曹璐瑶 李晶宋来庆王书君杜晓云*

（1烟台大学生命科学学院，烟台 264010；2山东省烟台市农业科学研究院，烟台 265500）

植物组培技术在商业市场上用于高效率且快速地繁殖植物或培育新的植物。该技术适用于各种经济植物或观赏植物，以及其它植物的微繁殖[1]。植物组培技术相对于种子育种可以更好地保留母本的优良性状，缩短育种年限，还可以通过超低温保存的植物组织，对稀有植物实现再生利用[2]。同时，也广泛应用到果树脱毒苗培育、转基因育种等多项农业技术中，因此大力发展植物组织培养意义重大。能否成功地进行植物组织培养，外植体的选择、植物品种以及外植体不同，增殖系数存在较大差异[3]。本文分析总结了不同外植体的差异性对植物组织培养的影响，可为植物组培工作以及实验研究提供相关参考和借鉴。

1 植物的组织培养

植物组织培养是人为地在灭菌的环境中，以细胞的全能性为原理，通过植物的叶片、根尖、茎等植物器官或植物组织，在适宜的环境下，离体培养培育出新的愈伤组织，再进行生根培养，从而发育成完整的植株[4]。

1.1 外植体的分类

植物在进行无性组织培养时，通常是选取植物的某些外植体进行无性快繁培养，如植物的叶片、胚、种子、茎段、根尖等来进行诱导分化。禾本科水稻类的作物常使用成熟胚和幼穗作为外植体，玉米常用幼胚和成熟胚，而小麦常使用的是幼穗和幼胚[5]。乔木类植物多使用茎段或嫩叶作外植体，且效果较好。在杜仲的组织培养研究中，常用茎尖作外植体建立无性快繁体系[6]，杨树则多使用茎段或叶片为外植体进行诱导分化[7]。

2 外植体对组培苗无性快繁的影响

在植物的组织培养中，外植体的选择对实验过程中的现象和结果有重要的影响。从理论上讲，由于细胞全能性，无论选择植物体的哪一个部位，都能诱导出新的再生组织，但在实际的组培实验过程中，外植体诱导出的愈伤组织或不定芽，会因为外植体材料的差异性而不同。并且外植体采摘的季节、幼嫩程度、种类等因素，都会影响实验过程中愈伤组织的褐化率、死亡率及组培苗的生长等。因此，在组培实验中，了解外植体的种类及其生理状态等是否适合实验，也是非常重要的步骤[8]。

2.1 不同外植体材料消毒效果

外植体材料的消毒处理，是植物组培实验过程中的关键一步，影响愈伤组织的褐化率或诱导率，进而影响组培苗的存活率。不同的外植体会因为形状不一，导致与消毒剂接触的面积不同，一定程度上影响外植体消毒后的灭菌效果。钟俊桥等在无患子组织培养的消毒过程中，以嫩叶片和幼嫩茎段作为外植体，采用相同的方法处理这两种外植体材料，结果表明，嫩叶片的消毒效果最佳，能保证较高的存活率，且实验过程中褐化率为零[9]。在杉木苗组织培养的实验中，饶宝蓉等人用已筛选出的消毒方案处理杉木的去针茎段、茎段、茎尖，实验结果表明，茎尖的萌芽率最低且感染率和死亡率最高，但去针茎段则相反，所以该实验综合萌芽率、死亡率等指标，以去针茎段的消毒效果最佳，更有利于实验顺利进行[10]。

不同外植体所带菌落数量的不同，也会影响实验中外植体的灭菌效果。韩瀛以相同的方法消毒处理半日花嫩叶片和熟叶片，结果表明，嫩叶的污染率更低，分析原因主要是因为幼嫩叶片在空气中暴露的时间不长，未受到细菌的长期侵入，携带菌落数量较少，通过消毒剂容易达到良好的灭菌效果[11]。因此在接种过程中，要根据实验条件或预实验的结果选取携带污染菌少或灭菌效果好的植物器官作为外植体材料，从而保证实验可以良好地进行。

