植物试管繁殖的工厂化、商品化生产，是世界各国植物组织培养和细胞培养应用于生产实际的主要方面。自从毛雷尔（Morel）（1960）开始应用于兰花的快速繁殖无性系获得成功以来，其历史已较长。目前，在繁殖花卉为主的园林观赏植物、蔬菜、果树、森林树种和特种经济植物等方面，已成为植物商业生产中追求快速获利的主要目标之一。看来，这一项新兴的生物技术，其进展是迅速的，前景也是宽广的。

国内外工作的进展

国外的兰花试管繁殖，已发展为兰花工业（Orchidindustry），这是众所周知了。由于生产兰花的成功，刺激了很多种观赏植物试管繁殖的研究，据近年世界报道，光花卉试管繁殖成功的就有300多种，且许多种已应用组织培养进行试管商品化生产。如美国就有100个以上花卉生产公司，每年外销可达几百万美元。国际市场上著名的花卉康乃馨，于五十年代后期才有奎克（Quak）（1957）的试管培养的研究工作，六十年代就有许多学者报道了有关试管繁殖的研究，如培克（Baker）和菲利浦斯（Philips）（1962）、霍林（Holling）（1964）、史东（Stone）（1968）和海克特（Haekett）和安特生（Anderson）（1969）等。在日本于1959年也才开始研究康乃馨的试管生产种苗，可是到1970年已建立了一套生产去毒苗的体制。当今在日本康乃馨的种苗试管快速大量繁殖，已成为常识。进一步又向更深入的方向发展，利用植物组织作为起始材料，通过愈伤组织培养→悬浮培养→单细胞平板培养→胚状体或芽再生的顺序，再配以不同种类和浓度的激素调节，以提高繁殖能力。据里特（P. E. Read）（1982）报道，美国明尼苏达州进行杜鹃花的大规模试管繁殖工厂化、商品化生产。其中一种叫“Rose like”一种叫“Pink like”于1983年春开始进入试管商品化生产；另一种杜鹃花用插条繁殖很难生根，但用组织培养技术很易成功，将于2 ~ 3年后大批用于商品化生产；再有一种叫“Whitelike”将于1984 ~ 1985年应用于生产。由于这种杜鹃花是杂合体，用种子繁殖其后代很易分离，用插条繁殖又难生根，而试管繁殖是个有效途径。同时，为了繁殖遗传上不发生变异的杜鹃花无性系，让其不通过愈伤组织而直接形成芽，就在培养基中加入高比例的细胞分裂素，得到嫩苗后再切割使其发根。此他们还利用不同光质进行试验研究；在组织培养之前，对于母株先行光照处理，可以改变植物体内的激素水平，因而降低了培养基中的激素用量，降低了培养基成本。

前不久被植物学家和能源学家命名为“石油树”的著名速生树种桉树，在1969年才由Aueja从柠檬桉木质块茎的愈伤组织诱导出了小植株；1974年de Fossord等人用桉树节间培养法获得了试管植株；1975年Kitahara等人从白桉的下胚轴诱导出愈伤组织并形成了小植株；1976年de Fossard等人就可用美丽花桉的茎节培养，每年能大量繁殖苗木而应用于生产；1980，1981年P. K. Gupta等人试管繁殖柠檬桉成功且用成年优树的嫩枝段作为起始材料，一年内成年树一个芽可以繁殖十万株树苗。据报道，瑞典、加拿大、美国佛罗里达（Florida）州和澳大利亚，设想结合能源问题，采用组织培养大量快速繁殖桉树造林，目的在于建立甲醇工厂，用桉叶提取甲醇来代替汽油。该项研究尤推美国和澳大利亚搞得更好。对于木本植物能源问题的研究，美国明尼苏达州也应用快速试管繁殖的方法，由于这个州对能源的需求量很大，每天要花费970万美元从外州买进能源，因此急于解决新的能源问题，其中生物能源是开发的途径之一。如速生树种柳树、桤木属等的大量快速繁殖，密植造林，经过4 ~ 5年生长，进行“短轮伐木”，成为短期周转能源。

