木本植物組織培養及器官從頭再生的研究進展

陳銘秋，劉果，林彥，黃安瀛，翟江博，羅建中

木本植物組織培養及器官從頭再生的研究進展

陳銘秋1，劉果2，林彥2，黃安瀛2，翟江博2，羅建中2*

（1. 西南林業大學，云南 昆明 650224；2. 中國林業科學研究院速生樹木研究所，廣東 湛江 524300）

組織培養技術是研究木本植物再生和繁殖的一種重要手段。文章總結了木本植物組織培養技術及器官再生的分子調控機制研究進展，明確了木本植物再生體系的建立與內因（外植體基因型、生理狀態等）和外因（植物激素、培養條件等）密切相關?；虮磉_、激素信號途徑和其他信號通路在木本植物器官從頭再生過程中發揮著關鍵調控作用。不定芽和生根誘導困難是木本植物再生的瓶頸，未來應進一步深入研究木本植物再生的調控機制，以提高木本植物的再生效率和質量。

木本植物；組織培養；器官發生；調控機制

自20世紀初首次提出“植物細胞全能性”的概念以來，植物再生一直是主要的研究重點[1]。植物再生是指植物的組織或器官在受損或受到脅迫后，自我修復或長出新的器官的過程[2]。植物細胞的全能性和多能性是植物再生的細胞學基礎[1]，如植物干細胞、單細胞受精卵或去分化的植物體細胞具有全能性，具有分化成完整植株的能力[3]；多能性則是細胞能夠分化成為特定類群組織或細胞的能力[4]。木本植物再生的方法包括組織培養、嫁接、扦插等，其中組織培養是應用最廣泛的技術之一。組織培養簡稱“組培”，是指在規定的物理和化學條件下，對植物的細胞、組織或器官等進行體外無菌培養[5]，具有高效、繁殖系數高和保持優良性狀等優點。

木本植物為高度雜合的植物，自交和回交使得其很難在特定的遺傳背景中固定理想的等位基因，極大地限制了傳統林木育種方法的使用，延長了育種周期。組培技術使品種得以改良并縮短育種周期，是瀕危樹種繁殖及種質資源保護的重要手段之一[6]，組培不同階段的機理調控研究對于提高木本植物再生率和利用率至關重要。為此，文章總結了木本植物組培技術的研究進展，以期為木本植物組培技術提供理論參考。

1 影響木本植物組織培養的相關因素

影響木本植物組織培養的因素包括外植體、培養基的組成成分和培養條件。其中，外植體的取材部位、生理狀態和發育階段、采集時間以及滅菌程度等都與組培成功與否密切相關；培養基中的礦物鹽、糖、維生素、鐵鹽、激素和有機附加物均會對植物組培過程產生一定影響；溫度、光照、氣體狀況和滲透壓等培養條件也是植物組織培養成功的重要因素。

1.1 外植體

木本植物再生體系的建立與外植體關系密切，植物不同部位的器官、組織以及細胞都可作為離體再生實驗的外植體來源[7]。不同植物有不同的基因型和生態型，外植體的不同取材部位、生理狀態和發育階段、不同取材時間以及不同滅菌等都具有不同的再生效率。

1.1.1 外植體的取材部位

誘導器官發生的木本植物外植體的選擇非常廣泛，不同樹種、不同部位的外植體在組織培養中具有不同的再生潛力，取材部位的不同對再生體系的建立影響重大。以桉樹（spp.）為例，半木質化的莖段和種子是最為常用的外植體材料，葉片、木質塊莖、節間、下胚軸及子葉、莖節、嫩枝段等不同器官，均能誘導出完整植株。例如，利用尾巨桉（×）無性系AEC224的葉片建立間接器官再生體系，再生率可達43%[8]；利用鄧恩桉（）腋芽作為外植體進行組培研究，發現不同位置腋芽的萌芽率、褐化率和污染率均存在差異[9]。對鄧恩桉下胚軸的遠端、近端和子葉的器官發生能力進行比較，發現下胚軸的遠端具有更強的再生能力[10]；利用赤桉（）不同生長時期的子葉作為外植體進行組培，發現越幼嫩的子葉產生愈傷組織體胚的潛力越大[11]。

