杨树组织培养研究综述

摘 要：为扩大杨树生产应用，简述了近年杨树组培的研究现状，重点对外植体类型，培养基的选取，激素的选择及组培的分化培养、增殖培养、生根培养、炼苗移栽4个阶段进行概述，以期对杨树组织培养研究提供参考。

关键词：杨树；组织培养；研究现状；展望

中图分类号： S792.11 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.022

Research Review on the Tissue Culture of Populus

DING Yi，GONG Yanyou，OU Pinli， YANG Qiaolin， YANG Zonghan

（College of Environment and Resource， Dalian Nationalities University， Dalian， Liaoning 116600，China）

Abstract： In order to expand the application of poplar production， the research status of poplar tissue culture in recent years was briefly described， focusing on the types of explants， the selection of culture medium， the selection of hormones and the four stages of differentiation culture， proliferation culture， rooting culture and seedling transplanting were summarized in order to provide reference for the research of poplar tissue culture.

Key words： Populus； tissue culture； research status； prospect

杨树是杨柳科（Salicaceae）杨属（Populus L.）落叶乔木植物的通称，杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种之一[1]，属下通常分5个组：青杨组（Sect. Tacamahaca Spach）、白杨组（Sect. Lence Duby） 、黑杨组（Sect. Aigei-ros Duby） 、胡杨组（Sect. Turanga Bge）和大叶杨组（Sect. Leucoides Spach）[2]。杨树具有无性繁殖容易、生长速度快、生产周期短等优点[3]，广泛用于生态防护林、三北防护林和工农业用材林。同时，杨树树干高大、整齐，常用作“四旁”绿化及道路绿化树种[4]。随着各个行业对木材需求量的日益加大，杨树作为重要的木材树种，逐渐体现出它的价值。但杨树扦插繁殖具有成苗周期长、受季节的影响大和生长条件不易控制等缺点，在短时间内难以繁殖出生长状态统一的苗木。而组织培养作为一种快速繁殖技术，可有效地解决这些问题，短时间内能繁殖大量优良树种。

1 杨树组织培养研究现状

随着杨树组培技术的日渐成熟，已经有许多不同种类杨树再生体系成功建立的例子，如2001杨[5]（Populus × euramericana cv.‘2001’），大青杨[6]（Populus ussuriensis Kom.），725杨[7]（P. deltoides cl.‘725’），箭杆杨[8]（Populus nigra L .Var. thevestina），巨霸楊[9]（Populus deltoides 50 × P. deltoides 36），南方四季杨[10]（Populus deltoides × P. nigra cv. Chile），欧美杨POR[11]（Populus × euramericana），欧美杨渤丰1号[12]（Populus ×euramericana cl.‘Bofeng 1’），山新杨[13]（Populus davidiana × P. bolleana），小黑杨[14]（Populus simonii × Populus nigra）等都有报道。

2 杨树组织培养概述

2.1 外植体的选择

一般来说，外植体越幼嫩越容易再生植株[15]，在林木组培中首选腋芽萌发途径，以腋芽萌发途径进行组培，其再生植株的遗传变异程度较愈伤组织诱导的小，但茎段腋芽组培的增殖率通常低于愈伤组织诱导丛生芽的增殖率[16]。杨树组织培养中大多选用叶片和茎段，少数用叶柄。姜洋等[6]以大青杨无菌苗叶片为外植体，14 d后产生不定芽，且不定芽翠绿，生芽率达100% 。李春利等[17]选择毛白杨叶片为外植体，叶片通过直接分化培养的方式，20 d即可形成丛芽。李永丽等[5]选择2001杨叶片、叶柄和茎段作为外植体进行研究，结果显示，茎段、叶柄外植体7 d后两端切口发红膨大，开始形成绿色愈伤组织，15 d左右愈伤组织上开始出现不定芽，丛生芽诱导率较高，均达90%；叶片主叶脉切口处10 d后可见形成的白色愈伤，20 d后丛生芽出现，丛生芽诱导率为60%，但丛生芽量较茎段、叶柄外植体产生的多。从上述研究结果的诱导时间来看，茎段所需时间最短，叶片所需时间较长。所以，在杨树组织培养中，与茎段和叶柄相比，叶片为较好的外植体材料。

