长柄扁桃组培快繁技术中组培苗玻璃化问题及预防建议

张君明，宋敏丽

（太原师范学院 生物系，山西 晋中 030619）

长柄扁桃（Prunus pedunculatus pall.），蔷薇科（Rosaceae），李属（Prunus），扁桃亚属（Prunus spp.L）多年生落叶灌木。又名毛樱桃、野樱桃、长梗扁桃、山樱桃、柄扁桃、布衣勒斯（蒙古语名）、山豆子等，是我国的扁桃亚属中唯一分布在沙漠中的树种，是很好的蜜源和极具潜力的木本油料树种[1-6]。长柄扁桃作为我国乡土植物树种，是珍贵的野生果树种质资源，其拥有耐干旱、耐瘠薄的特性，可在干旱、半干旱的沙区或土石山区生长，具有良好的生态效益。同时，长柄扁桃作为一种新型木本油料作物，具有良好的经济价值。长柄扁桃核仁富含油脂和蛋白质，许多成分具有保健和医药功能。油脂不饱和脂肪酸高达96% 以上，维生素E 含量高，油脂氧化稳定性强，耐储藏。2020年11月18日，国家发展改革委员会、国家林业和草原局等十部委联合下发《关于科学利用林地资源促进木本粮油和林下经济高质量发展的意见》（发改农经〔2020〕1753号），明确提出要在北方干旱区适当发展长柄扁桃等树种。

长柄扁桃产业拓展空间广阔。但无性系优良品种在生产中还没有大面积推广使用，主要原因是其有性繁育的后代变异性大，无法有效继承母本优良性状，而长柄扁桃无性繁育技术还不完善。一般情况下，使用扦插、嫁接和组培快繁等无性繁育技术对植物的优良品系进行繁育，目的是获得大量优株幼苗。长柄扁桃作为一种分生能力极强的灌木，使用组培快繁方式要优于扦插和嫁接这2种方式。并且组培快繁技术还可用于种质资源离体保存、脱毒、无性系生产及转基因研究等方面，是解决优良品系无性系繁殖问题的有效途径之一。

玻璃化是许多植物在体外培养过程中常见的一种生理畸形。这些畸形导致通过培养难以再生正常克隆植物。在组织培养期间培养材料的叶片和茎等部位出现半透明状、失绿、组织器官结构外形畸形，并且难以通过后期的操作恢复正常生长，这就说明组培苗出现了玻璃化。长柄扁桃植物组培比较容易发生玻璃化是长柄扁桃组培快繁育苗产业中一个亟待解决的问题。

1 组培苗玻璃化进程概述

1.1 出现时期

增殖培养是组培育苗最为关键的时期之一，成功有序进行增殖培养是获得大量组培苗的必备基础。增殖过程中，组培苗细胞分裂旺盛，新梢从腋芽处或胚性愈伤中长出。在此阶段，由于新梢生长过快以及种种不良因素的影响，导致某些新梢的生理发育和形态建成不良，形成玻璃化苗[7]。

1.2 生物学特性

发生玻璃化的组培苗，叶片中的横切面上显示出广阔的腔隙空间，横切面上的茎有间隔的肥大的皮质实质细胞，水汽可在此积聚。玻璃化叶片的表皮组织发生了变化，并且在远轴面存在异常气孔。玻璃化植物难以平衡吸收和蒸散，以及在驯化阶段难以应对水分胁迫[8]。因此，发生玻璃化的组培苗组织脆弱、植株矮小膨大，诱导很难生根，移栽也不易成活。

1.3 形态特征

玻璃化苗的细胞含水量大，叶子呈半透明状，叶小且叶缘向内卷曲，茎干为半透明状且失绿，整株苗呈水渍化状态，生长状态较差，直立性不好，腋芽呈病态水浸状，无法增殖出健康的新梢，培养过程中易出现徒长现象，若将玻璃化的组培苗继续培养，容易出现褐化坏死的现象；正常组培苗的叶子大且开展状态良好，茎秆颜色嫩绿且粗壮挺拔，整体生长状况良好，腋芽分化健康，继续培养后可以增殖出健壮新梢并进一步生长成为健壮的增殖苗。

2 玻璃化成因分析

2.1 玻璃化与碳源的关系

蔗糖和琼脂是植物组织培养中主要的碳源物质，这2 种碳源物质不仅可作为能源物质为植物生长提供能量，还可以调控培养基的水势。玻璃化的组培苗特点之一是细胞含水量大，若培养基中琼脂和蔗糖的含量过低，培养基水势大，将导致组培苗更易产生玻璃化。

2.2 玻璃化与光的关系

光作为环境信号作用于植物，是影响植物生长发育的众多外界环境中最为重要的条件之一。光的重要性不仅表现在植物的光合作用中，还是植物细胞整个生长发育进程中的最为重要的调节因子之一，是植物形态建成中极其重要的响应条件。强光会抑制植物长高，弱光会诱导植物徒长。

2.3 玻璃化与植物激素的关系

植物激素是植物生长发育过程中不可缺少的物质，通常只需极少量的植物激素即可对植物生长产生明显的作用。在组培快繁的增殖阶段，组培苗分裂过于旺盛会导致新发的幼苗异化生长，这是因为在过多的细胞分裂素刺激下，打破了植物生长本身的动态平衡。

2.4 玻璃化与其他条件的关系

造成玻璃化的机理尚不清楚，但是还有很多其他原因会导致玻璃化现象的发生，例如培养基不适宜，包括pH 值、Ca等矿物质浓度；培养环境条件不适宜，包括光照周期，组织培养容器的透气性以及温度等；甚至外植体的取材部位也可能会影响组培苗玻璃化的发生[9-14]。