2.2 外植体种类对外植体诱导的影响

外植体的种类较丰富，会导致所诱导的实验结果有所差异。如林木类的植物，大多数以叶片、茎段、胚等作为外植体，可以完成分化诱导的过程，从而培育出新的植株个体，但多数研究表明，使用带芽茎段为外植体材料，可获得最佳的诱导效果，在这些植物组培实验中，以带芽茎段来进行诱导分化，具有诱导率高、褐化率低的优势[12-14]。怀慧明等在红花玉兰愈伤组织诱导的实验中，选用种子、腋芽、叶片、带芽茎段等4种外植体进行诱导处理，结果表明，以带芽茎段为外植体时，愈伤组织的褐化率较低，且组培苗的成活率较高，所以带芽茎段为红花玉兰组织诱导实验中最佳的外植体材料[15]，这与唐军荣等研究结果一致[16]。

木犀科类植物的组培实验中，最常用的外植体也是带芽茎段[17]。软枣猕猴桃的组培快繁实验结果表明，茎段诱导出愈伤组织的时间要短于叶柄、叶片等，而且可以降低其褐化率，提高组培苗的生存率[18]。在同源四倍体台湾泡桐的组培实验中，以叶片和叶柄作外植体材料，叶片诱导率最高达90%，而叶柄的诱导率仅为60%，并且叶片所诱导的愈伤组织生长状态相对较好，因此该实验认为叶片为该泡桐品种的最佳外植体[19]。

除了叶片、茎段等作为外植体材料，种胚也可以作为外植体材料来诱导分化。卫矛的相关组培研究表明，卫矛属植物的茎段、叶片、胚等都能完成诱导分化的过程，继而获得新植株，但以腋芽茎段和种胚作为外植体，较容易诱导出新植株，并且再生率较高，而叶片所诱导出的愈伤组中，较难分化出不定芽[20]。因此，研究出最适合自身诱导的外植体种类是提高组培苗的质量和数量的关键。

2.3 外植体年龄对外植体诱导的影响

植物的组培实验中，外植体的诱导效果除了受自身种类的影响外，还与外植体的年龄有关。研究表明，幼嫩外植体的诱导效果在一定程度上比成熟的外植体更好。相关实验表明，大多数基因型的西瓜外植体在苗龄为2～5 d时不定芽诱导率较高[21-22]。在微型月季诱导实验中，冯欢以叶片、叶柄 、茎段作为外植体进行诱导时，叶片诱导效果最好，并且以叶片作为外植体时，随着叶龄增大，其诱导率增高，直到叶龄为12 d，诱导率达到峰值，之后诱导率又随着叶龄的增大而下降[23]。该实验表明，幼嫩叶片比成熟叶片更适合作为外植体材料，且在一定时间内，其叶片诱导率和叶片年龄成正比。张玲玲在相同的消毒条件下，对比研究垂丝海棠的幼嫩茎段和生长成熟茎段的消毒后的诱导效果，结果显示，幼嫩茎段发生诱导后的褐化率和污染率明显低于成熟茎段，原因可能是幼嫩外植体受外界环境污染的影响较小，并且较易清洗。该实验表明，以幼嫩外植体作为诱导材料，实验效果会更好，可提高愈伤组织或不定芽存活率[24]。

在大麦的组织培养中，认为大麦幼胚是最佳的外植体材料，因为其幼胚中有再生能力较强的盾片，虽然大麦的成熟胚在植株再生上也有一定的效果，且取材便利，但是其成熟胚诱导的愈伤组织质量较差，大多不能成功培育出组培苗[25]。

郑文静等人使用8个品种的水稻来探究水稻不同外植体组织培养的差异性，实验显示以成熟胚作外植体，诱导率最高达80%，而以其它的作外植体诱导率小于40%。实验还表明，成熟胚作外植体时诱愈率最高，且水稻后代的有利变异率最高[26]。洪青梅等采用相同的消毒试剂和相等的时间，处理金都一号火龙果，实验结果显示幼嫩茎段褐死率较高，达到66.7%，而近成熟茎段的褐死率则为53.3%，并且其污染率也低于幼嫩茎段的污染率，因此该实验认为，近成熟茎段更适合作金都一号火龙果组培研究的外植体材料。在植物的组培实验中，同种外植体材料的诱导效果与年龄有着很大的关系，在掌握最佳外植体的种类基础上，了解外植体最合适的年龄，对实验有着很大的促进效果。

