食用仙人掌组织培养与快速繁殖研究进展

2011-03-18刘雪莲秦佳梅

通化师范学院学报 2011年10期

刘雪莲，肖智，梁宇，秦佳梅

(通化师范学院生物系，吉林通化 134002)

食用仙人掌是仙人掌科，仙人掌属多年生厚肉多浆植物，原产美洲，盛产墨西哥，它不仅产量高，还兼具食用、药用价值，在南美洲、欧洲等地一些国家种植利用已相当普遍，深受当地广大消费者的欢迎[1].引进和开发食用仙人掌，在优化果蔬品种结构、改善生态坏境等方面都有促进作用，具有较高的开发前景[2].食用仙人掌常用分株法繁殖，自然繁殖率低，切下自然分生的芽在土壤中生根易造成切口腐烂，植株不宜成活；而采用组织培养的方法即可获得较高的繁殖系数，又可克服生根困难[3].目前在植株再生体系的建立，继代增殖培养，生根和壮苗培养，移栽和温室育苗等技术方面有较多的研究报道[4]，并取得了一定的成效.为了更好的推进食用仙人掌的生产发展，本文就食用仙人掌组织培养过程中外植体的选择、培养基的选择和外源激素的作用、生根与壮苗培养等方面的研究进行综述，为食用仙人掌的组织培养与快速繁殖提供参考资料.

1 外植体的选择

1.1 外植体的消毒方法

可用于食用仙人掌组织培养的外植体材料很多，嫩茎段、顶芽、叶片等材料均可，但不同的外植体其灭菌方法及效果不尽相同.

食用仙人掌形态特殊，茎膨大呈掌状，内含大量贮水组织[5]，为多汁肉茎植物，表面灭菌处理不当易引起污染或外植体死亡[6].以幼嫩新茎为外植体时可用75%酒精浸润30s，用0.1%升汞溶液间歇消毒4min[7]，也可用2%的次氯酸钠溶液灭菌25min[8]，效果比较好.而日龄较长的茎片，灭菌时间要相应的延长，采用0.1%的升汞溶液较10%的次氯酸钠溶液效果好[9].赵长增等[10]，曲春香[11]等将掌片在75%酒精中浸泡1min，用0.1%升汞溶液消毒10min，效果不错.

幼嫩茎片消毒容易，而成熟的叶片较难消毒，因为成熟的茎片针刺的下端存在空隙，消毒难以彻底.因此，不同日龄的掌片，要采用不同的灭菌剂和灭菌时间才能达到较好的灭菌效果.

1.2 不同外植体的诱导效果

不同日龄的外植体对食用仙人掌诱导分化有影响，食用仙人掌的幼芽生长日龄越短，萌芽率越高，生长期为3d的幼掌萌芽率最高可达80.0%，与7d、10d的幼掌相比差异极显著(P<0.01).不同的取材部位对外植体萌芽率影响显著，幼掌的顶端萌芽率最高达91.7%，下部萌芽率较低[1]，陈丽静等[5]试验发现3～10d龄芽的上部切块的不定芽诱导率最高，约为中部的4倍，为下部的1.5倍.平均不定芽数也是上部最多，中部最少，下部居中.林宝刚[12]分别取食用仙人掌的第1、2、3级掌片的上中下三部分各20个芽接种到相同的培养基上，结果发现第1级的上部只需30～35d就分化出芽，分化率达82%，中部需50～55d，分化率仅16%，而2、3级基本不分化.赵长增等[10]研究发现，仙人掌越是老龄的掌片酸味越重，将其切割成小块外植体时，渗出的酸性细胞液会引起外植体自身褪绿软腐.有时还会引起琼脂培养基PH过低而不能保持凝固状态，导致组培失效，可见越鲜嫩的组织越容易诱导分化.郑维权等[9]实验结果表明，嫩茎的缘组织萌发率较茎中部、基部等组织高，且相同部位组织中靠近茎尖组织的萌发率较高，萌发生长时间相对较短，因此，食用仙人掌组织培养种苗繁殖应以嫩茎组织为外植体.张正波等[13]对食用仙人掌茎盘组织的离体培养特性研究结果表明，茎盘组织形态学上端、中端的刺座芽(休眠芽)诱导发育率高，不同层次的刺座芽诱导发育率差异不显著.因此可取幼掌的顶部和上部作为外植体进行芽的诱导分化.

因此，食用仙人掌组织培养种苗繁殖应以嫩茎组织为外植体，且越鲜嫩的组织越容易诱导分化.所以可取幼掌的顶部和上部作为外植体进行芽的诱导分化.

1.3 不同外植体诱导再生的途径不同

桂耀林等[14]指出采用不同的外植体诱导再生的途径不同，用茎尖或芽可直接诱导不定芽的不断增殖.陈佳瀛等[15]指出刺座部位和幼胚是诱导愈伤组织的最好材料，取材方便，分化植株的能力也较强.李鹤荣等[8]指出食用仙人掌不同于其他能产生不定芽的植物种类，必须利用侧芽来快速繁殖.

