蝴蝶兰为兰科(Orchid)蝴蝶兰属(Phalaenopsislan)多年生常绿草本植物。已发现超过70 个原生种,原产我国台湾和泰国、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚等地[1],现全世界广泛栽培。蝴蝶兰是单茎性附生兰,茎短,叶大,花茎一至数枚,拱形,花大,因花形似蝶得名。其花姿优美,颜色华丽,为热带兰中的珍品,有“兰中皇后”的美称,深得消费者青睐。蝴蝶兰可通过分株、播种、组织培养技术等方法进行繁殖,但蝴蝶兰是单茎性附生兰,通过分株繁殖系数低,很难满足消费者的需求;蝴蝶兰的蒴果中含有数十万粒种子,但种子没有胚乳,只有一层极薄的种皮,在自然条件下播种不易成功。因此,植物组织培养技术已成为兰花优良种苗快繁的主要途径。笔者主要综述近几年外植体选择、培养基、激素以及其他添加物对蝴蝶兰原球茎的诱导、增殖以及分化影响的研究进展,旨在为蝴蝶兰的快速繁殖提供科学依据。
1 外植体选择
蝴蝶兰组培技术中诱导原球茎的外植体有花梗、茎尖、种子、叶片、茎段、根尖、根段、胚等。有关蝴蝶兰组培成功最早的报道是Potor[2]用蝴蝶兰的花梗休眠芽培养成完整的蝴蝶兰组培苗。国内王怀宇等[3-6]以蝴蝶兰花茎腋芽或花梗节间为材料, 诱导芽苗获得成功。很快建立了不同品种的离体快繁体系。陈之林[7]等用花梗腋芽为原始材料诱导花葶,由花葶节间切片高频率诱导分化不定芽。国外报道利用蝴蝶兰的茎尖诱导出类原球茎,再由类原球茎分化成苗[8],国内潘学峰等[9]在对海南蝴蝶兰组织培养研究中报道,由蝴蝶兰茎尖在附加BA2 mg/L+NAA0.5 ~ 0.2 mg/L 的培养基上,原球茎发生率可达90%,月增殖3 ~ 5 倍。章玉平等[10]研究了蝴蝶兰种子无菌萌发技术,蝴蝶兰种子在无菌条件下,球形胚状体、原球茎均可形成,进而发育成苗,或从原球茎诱导愈伤组织或类原球茎。2011 年,刘彦珍等[6]报道了利用栽培蝴蝶兰叶片进行组织培养,诱导出原球茎,其诱导率稍高于花梗节间。
Tanaka 等[11]用来自花梗试管苗的叶片进行离体培养获得再生植株,试验成功。蝴蝶兰组培植株的获得,使蝴蝶兰的所有器官、组织细胞均可作为有效外植体进行蝴蝶兰组培苗的繁殖。如试管苗的幼叶、根尖、茎尖、茎段、胚等都可作为外植体[12]。蝴蝶兰的不同部位作为外植体各有优缺点。以栽培蝴蝶兰的花梗为外植体最大优点是取材方便,消毒容易,保护母株免受更多的伤害,而不致于损毁、丢失,且能获得与母株优良性状一致的再生苗;不足之处在于取材受到开花季节的限制。利用栽培蝴蝶兰的茎尖作为外植体,是目前面临的一大难题,蝴蝶兰为单茎性植株,剥取茎尖就损坏了母株本身,而且蝴蝶兰茎极短,操作困难,易污染,成功率较低。但茎尖培养的优点是比较容易获取类原球茎或愈伤组织, 因为茎尖分生组织细胞的生理年龄小,易于脱分化和分化,同时,操作细致还有可能达到脱毒效果,获得无病毒苗。试管苗的根也是较好的外植体,它取材方便, 可较好地保护母株, 以根尖或根段培养实现试管苗再生均已成功[13]。
2 培养基以及添加物对蝴蝶兰组织培养的影响
蝴蝶兰组织培养采用的基本培养基有MS、1/2MS、VW、Kyoto、NP、KC、花宝等,蝴蝶兰组织培养过程中,最适培养基选择应该考虑综合因素,如蝴蝶兰基因型、基本培养基、培养条件、外植体大小及其取材部位等。