1982年，在日本召开的第五届国际组织和细胞培养会议上，可以看到大量关于试管繁殖研究的工作，涉及的植物有草本植物百合花、康乃馨、郁金香、风信子等球根类花卉；兰花、矮牵牛、东洋兰花等观赏植物；马铃薯、芋等营养繁殖的作物，以及一些药用植物等。百合花、矮牵牛等一些花卉植物，已由过去的固体培养发展到液体培养，使用摇床或转床，其转速大大增加，由一般的1 ~ 4转/分加快到50 ~ 180转/分。这样可以大幅度地提高试管苗增殖的效率。草本植物作为增殖用的起始材料，由于对“细胞全能性”的应用，几乎植物的周身各部分均能取材，常用的是茎尖、叶片、花器等。从这些外植体分化再生苗的途径，大体上是不定芽、胚状体、小鳞茎、原球茎以及芽生芽（即利用侧芽增殖）等。而且也可以通过愈伤组织再生或外植体直接分化出苗。通过愈伤组织出苗的，可能出现遗传上的变异，而芽生芽的途径是解决变异这个问题的良好方法。这个具有理论和生产实际意义的问题，会上被指出而有待今后进一步加以研究。有些已应用于生产的球根类花卉，正深入研究其繁殖能力，不断提高繁殖效率、这在欧洲研究较多。诺瓦克（Novak）（1981）研究成功了百合花试管繁殖体制，一只球一年内能增殖10⁴ ~ 10⁶个小鳞茎。已应用工业生产的兰花，除茎尖作为起始材料通过原球茎途径增殖外，正在研究对叶、根、花器等作为外植体，以扩大起始材料的利用。

在木本植物繁殖方面有苹果、樱桃、猕猴桃等果树类；油棕、椰子等单子叶木本类；松树、杉木等裸子植物林木类，都有大量试管繁殖种苗的研究。如油料植物油棕，有英法联合公司进行试管快速繁殖的研究，得到的成果以专利形式出售给马来西亚，有关的技术资料是非常保密的。同时，由体细胞愈伤组织大量诱发胚状体，并长成了植株，开花结实，也取得了产油量较高的无性系。瑞典、加拿大集中在松树、杉木等重要经济林木的试管繁殖应用于造林。用种子繁殖常较难得到遗传性一致的一些木本树种，如用砧木和接穗能保持群体的一致性，苹果的矮化砧木的试管繁殖，就是比较典型的一例，而且确定了用茎尖作为快速繁殖材料，对苹果的生产实践有很大的意义。桉树的试管繁殖可用十年以上的成年优树的茎尖作为起始材料，1981年孔达斯（S. Kondas）报道，一棵二十年生的杂种优良桉树，也已成功地培育出芽，这对林木的优树无性繁殖，保存种质，是个突破。用同样的方法，可以适用橡胶树、紫檀等，将优良的遗传基因，大量的增殖。特别令人鼓舞的是鱼鳞松经历了100年的老树，也能通过茎尖培养，“返老还童”，实现大量增殖的目的。

在试管繁殖途径中，尤其令人感兴趣的是通过体细胞胚胎发生的（胚状体）繁殖的问题，如有些草本材料玉米、黍子等，木本植物的松树、云杉等。用体细胞胚胎发生的途径生产的大量胚状体，可以和种子一样进行机械化或飞机撒种。最近美国加州戴维斯一家生物技术公司董事会举办了一次别开生面的芹菜便餐会。用的是由芹菜茎段培养的体细胞胚。这种人造种子受到了家庭园丁的欢迎，将试管繁殖芹菜应用于农业。

和试管繁殖的发展紧密相连的那是去除病原的问题，主要是去除病毒病原的问题。运用茎尖培养已在许多植物如蔬菜、花卉、果树、作物、牧草上获得了成功。而且一些茎尖很小，培养十分困难的或很难去除病毒的一些植物如菊花、矮牵牛、葡萄等也获得了成功。尤其葡萄病毒病，在日本葡萄生产上的危害，已成为严重问题。许多地区因病而大有灭迹之势，正期待着研究成果迅速应用于生产实践。马铃薯的无病毒试管植株，已大批地商品化生产。据统计，通过试管繁殖马铃薯种苗，从2000棵起始苗的不断继代培养繁殖出来的苗，可达到相当于约1吨马铃薯种薯所生产的苗，大大节省了种用材料。

