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摘要 介紹了植物組培微枝試管外生根技術(shù)的概念，生根環(huán)節(jié)及技術(shù)要求、影響因素、試管外生根的優(yōu)勢及國內(nèi)外應(yīng)用情況，為植物試管外生根技術(shù)的應(yīng)用及推廣提供參考。

關(guān)鍵詞 組織培養(yǎng);微枝;試管外生根

中圖分類號 S722.3+7文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）11-0011-04

Abstract In this paper，exvitro rooting technology of microcuttings and some related factors were introduced，which included the concept，the processes and the technical requirements，the influencing factors，the advantages，and the application of this technology. The paper will provide references for the application and promotion of plant exvitro rooting technology.

Key words Tissue culture;Microcuttings;Exvitro rooting

隨著國內(nèi)外植物離體快速繁殖研究的飛速發(fā)展，組培技術(shù)已經(jīng)成為商業(yè)化育苗的重要手段，得到了廣泛應(yīng)用，其過程主要包括：誘導(dǎo)莖芽（shoots或microcuttings）發(fā)生、增殖增壯、誘導(dǎo)生根、馴化移栽和成苗培育。這一過程中，每個環(huán)節(jié)的成敗都將決定能否實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化微繁。但是，其中的生根誘導(dǎo)和馴化培育是育苗程序中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，它將關(guān)系到離體快繁生產(chǎn)苗木的成活率、根系發(fā)育、苗木發(fā)育和健壯程度、無性系增益，以及苗木培育成本等諸多問題。因此，如何提高組培微枝生根和移栽成活率就成為工廠化育苗生產(chǎn)中的重中之重。

在組培體系建立過程中，存在部分植物試管內(nèi)生根困難、根系發(fā)育不好、移栽成活率低等問題，同時為了縮短育苗生產(chǎn)周期、降低培養(yǎng)成本，在原有生根和馴化程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。1988年英國格拉斯哥植物園秋海棠中心通過對秋海棠葉進(jìn)行離體繁殖，成功建立了試管外生根技術(shù)——體外生根和馴化一步完成的先例，自此組培微枝生根誘導(dǎo)的途徑可以主要分為試管內(nèi)生根和試管外生根兩種。隨著植物組織培養(yǎng)技術(shù)在苗木繁殖中迅速發(fā)展，試管外生根技術(shù)作為一項先進(jìn)的生根誘導(dǎo)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化組織培養(yǎng)的生產(chǎn)實踐中[1]。

1 組培微枝試管外生根技術(shù)

試管外生根技術(shù)是將組培莖芽的生根誘導(dǎo)同馴化培養(yǎng)兩個過程合二為一，直接將莖芽扦插到試管外有菌環(huán)境中，在誘導(dǎo)生根的同時進(jìn)行馴化培養(yǎng)。經(jīng)過此過程誘導(dǎo)所產(chǎn)生的根均為不定根。

依據(jù)不定根發(fā)生原理，試管外生根技術(shù)是人為地調(diào)控溫度、濕度、光照等環(huán)境因子，誘導(dǎo)并促進(jìn)組培莖芽產(chǎn)生不定根，在移栽基質(zhì)中不斷長出新根，吸收營養(yǎng)，進(jìn)而供整個植株生長、發(fā)育，直到長成一棵正常健壯的植株。

微枝試管外生根的方法很多，有基質(zhì)培養(yǎng)、水培養(yǎng)、氣霧培養(yǎng)和濾紙橋法等。其中，基質(zhì)培養(yǎng)法是試管外生根的主要培養(yǎng)方法，應(yīng)用最廣，其他方法應(yīng)用較少[2-7]。以基質(zhì)培養(yǎng)方法為基礎(chǔ)的木本植物組培莖芽試管外生根技術(shù)，主要包括5個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)技術(shù)要求如下：

①莖芽增壯和移栽前的預(yù)處理技術(shù)。包括試管內(nèi)莖芽穩(wěn)定化保存、擴繁、增壯以及試管外生根前的處理和馴化等技術(shù)。該階段一般將莖芽先用50～200 μg/mL的IBA溶液快速浸蘸，或在含生長素的瓊脂培養(yǎng)基或液體培養(yǎng)基上處理微枝5～10 d后，或不經(jīng)任何處理，直接扦插到生根基質(zhì)上誘導(dǎo)生根。扦插時注意保持微枝的水分平衡，不斷用蒸餾水噴灑微枝。②莖芽試管外生根基質(zhì)的調(diào)控技術(shù)。包括生根基質(zhì)的組成調(diào)控、pH調(diào)控、濕度控制、污染控制等相關(guān)技術(shù)。莖芽試管外生根基質(zhì)可以是腐殖質(zhì)土（或草炭土）、珍珠巖、細(xì)砂、蛭石、椰糠等，按一定比例配制，有時可用1/2MS添加IAA或IBA（1～5 mg/L）所組成的營養(yǎng)液加入基質(zhì)內(nèi);扦插后要用滅菌劑澆灌生根基質(zhì)，一是滅菌，二是替代灌水。生根基質(zhì)一般經(jīng)過試驗被證明有效即可，可裝在塑料缽、盆、瓶或木盆、塑料育苗筐內(nèi)，也可置于苗床上。