此外，根據不同組織培養的目的和需求，選擇外植體的類型也不相同。例如，無性系的微繁殖是為了大量生產商品苗，需選擇具有較大再生效率的外植體類型；需生產大量次生代謝產物，選擇根尖作為外植體較合適；以獲得脫毒植株為目標，選擇莖尖分生組織作為外植體的效果最佳[12]。

1.1.2 外植體的不同生理狀態和發育階段

外植體的幼化程度、發育階段及母樹年齡直接影響組織培養的成功率。一般認為，根莖結合點是樹木個體最年輕的部位，成熟度隨離根莖結合點距離增加而增加[13]，因此木本植物常用伐樁萌芽枝條或基部環割的半木質化枝條作為外植體材料。研究表明，下胚軸外植體中的愈傷組織再生區域為產生芽和芽的多能干細胞的發育重新創造了適當的生態位，越幼嫩、年限越短的組織器官通常具有更高的形態發生能力[14]。輻射松（）未成熟針葉的再生能力強于成熟真葉，這與未成熟的針葉中含有高表達水平的和相關[15]。研究表明，外植體的發育年齡極大地影響外植體的再生效率。如火炬松（）[16]、海岸紅杉（）[17]和板栗（）[18]的幼年期的形態發生能力更高，小葉紫檀（）[19]未成熟組織（合子胚、花瓣、子房和花藥）的再生效率更高。對毛白楊（）無性繁殖材料老化與復壯的研究表明，200年生毛白楊比30年生毛白楊的根萌條外植體組培成活率低29%[20]。由此可見，更幼嫩的外植體材料擁有更高的再生潛能。

1.1.3 外植體的取材時間

多年生木本植物一般具有明顯的生長期和休眠期，外植體采集的季節對木本植物的再生具有一定影響[9]。一般情況下，外植體材料的采集時間以春、秋季為佳，溫室條件下則四季皆可。由于夏季高溫多雨，外植體附著的雜菌多，外植體的滅菌不易徹底；而冬季木本植物代謝活性變慢、生理狀態變差、內生菌容易滋生，從而導致外植體的污染率增加[21]。研究表明，鄧恩桉在春季取材所獲得的再生效率最高，且褐化率和污染率最低[9]。

外植體切割時間是植株再生的關鍵因素，待切割的外植體組織僅在短時間內處于反應性發育階段[22]。例如，北美白橡（）[23]的葉外植體被切割后僅有2 ～ 3 d的發育窗口期能形成體細胞胚；歐洲落葉松（）[24]的芽外植體僅有兩個短暫的形態發生峰，一個在芽斷裂前，另一個在夏末。

1.1.4 外植體的滅菌

外植體滅菌是木本植物再生體系建立的關鍵步驟，滅菌不成功會導致外植體污染，無法進行后續培養步驟；滅菌過度，外植體會被試劑傷害導致細胞喪失活力后死亡。恰當的滅菌方法可以控制滅菌劑對外植體的傷害，并滅菌徹底。目前外植體滅菌已取得一定研究成果，主要集中在滅菌方法的優化、滅菌時間、滅菌試劑對外植體的生長和發育的影響以及滅菌后外植體的誘導和繁殖四個方面，外植體的滅菌試劑和濃度、滅菌時間和流程的選擇應根據外植體的類型、發育階段和生理狀態來調整。

木本植物組培中外植體常用的消毒試劑有酒精、氯化汞和次氯酸鹽[25]。例如，皺果桉（）[26]的種子、烏頭木（）[21]的帶芽莖段和茶樹（）[27]幼嫩莖段新梢的滅菌均使用70% ～ 75%酒精和0.1%的氯化汞。研究表明，木本植物的滅菌方式主要是以表面滅菌為主，外植體采用酒精和升汞進行交叉滅菌效果較優[28]。