2.4 不同外植体对愈伤组织和不定芽生长状态的影响

植物的组培实验中，外植体的不同也会影响愈伤组织和不定芽的生长，只有适合的外植体，才能诱导出生理状态健康、颜色良好的愈伤组织或不定芽。在五指毛桃的组培实验中，将叶片、叶柄、茎段接种于同种培养基上，结果表明，叶柄分化出的愈伤组织呈淡黄色，诱导时间长，诱导率低，后期未分化出不定芽；茎段也未诱导出愈伤组织或不定芽，并且存在黄化现象；只有叶片诱导的愈伤组织体积大，呈绿色，且出现少量的分化现象，表明叶片诱导的愈伤组织生理状态更好[27]。在垂丝海棠组织培养中，张玲玲以幼嫩的茎段、叶片、花瓣作为外植体材料，出愈率情况为叶片＞茎段＞花瓣。虽然叶片出愈率最高，愈伤组织生长速度比较快，体积较大，但其组织结构较为松散，花瓣诱导出的愈伤组织颜色较浅。而茎段出愈率虽略低于叶片，但愈伤组织结构紧致，颜色状态也比较好，综合考虑，茎段是本次实验中最佳的继代增殖材料[24]。

在樱花快繁组培实验中，以茎段和叶片作外植体进行诱导实验，发现茎段和叶片的成活率和诱导率差别不大，但是二者诱导形成的愈伤组织状态不一样，叶片诱导的效果更佳，容易诱导出不定芽，所以以叶片为外植体时，实验结果更佳[28]。不同的外植体对诱导后的愈伤组织和不定芽的生长状态有着不可忽视的影响，要诱导出生理健康、颜色饱满的愈伤组织或不定芽，需摸索出组培中最适合植物自身的外植体。

2.5 外植体不同对组培苗无性快繁的其它影响

外植体不同还在其它方面影响组培苗的无性快繁。有些植物中，不同外植体最佳生长的时间和状态不一样，因此获取的条件不相同，优先考虑获取容易的外植体，以节省人力和财力。在花毛茛的组培实验中，常采用叶片为外植体对其进行诱导，主要是因为花茎在生殖阶段才有，且生长年龄适合的花茎诱导效果才好，而用叶片来诱导，可以不受时间或季节的限制[29]。李国树在葡萄的组培实验中，发现茎尖作外植体材料的诱导效果优于茎段、根尖、叶柄等。实验还表明，外植体的大小通过影响诱导愈伤率，对植物的诱导效果产生影响，即诱导愈伤率和外植体的大小相关。外植体的大小要适宜，过大易产生污染，太小易发生褐化[30]。其次，同样类型的外植体也会因采摘时间不同，对组培苗产生影响。大多数研究表明，春季取外植体材料较为适宜。春季植物生长旺盛，细胞有活力，获得的外植体诱导愈伤组织，灭菌效果和诱导率更高[31-33]。崔杰在金叶加拿大杨组织培养及再生体系研究的实验中发现，3月中旬采集的外植体材料启动率最高，其茎段和叶片的启动率分别达到86.67%和78.33%，并且外植体材料的污染程度最低，分别为16.67%和18.3%[34]。

3 总结

组织培养技术可以大大缩短植物培育的时限，但是具体某一种植物选择哪种外植体，在实验过程中，会造成事倍功半或是事半功倍的效果。因此选择外植体，应考虑多方面因素。

3.1 植物的外植体种类比较丰富

每种植物所能用的外植体种类是比较丰富的，但外植体种类的不同可能会产生较大的实验结果差异，只有最佳的外植体材料才能获得最好的效果。不同植物可以参考前人的同科同属或者同种的植物组培实验来确定自己试验中的最佳外植体，也可以根据自己前期的预实验来进行选择，使后期的实验达到预期的效果。

3.2 外植体的年龄会影响植物组培实验的诱导效果

部分植物幼嫩的外植体更适合作诱导分化的材料，因为这类外植体和空气接触时间不长，携带细菌少，灭菌率高，同时生命力比较活跃，更容易诱导分化出愈伤组织或不定芽。而有的植物成熟的外植体更适合自身的组培实验，因为，成熟的外植体生命力比较强，较能抵御消毒剂的伤害，实验过程中其褐死率相对更低。

3.3 外植体的细胞活力和污染程度因外植体的采集时间不同而不同

大多数研究表明，春冬季节比较适合采集外植体材料，对其实验的消毒效果、诱愈率有一定的帮助。

3.4 外植体的大小决定其实验的灭菌效果和褐化率

外植体的大小需要根据外植体和植物的种类来决定。