3 长柄扁桃组培苗玻璃化预防建议

3.1 添加蔗糖和琼脂

组织培养过程中，蔗糖和琼脂是不可缺少的能量物质和碳源，添加量一般控制在30 g/L和7 g/L左右。改变蔗糖和琼脂的添加量可改变培养基的水势，培养基水势降低，可有效调控降低组培苗细胞内含水量，预防组培苗玻璃化。在长柄扁桃组培快繁育苗过程中，蔗糖添加量应保持在40～50 g/L，琼脂添加量应控制在8～9 g/L，可以有效防止玻璃化苗的生成。

3.2 增加光照强度

植物利用光照进行光合作用，除此之外，光照还影响着植物的形态建成。弱光会诱导植物徒长，强光会限制植物长高。在以往长柄扁桃的组培过程中，光照强度一般设置在2 000 lx 左右。但长柄扁桃为喜强光植物，强光可以有效抑制其徒长现象，因此在长柄扁桃的组培快繁过程中光照强度应设置在3 000～4 000 lx为宜。

3.3 降低温度

玻璃化苗易徒长、水分吸收量大、细胞含水量高，但气孔发育不良，水分代谢差或完全丧失水分代谢能力，细胞内水分无法靠气孔蒸腾散失。一般在高温条件下，组培苗体内生理活动活跃，需水量较大，而低温下苗体生理活动减缓，需水量较低。长柄扁桃的组培过程中温度一般设置在24℃～28℃，为防止玻璃化苗产生，可将温度设定在22℃～24℃，通过温度来调控并降低组培苗体内代谢速率，从而降低水分吸收，抑制玻璃化苗产生。

3.4 降低植物激素使用量

植物激素是控制植物生长的关键因子，浓度合适的植物激素用量会促进植物生长，若植物激素的用量过多或过少，都会对组培苗产生不良影响。在长柄扁桃组培增殖过程中，6-BA（6-苄氨基腺嘌呤，细胞分裂素）是最常使用的植物激素之一，其用量一般为1～2 mg/L。但由于长柄扁桃分生能力强，其组培过程中同样表现出增殖能力强的特点，细胞分裂素用量高会导致其增殖数量过多，从而引起组培苗质量下降。组培苗质量下降也是诱导玻璃化苗产生的原因之一，因此6-BA用量不宜过高，其使用量应控制在0.5 mg/L左右。

3.5 培养基pH设定

通常植物的组织培养中，培养基的pH 值设定在5.8 左右，培养基过酸会导致其凝固性不好、偏软，培养基过碱则容易板结、偏硬且脆，不利于组培苗生长。凝固不佳的培养基中水分流动性强，利于玻璃化苗的形成。因此在长柄扁桃组培快繁生产中，培养基pH 值应设定在5.9～6.0，利于预防组培苗玻璃化。

3.6 使用透气性合适的组培瓶

组培瓶内部环境与外界环境隔绝，呈封闭状态，瓶内湿度大，若完全无法与外界环境进行气体交换，则有利于玻璃化苗的发生。但频繁与外界环境进行气体交换会导致培养瓶内水分向外界散失，久之培养基失水变干板结，影响瓶内组培苗生长。因此应选用瓶盖含透气孔的组培瓶，并以气孔面积小、透气性适中为标准。

4 长柄扁桃玻璃化苗的恢复

4.1 玻璃化组培苗的状态划分

长柄扁桃玻璃化苗的恢复，即将已经玻璃化的组培苗进行培养，使其恢复至正常生长状态。这时，可根据玻璃化组培苗的生理状态将其与健康正常的组培苗分开，之后再将玻璃化组培苗另分为2 种状态：完全玻璃化的组培苗和半玻璃化组培苗。其中，完全玻璃化的组培苗无法恢复成正常组培苗，而半玻璃化组培苗，经过处理后可培养出正常组培苗。

4.2 半玻璃化组培苗的处理

半玻璃化组培苗通常分为2 部分：茎叶已经玻璃化且腋芽同样玻璃化的部分，茎叶未玻璃化且腋芽分化健康的部分。在培养过程中，可将半玻璃化苗已经玻璃化的部分去除，剩下未玻璃化部分继续增殖培养即可培养出正常组培苗。值得注意的是，在此阶段中，要根据预防建议配置专门用于半玻璃化组培苗培养的培养基。在修剪过程中，要细致观察，确保再次培养的部分属于还未玻璃化的部分。在接种时，要确保腋芽不能浸没在培养基内，而要裸露在组培瓶内的空气中，这将更好地促进腋芽分化出健康正常的组培苗。

5 结语

作为我国乡土木本油料植物，长柄扁桃兼具经济、生态和观赏等多种价值，是我国三北地区荒漠化防治的优良树种。作为优良的木本油料树种，其产业拓展空间广阔，尤其是其组培快繁行业的发展，可为市场提供足够的苗木。但长柄扁桃的组织培养相对其他果树较为困难，而且玻璃化苗的产生在长柄扁桃植物组培过程中较常见，这是一个亟待解决的问题。组培苗玻璃化是一个不可逆的过程，用玻璃化组培苗进行增殖培养将继续获得玻璃化苗，且玻璃化苗很难生根，质量不符合生产标准的要求。目前，对于长柄扁桃组培苗的玻璃化方面，还无法准确定位其发生机理和发生规律，其中比较显著的原因是细胞分裂素使用浓度过高或培养基中琼脂和蔗糖的添加量过少。综上所述，可知在长柄扁桃组培快繁产业生产中，重要的是如何避免组培苗玻璃化，而不是将玻璃化苗恢复为正常组培苗。文章提出的关于预防玻璃化苗产生的建议，可为长柄扁桃组培快繁育苗产业的发展提供参考。