2.2 外植体消毒

目前，对外植体消毒的消毒液常用的有乙醇、HgCl2、次氯酸钠、次氯化钙等[18]。对于大多数外植体只需要进行表面消毒即可，而有些外植体由于具有内生菌，为达到较好的灭菌效果，除需要进行表面消毒外还需要进行其他处理[19]。叶片通常采用70%～75%乙醇处理10～30 s，0.1%的HgCl2处理3～7 min。茎段、茎尖和腋芽在消毒中通常选用乙醇消毒30～60 s，再用0.1%的HgCl2溶液处理5～15 min。在实际操作中，不同的外植体对消毒剂的敏感程度也不太相同，根据所选材料确定消毒剂及消毒时间。

2.3 培养基的选取与激素的选择

2.3.1 培养基的选取 在植物组织培养的过程中，培养基的选择对植物组织的生长、脱分化、再分化有着很大的影响，对杨树培养苗的生长至关重要。在杨树组织培养的过程中，MS，1/2 MS，WPM等培养基都有广泛的应用，其中，应用最多的是MS培养基及 1/2 MS 培养基，其营养丰富且全面。MS培养基具有较高的无机盐浓度，对保证组织生长所需的矿质营养和加速愈伤组织的生长十分有利，可用来诱导愈伤组织，或用于胚、茎段、茎尖及花药培养。杜兆伟等[14]在小黑杨快繁与再生体系的优化中，使用了MS，MH，WPM这3种培养基对小黑杨进行不定芽分化，结果表明，相同激素下的MS培养基 比MH效果要好，WPM效果最差，在多种激素处理下叶片都迅速褐化，只有少数茎段能进行分化。李永丽等[5]在2001杨组培再生体系建立的研究中发现，MS培养基的诱导分化效果比WPM好，且经相同条件培养，MS培养基比WPM培养基外植体丛生芽诱导率高，在箭杆杨的初代培养及苗木生根培养中，1/2 MS培养基比MS效果更好，有利于愈伤组织再分化和不定芽的形成[8]，与欧美杨POR生根培养基选择相同，不同杨树的生长条件各不相同。所以，在选择各个阶段的培养基时，要根据实际情况而定。

2.3.2 激素的选择 生长素类植物生长调节剂可显著促进植物扦插生根，生产上最为常用的是IBA和NAA，能促进侧根和不定根的形成，促进胚芽鞘和茎的生长，抑制根的生长[20-21]。细胞分裂素促进细胞质分裂，从而使细胞体积扩大，最主要的是诱导芽的分化。人工合成的6-BA活性比其他细胞分裂素强，在农业和园艺上得到广泛应用[21]，也是多数木本植物体诱导和增殖培养的主导激素[22]。在各类细胞分裂素中，6-BA 使用最为广泛[23]，但单独使用时增殖率较低，且无法促进试管苗的生长[24]。在杨树的分化培养过程中，通常选用的细胞分裂素是6-BA，ZT，KT等，生长素为NAA[7，17]。对欧美杨渤丰1号的研究结果表明，渤丰1号杨叶片在6-BA 0.4 mg·L-1与NAA 0.04 mg·L-1组合的不定芽分化率和平均分化芽数均表现为最高，分别为100%和21个[12]，而甜杨叶片不定芽分化叶片在BA 0.5 mg·L-1与NAA 0.05 mg·L-1组合的培养基中获得的诱导率最高，为98.8%，显著高于其他培养基配方，平均不定芽数也较高[25]。TDZ作为一种有效的形态发生调节剂在木本植物组织培养快繁体系中得到了广泛的应用[26]，周洲等[11]在对欧美杨POR组培再生系统研究中表明，TDZ在芽诱导过程中有显著的促进作用，在TDZ，6-BA和NAA同时存在时，茎段和叶片均可直接诱导产生丛生芽，而6-BA和NAA的組合也能诱导出丛生芽，但是诱导率较低，在TDZ 0.05 mg·L-1，6-BA 0.05 mg·L-1，NAA 0.05 mg·L-1的培养基上，15 d后丛生芽诱导率可达 97.3%。李春利等[17]在毛白杨叶片再繁和遗传转化体系的优化中研究表明，6-BA和TDZ激素混合使用可促进叶片分化，叶片分化率可达 100%；增加芽伸长步骤提高了单片叶的繁殖系数。TDZ促进芽的分化要强于其他分裂素，但抑制芽的伸长，因此，增加芽伸长步骤来消除抑制。