我国植物试管繁殖种苗的工作，进展也非常迅速。诸如北方马铃薯去病毒原种的生产，其增产效果非常显著；南方广西地区在罗士韦教授指导下的甘蔗快速试管无性系繁殖的成功和大面积生产上的应用，可以节省大量蔗种；广西钦州地区林科所桉树组织培养苗造林，充分发挥其试管快速大量增殖的作用；上海植物生理研究所细胞室和上海园林局协作，对建兰“大一白”品种试管繁殖以及上：海农科院和湖南农学院对苎麻试管苗应用于生产等成果是众所周知的。近几年来，我国在组织培养应用于生产实际上，在继单倍体育种之后，试管繁殖可说是又一个热潮，涉及面很广，有园林花卉、林木、经济植物、作物和药用植物等，约取得100多种试管繁殖的成功，其中不少为国际上首次报道。诸如猕猴桃（桂耀林等1979）、柑桔类（王大元等1978）、杉木（阙国宁1979）、柚木（王宝生1980）、三倍体西瓜（许智宏等1979）、银星海棠、秋海棠、四季海棠、羽衣甘兰、黄金瓜、草莓、留兰香等（杨乃博1979、1979、1979、1979、1981.1980）、花椰菜、菊花（管和1982、1981、李曙轩等19 S1、1982、延胡索、张治国1979）、番茄（卫志明1979）、水稻（颜昌敬、赵庆华1983）等等。

作者自1977年以来，以林木、花卉为材料进行无性系繁殖的研究，先后已取得油橄榄、红杉、葡萄桉、柠檬桉、王桉、雷林1号桉、灰桉、驳骨丹、泡桐、南蛇藤、南美柏木、白鹃梅、美登木、金合欢、月季、菊花、紫鹅绒、毛蕊花、观叶海棠、非洲紫罗兰、甜叶菊、球根海棠、康乃馨、洋兰、虎头兰、金棱边、春兰等等卅余种植物的试管繁殖成功，其中大部分进入盆栽或大田栽培。甜叶菊、白鹃梅、观叶海棠、非洲紫罗兰等已进行过商品化生产。尤其康乃馨茎尖培养，已建立起一整套工艺流程，进行工厂化、商品化生产，十万余株试管种苗已销售国内、供应有关单位和花农种植。部分切花产品已进入香港市场，取得了经济收益。目前正进一步投资开发。可以说，植物试管繁殖的研究水平，我国并不比国外差多少。问题是，应用于生产比较慢。

植物试管繁殖的前景

植物试管繁殖最大的优点是：① 快速、大量增殖，如一个康乃馨茎尖，一年内可以增殖一百万株种苗；② 可以保持原优良品种的遗传特性，如康乃馨茎尖培养通过芽生芽增殖途径得到的种苗，花色、花型、花径等性状很少变异；③ 能去除病原，包括病毒、真菌、细菌和其他病原物。尤其对病毒病害，目前很少防治方法，而用茎尖培养或结合热处理，可以去除或减少病原，降低发病率预防危害。有时只要先把植株培养在35℃左右（随种或品种耐高温的能力不同而用的温度不同）的温室或生长箱中，促使其茎的顶端分生组织迅速生长，使病毒来不及迅速传递，污染茎尖。然后取材顶芽或侧芽剥制茎尖培养，可以得到避病毒（escape）植株；④ 能使阶段返青，不仅是细胞能从年老已分化的变为年轻进行细胞分裂，而且由愈伤组织或茎尖、茎段等培养得到的苗木，也可以出现幼态现象。如桉树，从试管里繁殖的苗，其叶着生的方式常为对生，反映了幼态的性状，在柳杉中也同样发现由愈伤组织和茎尖产生的苗木，显示出年轻阶段的形态。同时可以解决裸子植物中常规扦插的偏冠问题，如红杉，常规扦插苗存在树冠向一边倾斜生长，而试管苗植株就很挺拔；⑤ 可以节省播种材料，如以甘蔗为例，每亩甘蔗要用蔗种0.5 ~ 1吨，而甘蔗生产是以千亩、万亩计，用组织培养快速繁殖的幼苗进行栽种，就可以节省大量蔗种。

