选择、使用ipt 或rol 基因、通过位点特异性重组和DNA 去除系统，生成形态上正常的无标记转基因植物。有学者以长寿花为试验材料，利用MAT 载体系统，培育出形态正常的无标记转基因长寿花植株[50-51]。

5 结语

目前，长寿花在花卉市场占据重要地位，具有良好的发展前景，但国内销售的高品质长寿花大多依赖荷兰进口，且目前长寿花的分类、命名比较混乱，品种繁多，对品种还未作出系统的研究总结。针对长寿花的栽培与繁殖技术的研究主要集中于国内，而育种技术则主要集中于国外。我国对长寿花的研究存在盲目跟风、追求研究热点的问题，导致研究集中于栽培、繁殖技术方面，出现了相似、重复研究，研究创新性较差，尚未发现有长寿花育种相关报道。相较于国内，国外研究领域更广，也更为全面，研究内容与时俱进，善于利用现代先进转基因技术培育长寿花新品种，本研究列出了国外对长寿花研究的几个方面，可为国内长寿花相关研究提供参考与思路。创新林木花卉种质资源，推广应用具有自主知识产权的花卉优良品种，对我国生态文明建设具有重要作用，也能助力我国经济发展[8]。因此，在这一背景下，应系统性研究长寿花，使用先进的分子育种等手段培育出优质的新品种，从而掌握优质品种权。