1.2 培養基

培養基中含有植物生存所需的各種營養，如礦物鹽、糖類、維生素、生長調節劑和有機附加物等。培養基的狀態、所含的各礦物鹽元素占比、植物激素種類和比例都是組培成功的關鍵。MS培養基含有高濃度的氮（N）、鉀（K）等無機鹽，其營養元素比例較合適，不僅可以滿足植物快速生長所需的營養條件，還可以根據培養需求進行改良[29]，目前被廣泛使用。例如，茶樹[27-28]、桉樹[9,25]和楊樹[20]等大多木本植物在愈傷組織和不定芽誘導及增殖階段一般采用全量MS培養基，生根階段使用半量MS培養基。CIM愈傷組織誘導培養基、SIM芽誘導培養基、B5培養基、WPM培養基和White培養基等也都是常用培養基。在器官組織培養中，常采用固體培養基；而原生質體和細胞培養中，采用液體培養基可更好地促進愈傷組織的誘導與發育[30]。

1.2.1 礦物鹽

培養基中的礦物鹽濃度對過度愈傷組織形成、外植體褐變和試管苗玻璃化均有一定程度影響[31]。通過對鄧恩桉缺乏各礦物元素的研究發現，缺鐵（Fe）導致葉片萎黃，缺N導致葉片發黃掉落并伴隨莖尖壞死，錳（Mn）與K、鋅（Zn）具有拮抗作用[32]。大量元素在尾巨桉無性系DH32-29組培苗的生根過程中具有一定影響，硝酸鉀對根條數、根長、莖高起主效應作用[33]。氮源是蛋白質、核酸和葉綠素的成分，對植物生命至關重要，NO3?在一定程度上會影響植物的生長質量[34]。培養基中的鹽濃度也需要控制在合適范圍內，過高會引起酚類物質大量產生從而導致外植體褐化；而提高Ca2+濃度，增加Mn、K、磷（P）、Fe、銅（Cu）元素的含量，降低N和氯（Cl）元素比例，可以降低玻璃化[9]。

1.2.2 糖類

體外植物細胞、組織和器官培養物不能完全自養，需要在培養基中攝入碳水化合物來維持滲透勢，而培養基中的糖類可以提供能量和碳源[35]。不同物種、不同階段所需碳源種類和濃度不盡相同。蔗糖屬于非還原性二糖，一般不能被微生物直接利用，且具有一定抑菌效果，是木本植物組培培養基的常用碳源[36]。在不定芽繼代增殖階段的培養中添加蔗糖的效果優于果糖，而在生根階段添加果糖比葡萄糖和蔗糖具有更好的促進效果[37]。在歐洲李子（）和日本李子（）的組培研究中發現蔗糖顯著促進了枝和葉的生長，以3%的蔗糖濃度培養效果最優[38]；在枸杞（）的組培中，蔗糖是莖段愈傷組織誘導和增殖的關鍵因子，以4%蔗糖的無植物激素培養基上器官發生的效果最好[39]；碳源作為營養因子在核桃（spp.）的生根培養中起著關鍵作用[40]。

1.2.3 維生素

維生素具有維持細胞生長的生物活性物質，是大多數植物組織培養基的重要組成成分，在細胞代謝中起調節及控制作用[41]。維生素C是一種重要的抗氧化劑，能夠保護植物細胞免受氧化應激傷害。

例如，在歐洲丁香（）[42]、梨（spp.）[43]的組織培養過程中，添加低濃度的維生素C可以有效避免和緩解褐化現象；在黃樟（）[44]的組培培養基中添加維生素C和維生素B2可有效控制褐化的發生。

1.2.4 植物生長調節劑

植物生長調節劑的種類和濃度對培養效果有重要影響。例如，6-芐氨基嘌呤（6-BA）對細葉桉（）[45]芽增殖和芽伸長均可取得良好效果；在蘋果（）[46]和梨[47]等木本植物的繼代培養中效果較理想；以1-萘乙酸（NAA）濃度為2 mg·L?1對赤桉進行愈傷組織誘導，在含有1 mg·L?1的6-BA和0.1 mg·L?1的NAA培養基中進行繼代培養可獲得最佳效果[48]。