从以上所述可以看出，组织培养快速无性繁殖方法的作用及其在生产上的意义所在。这个新兴的生物技术，应该迅速开发利用，为国民经济建设服务。尽管，它还处于年幼阶段，人们在这个领域里尚没有完全自由，但是，比起这个领域内的其他新兴技术，如遗传工程、细胞工程等来说，她还是比较容易与生产实际相结合，能有效地解决生产实际问题的。况且她应用的面非常广泛，包括花卉植物、林木、作物等等。因而与国民经济有着密切的关系。即使是遗传工程、细胞工程等，最后有的也得通过试管繁殖的步骤而与生产实际联系起来。所以，植物试管繁殖工厂化、商品化生产，应该是目前优先发展的领域，其前景必然是宽广的。就以林木来说吧；目前提高林木品质和产量的最有效措施公认为“选择”，在我国林业上各地已选择出了一批优树，而且正在给这些优株进行子代鉴定和利用。这样，无性系繁殖技术在林业上必然占有重要地位，因为林木好些种类是异花授粉的天然杂种，如用有性繁殖其后代产生分离，优株就不能稳定。但是用常规的无性繁殖方法（扦插、嫁接）其速度甚为缓慢，其扦插、嫁接技术也不完全能过关，成活率很低。那如何才能扩大繁殖系数，使天然育出的良种充分发掘其潜力，为林业生产服务呢？这就给我们提出了一个任务，要探索无性繁殖技术。我们认为试管繁殖技术是个很好的途径，必须大胆开发这方面工作。可以从某些有条件的树种先行开发，如桉树、杉木等可以试造一批林子，以作造纸、能源或化纤原料，进行短轮伐木。至于花卉植物等的试管繁殖，工厂化、商品化生产，那是更有条件大力开发了。

当然，进行试管繁殖工厂化生产种苗，必须解决以下二方面问题：第一、能否掌握某一植物的快速大量培养试管苗的技术，是否已成功地实践出一套工艺流程；第二、同其他常规技术相比，其经济上是否合算，这后一点是当前阻碍工厂化生产的“拦路虎”。以我们康乃馨茎尖培养工厂化生产的成本核算来看，在试管生产中，包括工作人员的工资（每人每年按1000元计算）、所用电费、药品、器材等，据初步核算生产每株种苗人民币约为0.05元（如下表）。据市场平均售价每株苗0.15 ~ 0.20元，由此可以看到其经济效益。进一步生产切花，投入国际市场，则经济效益更大。

经分析，目前成本中主要在能源的消耗上，培养基配制、温室加温、控温和辅助照光的耗电量颇大，约占总成本1/2左右。为了进一步降低成本，我们试验了利用普通花房的空间作为培养室，利用自然日光，进行试管苗的增殖，基本上能达到培养的要求。而且在某种程度上，其苗的长势和色泽，反较培养室培养的试管苗健壮，可见是个降低成本的途径。同时，我们还进行无根试管苗直接扦插试验，以缩短培养周期，省工、省时、省原料。试验结果、试管无根苗扦插比一般的扦插较为简单而易行，对插条长度没有严格要求，成活也较快，2 ~ 3周能达到叶色转绿生根，成活率可达98%以上。可见，进一步降低成本，其前景是广阔而有望的。此外，从生产的实效出发，通过减少接种时的污染，提高成活效率，改革培养基成分，利用代用品等各种途径以降低成本，来踢开“拦路虎”。可以说明植物试管繁殖的前途是光明的。虽然，面前的困难不少，但人们将试管繁殖大规模应用于生产的愿望终究要实现的。

——————————

* 复旦大学

**上海园林科研所