周俊辉等[14]以红花品种为试材,研究比较了MS、1/2MS 和改良KC 3 种基本培养基,发现改良KC 的效果最好,1/2MS 次之,MS 最差。何松林等[15]报道以白色花系蝴蝶兰的原球茎(PLB)为材料,比较不同基本培养基(MS、NP、VW)和不同培养基添加物(椰子汁、马铃薯、香蕉)对蝴蝶兰PLB 幼苗分化的影响。结果表明,以NP 和VW 为基本培养基时,PLB分化幼苗优于MS 培养基; NP 和VW 相比较,NP 培养基有利于幼苗地上部的生长,VW 培养基则对PLB 根的分化有良好影响;3 种培养基添加物中,椰子汁和马铃薯优于香蕉。王冬云等[16]以黄花蝴蝶兰的花梗腋芽诱导出的不定芽为外植体,利用正交设计法研究了培养基的无机营养、TDZ、有机添加物和蔗糖4 种因素对不定芽增殖的影响,结果表明,蝴蝶兰不定芽增殖的最佳培养基配方为KC+TDZ0.20mg/L+椰子水200 mL/L+蔗糖14 g/L+柠檬酸30mg/L,其中有机添加物的种类和浓度对不定芽增殖的影响最大。乔永旭[17]以蝴蝶兰优良杂交组合NoⅡ(♀)×No2(♂)和优良品EA2003 无菌苗的叶片为试验材料,对影响PLB 的发生、增殖等因子进行系统研究。结果表明,1/4MS+6-BA10 mg/L+椰子汁100 g/L是蝴蝶兰PLB 诱导最适宜的培养基;100 g/L 椰子汁对PLB 诱导有明显的促进作用;适宜PLB 增殖的培养基是1/4MS+2,4-D1.0 mg/L+6-BA2.0 mg/L;活性炭可以有效防止NoⅡ(♀)×No2(♂) 叶片的褐化死亡,但活性炭对蝴蝶兰优良品种EA2003 PLB 的诱导有阻碍作用; 叶片基部PLB 的发生优于叶片的其他部位。
3 植物生长调节剂对诱导蝴蝶兰原球茎的影响
植物组织培养中最常用的植物生长调节剂是生长素类和细胞分裂素类,2 类植物生长调节剂的浓度及比例决定了培养物的发育方向。用于蝴蝶兰组织培养的细胞分裂素类植物生长调节剂主要有6-BA 和TDZ,TDZ 对细胞的生理作用效应要比6-BA 强数十乃至数百倍[18]。Bhattarcharjee[19]认为,蝴蝶兰组织培养中常用的细胞分裂素为6-BA,较高浓度(10 ~ 50mg/L)的6-BA 能促进蝴蝶兰原球茎增殖,较低浓度(0.1 ~ 0.5 mg/L)的6-BA 则能促进原球茎分化。杨海芸等[18]指出,TDZ 对蝴蝶兰不定芽的诱导效应远高于6-BA,相当于6-BA 的20 倍以上。周全等[20]分别以蝴蝶兰原球茎和幼芽为外植体,研究了蝴蝶兰原球茎和丛生芽增殖的适宜条件,得出TDZ 的效果好于6-BA,对丛生芽的切割能显著提高增殖倍数。任建宏等[21]以蝴蝶兰嫩叶为试材,研究无机盐浓度、生长调节剂、椰子汁剂量、培养基物理状态及光照条件对类原球茎的诱导,结果表明,采用细胞分裂素TDZ 和6-BA 复配比单独使用TDZ 诱导率提高13.3%。程强强等[22]报道,在相同培养条件下,添加TDZ 芽诱导率显著高于6-BA;单独添加TDZ 或6-BA 芽诱导率显著高于NAA 与TDZ 或6-BA 的组合。
4 结语
蝴蝶兰的组织培养技术已较为成熟,在大规模生产上已得到广泛应用,并取得了巨大的经济效益。但仍存在继代周期长、生长期过长的问题, 如何通过提高组织培养技术缩短生产周期, 降低生产成本,使蝴蝶兰进入寻常百姓家,还需更深入的研究。