[南京园林绿化]生物技术在竹类植物上的应用进展与前景

2016-07-07 浏览569次

    竹类植物是我国重要的森林资源。我国现有竹林面积500万hm2，分布有500余种竹类植物（含变种、变型），竹产业年产值达300亿元，不论是竹林面积、竹种数量、竹笋和竹材产量均居世界首位。竹林具有良好的生态、经济和社会效益，倍受生产、科研人员重视。 

    随着生物技术的不断发展，许多研究人员，特别是林业生物技术工作者从竹子快繁、组织与细胞培养、开花人工诱导、遗传改良四个主要方面进行了研究，但总体深入程度不够。由于许多竹类植物几十年、上百年开花一次，传统方法对竹子进行遗传改良非常困难，现代生物技术的应用前景更加广阔。 

    1竹子快繁技术 

    以繁殖芽为外植体培养生产用竹苗，运用离体快速繁殖技术，通过幼年竹外植体选择、消毒、丛芽诱导、增殖、壮苗、生根、移栽等关键技术的研究，麻竹（Dendrocalamuslatiflorus）、绿竹（D.oldhami）、勃氏甜龙竹（D.brandisii）和牡竹（D.strictus）共4种竹离体快繁成功，芽增殖2～5倍／月，生根率可达90.3%，移栽成活率一般在70%，最高可达90%。丛生竹一个芽通过组织培养一年内可繁殖1万丛苗。广东省林科院可以接受麻竹、勃氏甜龙竹的订单，提供优良无性系组培苗。他们还提出了配套的人工促萌次生枝营建采穗圃技术，促进次生枝苗生长技术。 

    竹子离体快繁技术仅在丛生竹中获得成功。取外植体的母竹年龄对离体快繁竹苗生长有明显影响，幼龄竹比成年竹容易繁殖，需调整细胞分裂素用量得以解决。 

    2组织与细胞培养 

    从80年代开始，国内外比较系统地开展竹子组织培养工作，先后对18个属70多个竹种进行过组培研究，其中的60种获得成功。第一种是以秆芽作为外植体，诱导产生芽和根，形成竹苗的途径，这个途径没有经过脱分化的过程。第二种是以成熟胚、茎尖、幼嫩的小花、再生小植株等为外植体，通过愈伤组织途径，获得再生植株。第三种是以分离的竹子原生质体为外植体，通过悬浮培养，形成细胞团，但尚无竹子原生质体培养成再生植株的报道。 

    近年来，internet上有青皮竹（Bambusatextilis）等部分丛生竹人工种子的培育的报道。这种通过组培形成的胚状体，由藻酸盐胶夹包裹，运输方便而经济，但未见有文献报道。 

    值得注意的是，近90%的竹子组织培养成功的报道是丛生竹种。丛生竹主要分布在温暖湿润的热带地区，器官再生能力强，竹秆和枝条上大多具有隐芽，通常为6倍体（2n=72）。丛生竹的休眠芽在适宜的条件下容易萌芽生根，长成新的植株。散生竹主要分布在冷暖气候交替分明的亚热带、暖温带地区，器官再生能力极弱，通常为4倍体（2n=48）缌组培难度大。 

    3开花人工诱导 

    1987年，Raos在德里大学首次观察到竹子在人工试管培养下开花的现象。1990年印度国家化学实验室植物组织培养小组的Nadgauda等报道了印度刺竹（Bambusaarundinacea）、勃氏甜龙竹和牡竹3个竹种在试管内人工诱导开花现象。印度、日本、中国等已报道有10个竹种人工诱导开花获得成功，有的还获得了有效的试管种子。 

    竹子开花的人工诱导成功率与竹种类型、外植体类型、培养基成分和培养条件等关系密切。已诱导开花的竹种大都属于刺竹属（Bambusa）、牡竹属（Dendrocalamus）的丛生竹类；散生竹类即使取得成功，诱导频率也极低。同一竹种不同的基因类型也有极显著差异，如张光楚对麻竹的20个无性系在相同培养条件下继代微繁，仅有17号无性系被诱导开花，该无性系在生长初期就表现出极强的芽分化能力。 

    外植体类型以幼龄期的播种幼苗或其继代培养物。有的用播种幼苗的胚芽鞘切段、有的用其继代培养的体细胞胚、有的用花组织。成熟组织的外植体诱导开花难度较大。培养基成分都选用了MS培养基或经过调整的MS培养基。科技工作者关注的植物生长调节物质的种类和比例，起关键作用的是细胞分裂素，如2T、6-BA、Zip、BAP的单一或混合组合。 

    培养条件一般培养温度在25～30℃，每天光照10小时，光照强度1600Lux，pH5.8左右。 

    4遗传改良 

    多数竹类植物很少开花，生物技术在竹类植物上应用重要目标是进行遗传改良。运用传统的杂交育种方法，曾经培育出撑蒿竹×麻竹、版纳甜龙×麻竹等一批优良杂种。阙国宁等由黄竹嫩茎段诱导产生愈伤组织并经悬浮培养和酶解后，成功地进行了原生质体分离。这为竹子遗传改良工作起了推进作用。目前，尚无通过生物技术进行遗传改良成功的报道。 

    5前景 

    5.1珍稀竹种或优良无性系快繁 

    竹类植物开花不可预测，种子的获取十分困难。长期采用无性繁殖也会产生竹种退化。运用成功的离体竹子快繁技术，繁殖率高。对珍稀竹种或优良无性系进行快速繁殖，加速优良品种推广。 

    5.2生理和生化研究 

    在离体培养条件下，营养和生长调节物质供应、培养环境都可以人工控制，可以用组培体系来进行开花生理、环境协迫生理和生化的深入研究，从而避免大田试验的设计复杂、工作量大、试验周期长、条件难以控制等问题，达到事半功倍的研究效果。 

    5.3竹子遗传改良 

    通过原生质体培养途径、愈伤组织培养途径和试管人工诱导开花杂交途径，运用基因工程技术，向着提高竹子纤维含量、改善竹笋风味和营养、提高竹种的抗逆、抗病虫的目标进行深入研究，具有十分诱人的前景。(南京园林工程)