生長素對培養生根十分關鍵，它能刺激細胞的分裂，使特定的靜止細胞重新進入分裂狀態，再生主要是生長素在損傷部位附近快速積累引起的[49]。次級代謝尤其是酚類化合物也與生長素有關，如在蘋果微芽上切下的莖片中發現生長素能誘導二酚和多酚化合物，促進不定根的形成[50]。對于難以生根的木本樹種，優化處理和多種外源激素的添加是生根的先決條件。杜曉艷[51]研究發現添加3-吲哚乙酸（IBA）的培養基可使青海青楊（）組培苗生根率達100%；在生根困難的巨桉（）組培中，添加NAA可以促進生根，以MS+0.4 mg·L?1NAA為培養基時生根率最高（65.47%）[52]。

1.3 培養條件

1.3.1 溫度

溫度是影響植物生長發育速度的主要因素。培養溫度過高會使植物產生熱應激反應，破壞葉綠體內類囊體膜的結構和功能，降低葉綠素含量，使光合作用減弱，導致組培苗玻璃化[53]；培養溫度低于15 ℃會導致組培苗生長緩慢甚至死亡[54]。不同的培養階段需要的培養溫度也不同，例如，歐洲黑楊（）N46分化最佳的誘導溫度為27 ℃，最佳生根溫度為25 ℃[55]。溫度還可通過影響吸水率和營養代謝以及促進或抑制酶促作用來影響不定根的生長[56]。大部分的木本植物如桉樹[9]、楊樹[56]、茶樹[29]等的組培溫度以25 ℃左右為宜。

1.3.2 光照

適宜的光照可以延長愈傷組織的保存期。光照過強會導致植株體內多酚氧化酶活性增加從而導致組培苗褐化[57]；光照不足容易導致組培苗玻璃化和生長緩慢。光周期、光質都會影響植物細胞、組織和器官的形態發生和生長[58-59]。杉木（）組培的光周期設置為16 h時，其組培苗株高、生根率、根數較高且幼苗根系更長[60]。張亞如等[59]研究發現單色藍光可促進桉樹生根誘導，單色紅光可促進組培苗的莖葉生長；XU等[60]研究發現紅藍紫復合光可以促進杉木組培苗的幼苗生長。光質的選擇可以根據培養目的和植物需求進行改變，而一定的暗培養對于組培植物生長也具有一定的促進作用。張廣輝等[61]研究發現暗培養能促進愈傷組織的誘導并獲得更大體積的愈傷組織。亮果桉（）下胚軸外植體在黑暗中培養10 d后轉移到高光照強度下，再生率最高可達40% ± 5.8%[62]；尾巨桉無性系的愈傷組織暗培養30 d后，芽誘導的效率更高[8]。

1.3.3 氣體狀況

為保護無菌培養物免受污染，防止植物和培養基干燥，組織培養一般在封閉的容器中進行，這限制了容器中的氣體和外部空氣之間的交換[63]。影響氣體積累的最重要因素包括植物材料的類型和數量、容器的密封性及容量、培養基成分以及培養條件等。雜交白楊（×）[64]外植體在密封培養管中誘導的芽在生長量上優于未密封的培養管。培養容器中的氣體組成一般為氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）和乙烯（C2H4），密封容器可能會導致CO2濃度過高，高濃度的CO2對組培苗有毒性，從而導致組培苗生長緩慢，但一定濃度的CO2可以作為乙烯抑制劑，從而有助于組培苗的生長，因為乙烯會通過氣孔閉合機制誘導組培苗玻璃化[65]。研究表明，2%以下濃度的CO2有益于輻射松（）組培苗的生長[66]。乙烯由組培苗和培養基中的瓊脂產生，與瓊脂的濃度有關。添加乙烯抑制劑可以有效促進組培苗的生長，硫代硫酸銀（STS）或氨基乙氧基乙烯甘氨酸（AVG）等乙烯抑制劑的使用已被證明可以增加杏（）葉的再生率[67]；在石榴（）外植體培養基中添加乙烯抑制劑AgNO3和AVG可以有效提高再生效率并獲得更多的不定芽[68]。