2.4 分化培养

培养基中激素的种类及配比是影响外植体分化和不定芽诱导的关键因素，不同部位的外植体的大小对杨树组织培养的分化率及成活率存在影响。王金贵[27]筛选出的俄罗斯抗寒杨不定芽的诱导培养基中，6-BA与NAA的绝对质量浓度为0.5 mg·L-1和0.2 mg·L-1。王颜波等[28]选出欧洲黑烟N46最适的分化培养基6 -BA与NAA的绝对质量浓度为0.5 mg·L-1和0.03 mg·L-1。汪玲等[7]研究表明，725杨最佳分化培养基为MS+6-BA 1.0 mg·L-1+NAA 0.3 mg·L-1+KT 0.3 mg·L-1+蔗糖 25g·L-1+琼脂 6 g·L-1。沈迪玉等[29]选用四季杨茎段为外植体，研究表明，随着6-BA浓度的增加，四季杨外植体的芽分化率呈现先增加后下降的变化趋势，当6-BA浓度为2.0 mg·L-1时外植体芽分化率最高。

2.5 增殖培养

将分化芽转继代到增殖培养基中，可以使分化芽成倍地增长，也可以降低细胞分裂素 6-BA 的浓度而利于分化芽下一步的生根培养[7]。外源激素的浓度及不同种类激素的相对配比对增殖存在影响，6-BA 单独使用时增殖率较低，王大鹏等[30]在胡杨组织培养叶片及插穗毛状根发生的研究中发现，培养基组为MS+0.75 mg·L-1 6-BA+0.1mg·L-1 NAA+6.0 g·L-1琼脂时，平均株高达到最大值（4.2 cm）， 不定芽数较多，且无玻璃化现象，叶色鲜绿，未见黄化现象，为最佳增殖培养基。毕海林等[31]在黄杨叶栒子组织培养与快速繁殖技术研究中显示，增殖系数随6-BA浓度的降低而降低，在一定范围内随6-BA浓度的增高而增高，过高的6-BA浓度反而会使增殖系数降低。在相同浓度的细胞分裂素中，加入适量生长素 IBA，增值系数会略有升高；当6-BA质量浓度为1.5 mg·L-1和IBA质量浓度为0.1 mg·L-1时，黄杨叶栒子的增殖系数最高。因此，不同杨树组培中激素及其浓度的选择应根据其具体情况来确定。

2.6 生根培养

一般影响组培苗生根的因素有植物材料、培养基类型、植物生长调节剂和其他因子。杨树的生根培养大都用1/2 MS培养基，加入一定量的 NAA，IAA，IBA。姜洋等[6]在大青杨再生体系的优化中指出，1/2 MS +0.1 mg·L-1 IBA 的生根最好，平均生根数最高。在生根培养中，适量的GA3有利于根的生长和壮苗，李永丽等[5]在2001杨组培再生体系建立中显示，2001杨不定芽在1/2 MS+IAA 0.02 mg·L-1+IBA 0.22 mg·L-1+AC 3.00 g·L-1+蔗糖30.00 g·L-1培养基中生根最好，形成根系较多，生根率达90%。张瑞芝等[32]在欧美杨再生体系的建立中表明，NAA浓度会影响无根幼苗的生根率，蔗糖浓度过高会导致根较短或较长，且须根不明显。选出的最优生根培养基为1/2 MS+0.25 mg·L-1 NAA+20 g·L-1蔗糖，有利于再生苗根生长，可提高存活率。

2.7 炼苗移栽

在杨树组培苗炼苗移栽过程中，常使用草泥炭、蛭石、珍珠岩、腐质土、沙、草木灰等作为栽培基质。生根苗出瓶前2～3 d，打开瓶盖让瓶苗逐步适应外界的光照和湿度，以增强组培苗对环境的适应能力，可以提高组培苗移栽成活率[33]。在滇杨组培苗移栽中，沙∶腐质土∶蛭石=1∶1∶1基质中成活率最高，且疏松、透气性好的基质有利于组培苗成活和生长，复合基质比单一基质要好。王娜等[13]将胡杨移栽到蛭石∶珍珠岩为2∶1（V/V）的基质中，将小苗栽植到装有配制的营养土或腐殖质土的育苗钵中，苗木也可在取出栽植前把老根去掉[34]。可见，不同植物对基质的要求存在一定的差异，因此，在筛选炼苗基质时，应参考具体植物对土壤质地的偏好来设计炼苗基质。

3 存在问题及展望

以上是杨树组织培养的几个主要方面，利用组培技术在杨树扩繁上获得许多成果，但同其他植物组培一样，存在着易受污染、玻璃化、褐化等现象，仍需进一步研究。组织培养技术为杨树的基因工程提供了基础，在短时间内可以得到优质、大规模的优良品种，为扩大杨树生产应用、推动社会经济发展作出更大贡献。

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