③莖芽試管外生根微環(huán)境控制技術(shù)。包括在小型試管外生根容器如塑料盒內(nèi)微環(huán)境控制、溫室內(nèi)塑料小棚微環(huán)境控制、霧室等技術(shù)。

莖芽試管外生根微環(huán)境，濕度通常采用塑料薄膜先密封后逐步透氣或間歇噴霧的方式維持，一般要保持在80%以上，環(huán)境溫度及生根持續(xù)時間視植物種類而異。④莖芽試管外生根營養(yǎng)管理技術(shù)包括試管莖芽移栽到試管外環(huán)境下分階段水分和營養(yǎng)調(diào)控等管理技術(shù)，具體措施根據(jù)不同物種而定。其中水分的管理控制較為嚴(yán)格，水分過少可造成莖芽干枯，過多會造成芽苗腐爛。營養(yǎng)液配方是指在不同發(fā)育階段根據(jù)植株生長需求而設(shè)計的平衡配方[8]。為使植株生長達(dá)到最佳狀態(tài)，水肥管理要采取交替供應(yīng)，科學(xué)合理地供給植株，協(xié)調(diào)好二者次數(shù)、供應(yīng)間隔時間、施用量，進(jìn)而保證基質(zhì)營養(yǎng)和水分平衡。⑤生根組培小苗野外移栽培養(yǎng)技術(shù)。包括試管外生根苗的移栽技術(shù)、野外環(huán)境下分階段水分調(diào)控技術(shù)、養(yǎng)分營養(yǎng)管理技術(shù)和病蟲害防治管理技術(shù)等，具體措施根據(jù)不同物種而異。

2 組培微枝試管外生根的影響因素

影響組培微枝試管外生根的因素很多，也較為復(fù)雜，主要可分為內(nèi)因、外因和綜合因素。

2.1 內(nèi)因

2.1.1 植物物種本身的特性。

通常影響植物試管外生根的主要內(nèi)因有物種、基因型、幼化程度等。與草本植物相比，木本植物較難生根，而楊柳等較其他樹種易生根，扦插后成活率很高，而月季、蘋果、胡桃、桃、花椒等較不易生根。有研究表明，5個不同的刺槐無性系之間試管苗生根率有顯著差異[9]。

2.2.3.3 生根粉。ABT生根粉是中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)所1983年研制成功的廣譜生根劑，是一種廣譜、高效、復(fù)合型的植物生長調(diào)節(jié)劑。它被廣泛應(yīng)用在植物試管外生根生產(chǎn)中，價格低廉且效果顯著[41-45]。

2.2.4 人為因素。影響試管外生根的因素有很多，部分可調(diào)控，部分不可調(diào)控。微枝扦插小苗所處的環(huán)境與組培苗相比，孤立性和封閉性較低，而微小的環(huán)境變化也可導(dǎo)致試管外生根環(huán)境的變化，進(jìn)而影響生根狀態(tài)。這就要求工作人員要極其細(xì)致地按照規(guī)程進(jìn)行操作、觀察并定時對微環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。

2.3 綜合因素

影響試管外生根的各因子不是完全獨立的。如高溫或高濕均有利于生根，但二者同時高或者僅有一個因素高都不利于生根，通常交互作用影響生根效果。此外，濕度和光照間也存在交互作用。

3 組培微枝試管外生根技術(shù)的優(yōu)點

試管外生根技術(shù)的關(guān)鍵是將生根誘導(dǎo)和馴化培養(yǎng)兩過程合二為一，從而省去了組培苗試管內(nèi)生根的傳統(tǒng)程序。該技術(shù)的應(yīng)用不僅可以簡化育苗程序，而且可降低生產(chǎn)成本[46-48]。這是因為組培苗試管外生根具有諸多優(yōu)點。

3.1 根系發(fā)達(dá)、苗木生長狀態(tài)良好

利用試管外進(jìn)行生根的苗木主要表現(xiàn)為木質(zhì)化程度高、中柱發(fā)育早，根毛較多，利于根系建成;分生能力強、生長速度快，莖干皮層細(xì)胞個體較小、液泡小;葉片角質(zhì)層發(fā)達(dá)（試管內(nèi)生根苗蠟層僅為試管外生根苗的35%），葉片皮孔開張角度小，氣孔內(nèi)陷（試管內(nèi)苗外凸），抗蒸騰能力和適應(yīng)能力強，海綿組織和柵欄組織分化程度高，葉肉細(xì)胞葉綠素含量高、光合能力強等[10]。