1.3.4 滲透壓

培養基中碳水化合物的濃度會與組織培養中的外植體、愈傷組織或幼苗產生滲透勢，只有平衡的滲透勢才能使植物組培體系成功建立[69]。在白楊（）外植體培養基中添加不同濃度的山梨醇和甘露醇可以造成白楊愈傷組織不同水平的滲透應激反應[69]。使用滲透調節劑如聚乙二醇（PEG），可使滲透壓達到一定程度，從而促進外植體的繁殖潛能。例如，大麻（）花藥在15%蔗糖濃度的培養基上培養后轉移到6%蔗糖濃度的培養基上，誘導的不定芽數明顯增多[70]。

2 器官從頭再生

植物組織培養通過器官從頭再生途徑實現[71]，而木本植物器官的從頭發生決定了再生植株的完整性，涉及復雜的生理生化變化過程，其調控機制包括DNA、RNA和蛋白質的合成、細胞的分化與脫分化、氮同化和氨基酸代謝、碳水化合物的代謝和利用、內源激素與外源激素信號的應答與平衡調控[72]。

2.1 愈傷組織

生長素與細胞分裂素相互作用，從而產生無組織細胞團（愈傷組織）[73]。在細胞水平上，愈傷組織由一組異質細胞組成，類似于根原基或根尖分生組織[62]，起源于各外植體的中柱鞘細胞。愈傷組織分為胚性愈傷組織和非胚性愈傷組織，胚性愈傷組織的形成是間接型體細胞胚發生途徑的基礎，具有再生成完整植株的能力[74]；非胚性愈傷組織的形成是間接型器官發生途徑的重要階段[75]。在波絲斯桉（）中，首次發現40%的愈傷組織是木質部樣細胞，并且在培養過程中愈傷組織中的木質素含量逐漸增加[76]。

內源性細胞分裂素和生長素激素信號相互作用在愈傷組織的形成過程中起到了關鍵作用[77]。生長素激活（）和的表達，誘導（）和的表達[78]；、、和作用于生長素，響應（）和的表達，并調控（）轉錄因子促進細胞分裂誘導愈傷組織的形成[79]。

2.2 芽的從頭再生

芽的從頭再生可以直接從莖段未萌出的腋芽產生，也可以由非胚性愈傷組織產生間接的器官再生。木本植物芽的從頭再生是經外源性應激刺激（如損傷和外源激素等）誘導[80]、由植物激素動態積累和合成水平與外部培養條件交叉作用發生的，受到多個不同效應量的數量性狀位點控制[81]，如細胞命運決定因子、表觀遺傳調控因子等。

芽從頭再生大致可以分為4步，包括：多能性獲得、芽前分生組織形成、限定芽祖細胞的建立和芽長出[71]。

2.2.1 多能性的獲得

新長出來的芽是直接或間接來源于臨近木質部的中柱鞘細胞，間接從愈傷組織誘導芽從頭再生的形成過程與側根分生組織的形成過程類似[82]。、（），，（）和等均在此過程中表達[82]。、和在維持愈傷組織的多能性中起到關鍵性作用[83]。在楊樹雜交無性系84K（×）中，響應創傷被誘導，在愈傷組織中表達，還能激活和的表達，促進細胞多能性的產生[84]。

2.2.2 芽前分生組織形成和限定芽祖細胞的建立

CUP-SHAPED COTYLEDON（CUC）蛋白是芽原生系統建立所必需的，芽原生系統在愈傷組織中產生局限的芽祖細胞[82]，和參與了植物莖部分生組織的維持[85]。莖尖分生組織包含植物整個生命周期中葉片、花分生組織和莖生長所需的多能干細胞庫。研究表明，（）基因能使鄰近細胞具有干細胞特性，與芽祖細胞的形成密切相關，且基因僅存在于SAM靜止中心中[86]；同時，表達水平的表觀遺傳控制與新生芽再生發育率之間具有顯著相關性[87]。移動到中心區并激活（），是芽分生組織發育的特異性調節因子，表達系統形成一個核心調節環，可以協調芽尖分生組織中的增殖并保持干細胞數量恒定[88]。在分生組織中表達的（）基因使SAM細胞維持未分化形式并促進細胞分裂[89]。