2 培养基的选择和外源激素的作用

组织培养是通过施加外源营养成分和激素等条件来调控外植体细胞的生长状态，从而诱导芽萌发，产生较多有效的丛生苗.其目的是否实现，取决于培养基成分和添加激素的种类和浓度.对于食用仙人掌来说，大多数学者采用MS或2/3MS作为基本培养基添加不同种类和浓度的激素[16].生长调节物质是培养基中不可缺少的关键物质，其用量虽极少，但对外植体愈伤组织的诱导和器官分化起着重要的调节作用，其中以生长素类和细胞分裂素最为常用.丘亮伟[17]发现食用仙人掌的诱导和继代培养，6-BA的调节很重要，在继代培养中，随着代数的增加，要逐渐减少6-BA的浓度.赵长增等[10]对食用仙人掌'米邦塔'的试管快繁研究结果表明：培养基中添加2.4-D有利于愈伤组织的诱导和分化.

采用细胞分裂素(6-BA)和激动素(KT)与生长素(NAA)配合使用，愈伤组织的诱导和丛生芽的分化效果较好，王合心等[7]研究发现较高浓度的6-BA可以使嫩肉多点萌发，当BA达到2.0mg/L时平均每小块嫩肉可萌发3.2个小苗.但小苗在母株上生长较慢.待小苗切割转移到同样6-BA浓度的培养基上，其生长速度显著加快，平均一个周期可长高4.52cm，这一发现为进一步提高食用仙人掌的繁殖速度提供了新的思路.

植物激素为生理活性很高的物质，特别是2.4-D激动素，其生理活性更高，当提高培养基植物激素浓度时，诱发变异频率明显提高.所以有时将2.4-D的浓度提高到8～10mg/L，以取得诱发变异的较好效果.赵长增等[10]发现植物激素对食用仙人掌外植体的作用没有后效应，在初代培养基中外加植物激素、外植体的顶端优势能得到解除，使其上的潜伏芽萌发，但不能继续解除新生小子茎的顶端优势.只有切割下新生的小子茎，重新接种于继代培养基上，才能促使新生小子茎上的潜伏芽再萌发.需注意的是，单独添加6-BA对潜伏芽的萌发具有明显的促进作用.但小子茎生长慢，必须与一定浓度的生长素相配合，才能使其生长加快，从而使增殖率达到最大.另外，继代增殖过程中及时分割小子茎，将其转到新鲜的继代培养基上，可明显提高增殖速率.

3 生根和驯化移栽

食用仙人掌生根较易，单独使用NAA和IBA，其诱导发根率均在80%以上.毕兆东等[16]研究发现无论是NAA还是IBA对根数的增多都有显著的作用.并且随着浓度的升高，产生的根数明显增加.徐民生等[18]和戴幼斌等[19]指出用嫩片扦插并结合使用植物生长调节剂是可行的.

林宝刚等[12]指出将生根培养基中达到移栽标准的试管苗移栽到过渡介质-石英砂中，其成活率达95%，移栽到花盆的成活率也达96%以上，因此可以推广应用.陈丽静等[5]将生根培养30d达到移栽标准的试管苗在培养室打开管口培养3～5d，相对湿度100%，适应外界环境后移到过渡基质，即田园土∶珍珠岩∶河沙=1∶1∶1.移栽后少喷水，保持相对湿度60%～70%，小苗成活率达95%左右.徐炯志等[20]指出只要组培生根苗健壮，根系完整，假植时注意保湿遮荫，成活率均可达90%以上.但从营养和方便考虑，宜选塘泥或参少量河沙为基质较好，假植成活20d后，小植株根系初步形成，经逐步变成扁平深长.结合淋水，可用0.1%～0.2%尿素或复合肥追肥.

4 结束语

食用仙人掌不仅味美可口，而且具有较高的医疗保健作用，深受人们的喜爱，作为蔬菜食用在我国还处于起步阶段.目前市场上栽培用种奇缺，价格昂贵，常规繁殖其繁殖系数低、所需周期长，大量引种成本较高使其发展受到制约.采用组培快繁，繁殖速度快，生产周期短，可在短期内为生产者提供大量优质健康种苗.因此开展食用仙人掌的组织培养研究很有必要，可在短期内为生产繁殖大量种苗，对加速食用仙人掌的引进、开发有积极意义.

参考文献：

[1]刘雪莲，张广臣，顾德峰，等.“米邦塔”食用仙人掌的诱导及再生技术研究[J].吉林农业大学学报，2005，27(3):268-271，275.

[2]朱凤云.食用仙人掌“米邦塔”的栽培技术[J].陕西农业科学，2002(11):45-46.

[3]蔡宣梅，魏翠华，陈伟.全琥的离体快速繁殖[J].植物生理学通迅，2000，36(3):233.

[4]曾宋君.象牙球的组织培养[J].植物生理学通迅，1996，32(6):430.

[5]陈丽静，潘英，马慧，等.仙人掌的离体培养及其快速繁殖[J].园艺学报，2001，28(4):327-330.

[6]朱运峰，王宏太，等.菜用仙人掌的组织培养[J].中国蔬菜，2001(3);24.

[7]王合心，李建，王永忠.菜用仙人掌杜邦的组培快繁技术[J].中国种业，2002(3):19.

[8]李鹤荣，秦静远，范学科，等.食用仙人掌组织培养及快速繁殖技术研究[J].西北农业学报，2003，12(2):24-26.

[9]郑维全，谭乐和.墨西哥实用仙人掌组织培养种苗繁殖技术[J].热带作物学报，2002(2):23.

[10]赵长增，陆玉路，陈佰鸿.食用仙人掌“米邦塔”的试管快繁[J].园艺学报，2003，30(5):609-611.

[11]曲春香，杨丽娟，李文芙，等.等山影掌离体茎段的组织培养[J].农业与技术，1999，19(3):40-41.