3.2 移栽成活率高

檢驗組培是否成功最關(guān)鍵的指標(biāo)是移栽成活率，也是決定組培能否從實驗室階段轉(zhuǎn)化為規(guī)?；a(chǎn)的關(guān)鍵。綜合國內(nèi)外研究結(jié)果，組培莖芽試管外生根的移栽成活率顯著高于試管內(nèi)生根的成活率。這是因為莖芽試管外生根過程已逐步適應(yīng)了自然環(huán)境，經(jīng)過鍛煉成活的小苗表現(xiàn)的抗逆性較強，易于成活，移栽成活率高。

3.3 有效降低育苗成本 國外學(xué)者Debergh[49]認(rèn)為誘導(dǎo)組培苗試管內(nèi)生根的成本占整個微繁成本的35%～75%;有研究證實[10]采取試管外生根可減少這部分費用的70%（表1）。

需要注意和指出的是試管外生根不是萬能的，對于難生根植物，試管內(nèi)生根還是必要的選擇。

4 組培微枝試管外生根技術(shù)的應(yīng)用

組培微繁試管外生根的嘗試和研究始于20世紀(jì)80年代中期，國外先于國內(nèi)，經(jīng)過10年的發(fā)展逐步成熟，尤其美國的商業(yè)化組培苗木生產(chǎn)，幾乎均采用試管外生根技術(shù)且較為成熟。利用強大檢索功能的CAB文摘庫，發(fā)現(xiàn)在檢索到的從1973—2019年發(fā)表的組織培養(yǎng)文獻(xiàn)中，有關(guān)試管外生根技術(shù)的文獻(xiàn)有4 000多篇，在網(wǎng)上也可以直接搜索到許多相關(guān)研究或文獻(xiàn)介紹。這些文獻(xiàn)涉及草莓、蘋果、櫻桃、李子、胡楊、洋白蠟、美國白蠟、銀槭、茶樹、桉樹、番木瓜、黑豆果、北美稠李、紅櫻桃、番櫻桃、黑胡桃、杜鵑、丁香、白樺、榛子、山核桃、櫟樹、椴樹，以及一些藥用植物、芳香植物等許多植物種類的試管外生根技術(shù)。

20世紀(jì)90年代以來，隨著組培商業(yè)化育苗的發(fā)展，國內(nèi)開展了組培苗試管外生根的解剖學(xué)觀察[30，33]、試管外生根的影響因素以及技術(shù)方法的研究，并且將其應(yīng)用于生產(chǎn)，取得了一定的成績。目前我國仍以試管內(nèi)生根誘導(dǎo)為主，效果差，成本高，而試管外生根尚處于起始階段，部分物種可以通過組培試管外生根進(jìn)行大量的苗木繁育，但大部分物種還遠(yuǎn)未形成成熟的技術(shù)體系。目前，已經(jīng)先后在狗頭棗[23]、切花月季[29]、金線蓮[11]、一品紅[12]、牡丹[35]、三倍體毛白楊[50]、黃金槐[51]、雜種酸模[52]、無花果[53]、84K楊樹[54]、美國紅櫨[55]、葡萄[56]、香果樹[57]、奧地利黑松[58]、羅漢果[59]、紅葉石楠[60]、非洲堇[6-7]、藍(lán)莓[61]、歐美山楊雜種[62]、草莓[63]和栝樓[64]等植物上進(jìn)行了初步研究和應(yīng)用。

筆者所在研究組曾得到國家林業(yè)局“948” 引進(jìn)項目“組織培養(yǎng)莖芽試管外生根技術(shù)的引進(jìn)”資金的支持，并從國外引進(jìn)顫楊、杜鵑、歐洲丁香、紫葉白樺優(yōu)良組培系。首先利用引進(jìn)的試管外生根技術(shù)，并采用最佳組培系對這些品系進(jìn)行了擴繁;同時針對幾個鄉(xiāng)土樹種如花楸、新疆楊、丁香（紫丁香、暴馬丁香和黃葉丁香等）和風(fēng)箱果等也進(jìn)行了嘗試研究，并建立了相應(yīng)的試管外生根技術(shù)體系;同時對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)示范和推廣應(yīng)用。

試管外生根是組培商業(yè)化育苗中一項具有很大發(fā)展?jié)摿Φ膶嵱眉夹g(shù)。隨著苗木商品化和育苗設(shè)施的發(fā)展，尤其是計算機微域環(huán)境控制技術(shù)以及現(xiàn)代物理、化學(xué)調(diào)控技術(shù)的發(fā)展和溫室管理技術(shù)的進(jìn)步，采用環(huán)控大棚進(jìn)行試管苗瓶外生根育苗以及推行瓶外生根標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)將成為未來試管苗瓶外生根的發(fā)展趨勢。

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