2.3 不定根的從頭再生

不定根是指從植物莖或葉等非中柱鞘組織產生的根[90]。大部分木本植物不定根的從頭再生依賴于外源激素的誘導，乙烯可以正向調節不定根的形成，植物受到損傷后（）能直接激活（）的表達，基因是內源生長素產生途徑中的色氨酸生物合成基因，同時其他生長素合成基因、和等共同產生內源生長素[91]，生長素在傷口積累激活，和可直接激活和[92]，的表達是細胞命運轉變的第一步[93]。研究發現，損傷通過茉莉酸和生長素信號傳導途徑誘導紅楓（）根系再生，和通過調控SCARECROW的活性，通過合成生長素間接參與根的從頭再生[94]。

研究表明，基因家族在植物生根的關鍵時期起重要調控作用?；蚩梢哉{控楊樹不定根的發育，在毛白楊的不定根尖端和側根尖端特異性表達；表型互補實驗表明，可以在靜止中心細胞中對進行功能互補[95]；84K楊中基因在主根和側根中的表達量很高，且在韌皮部及形成層中也有較高的表達量，該基因可能參與根系、韌皮部及分生組織發育的調控[96]；核桃中的基因轉到楊樹中，過表達基因增加了楊樹的根毛長度和不定根數，推測基因可能調節根系發育與生長[97]。

3 木本植物組織培養技術難點及局限

3.1 外植體滅菌問題

外植體外部攜帶灰塵及微生物且有內生菌，需要滅菌徹底但不能損傷植物細胞，因此外植體滅菌成功是組培的第一步。需根據木本植物物種、外植體的生理狀態和部位等因素全面考慮，選擇合適的滅菌試劑、滅菌流程和時間等，以獲得良好的滅菌效果。

3.2 外植體和愈傷組織的褐化問題

外植體褐化分為酶促褐化和非酶促褐化兩種。其中，酶促褐化普遍存在于木本植物的組織培養中。一般情況下，選擇對培養基配方進行優化以緩解褐化。如在培養基中添加抗氧化劑維生素C、活性炭、半胱氨酸或聚乙烯吡絡烷酮（PVP），添加激素6-BA、IAA和GA等[98]控制培養基中無機鹽Cu2+和Mn2+的質量分數、蔗糖濃度、pH值在合適范圍[30]。研究發現，適當低溫可以抑制酚類化合物的合成，降低多酚氧化酶的活性，從而減輕褐變[99]。另外，控制繼代周期[100]、選擇幼嫩外植體[101]以及進行一定的暗培養[56]均可減少外植體和愈傷組織的酶促褐化。針對非酶促褐化，則需要控制外植體消毒時試劑對外植體植物細胞的傷害。

3.3 組培苗的玻璃化問題

玻璃化是指組培苗的莖和葉成透明水漬狀，生長畸形，難以誘導生根[98]，嚴重時導致死亡，常見于組織培養過程中的不定芽誘導和繼代培養階段。這是由于玻璃苗的細胞壁發育差、細胞質膜透性改變、蛋白質合成能力和光合作用能力低下導致的[9]?？刂婆囵B基中的無機鹽濃度、提高Ca2+濃度和增加Mn、K、P、Fe、Cu元素的含量及降低N和Cl元素比例，可以降低玻璃化程度[9]；合適的瓊脂濃度、半木質化莖段[102]、適宜的溫度[52]和光照[103]可避免或降低玻璃化的發生。研究發現，在泡桐（）的組織培養中，添加不同比例的激素優化培養基能一定程度上逆轉玻璃化[103]；在MS培養基中補充多胺，使用合適的培養容器降低乙烯濃度亦可以降低玻璃化的發生率[64]。

3.4 木本植物組培苗生根困難

木本植物組培苗生根是組織培養植株再生體系建設和快繁技術的瓶頸。毛白楊[104]、部分梓屬（spp.）植物[105]和部分桉樹[106]的無性繁殖均存在不定根生根困難和生根緩慢等難題。不定根發育是一個復雜的多因素過程，受年齡、脅迫條件、環境因素、遺傳性狀、礦物質營養和植物激素等的影響[106-107]。

3.5 無性系繁殖過程中的遺傳變異與品種退化

在組織培養過程中可能會產生一定的遺傳變異性，即由于基因突變或表觀遺傳標記的變化而導致的體克隆變異，這種變異可能會導致遺傳保真度的喪失[108]。組織培養中造成突變的觸發因素有植物基因型、脅迫、外植體類型、傳代培養時間和次數、植物生長調節劑等[109]。其中，植物基因型是導致遺傳變異最重要的決定因素，決定變異的類型和頻率，這些變異如果可以被穩定遺傳，則可以作為育種的補充部分[110]。

在組培過程中，氧化應激損傷也能導致遺傳變異[111]，氧化應激導致促氧化劑或活性氧（ROS）水平升高。ROS可能涉及DNA的高甲基化和低甲基化改變，使染色體數量從多倍體到非整倍體變化，染色體鏈斷裂、染色體重排以及DNA堿基缺失和替換，從而導致植物細胞突變[112]。因此，選擇腋芽或者芽尖這類非高度分化的組織[113]、在器官再生培養階段盡量選擇直接再生途徑[114]、控制傳代次數和培養時間[111]、選擇合適的植物激素及濃度，這些方法均能在一定程度上減小氧化應激反應，從而降低變異率。

4 展望

木本植物組織培養技術具有繁殖周期短、繁殖系數高、能在有限的空間和時間內培育無性系良種的優點，通過與基因工程相結合，能培育出抗逆性更強的優良無性系品種，對于擴大森林潛能、提高森林生產力、緩解木材資源匱乏等具有重要推動作用。同時，木本植物組織培養也為遺傳轉化、基因編輯等提供了豐富的研究材料，但目前還缺少對組織培養的不定芽誘導、繼代增殖和生根這三個不同培養時期的細胞學、生理生化水平、形態學、代謝組和表觀遺傳學等方面全面而深入的研究，各種次生代謝物在木本植物組培中的作用研究也較少。

由于木本植物生長周期較長且次生代謝物較多，生命活動更復雜，建立再生體系困難且組培技術普適性差，完全解析木本植物器官從頭再生的分子調控機制仍然困難。未來可以通過識別關鍵調控基因和調控元件，豐富理論知識，為實現特定性狀的調控提供理論基礎，縮短木本植物組織培養體系建立時間，提高良種培育的效率，最大程度發揮林木的生態和經濟效益。

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Research Progress in Tissue Culture and Organ de Novo Regeneration of Woody Plants

CHEN Mingqiu1, LIU Guo2, LIN Yan2, HUANG Anying2, ZHAI Jiangbo2, LUO Jianzhong2*

(1. Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China; 2. Research Institute of Fast-growing Trees, Chinese Academy of Forestry, Zhanjiang 524022, Guangdong, China)

Tissue culture technology is an important means for the regeneration and reproduction of woody plants. This paper summarizes the research progress of tissue culture technology and molecular regulation mechanism of organ regeneration in woody plants. This scrutiny of research progress has made it clear that establishment of regeneration systems for woody plants is closely related to internal factors (explant genotypes, physiological states, etc.) and external factors (plant hormones, culture conditions, etc.). Gene expression, hormone signaling pathways and other signaling pathways play key regulatory roles in the process of de novo regeneration of woody plant organs. The difficulty in inducing adventitious buds and roots can be a bottleneck in the regeneration of woody plants. In the future, regulatory mechanism of regeneration of woody plants should be further studied to improve the regeneration efficiency and quality of woody plants.

woody plant; tissue culture; organogenesis; regulatory mechanism

10.13987/j.cnki.askj.2023.04.012

Q813.1+2

A

“十四五”國家重點研發計劃課題（2022YFD2200203-3）；廣東省林業科技創新項目（2023KJCX012）

陳銘秋（1997— ），女，在讀碩士研究生，研究方向為桉樹雜交育種。E-mail:1596299123@163.com

羅建中（1969— ），男，博士，研究員，從事桉樹種質資源評價、群體改良及雜交育種研究。E-mail:luojz69@hotmail.com