前 言
栽培花卉的植物种类很多，其中作为商品化的切花、盆栽的宿根性或球根性花卉，种类既多，栽植面积也很广。这些种苗，以前都是通过扦插、嫁接、分株、压条等方法营养繁殖起来的。但是作为对农事普及新品种、去病毒苗的方法来说，则效率过低。为此，最近迅速普遍地利用组织培养进行营养繁殖的技术，可以克服上述缺点，成为较好的方法，而为世人所公认。
大约在二十年前，法国人莫雷尔（Morel）以效率较好的繁殖方法研制了兰花，进入七十年代，许多植物的繁殖广为应用，特别是1974年美国人迈拉西奇（Murashige）明确制定了利用组织培养繁殖花卉的基本程序，从而对提高实用价值，迅速普及技术，起到了促进作用。
现在，欧美利用组织培养每年生产种苗2，000万株，世界各地每年达6，000万株。这种技术，固然多用于花卉和蔬菜的繁殖，最近对果树、林木、园林植物等的繁殖也在应用，并不断向商品化生产发展。尽管如此，也还存在不少问题，繁殖木本植物还有困难，通过钱少效宏的技术研究进行大规模的培养，难度还很大，基础科学和应用技术，更有待进一步研究和开发。下面仅就以花卉为主的利用组织培养快速繁殖种苗的设想和研究的现状，加以叙述。
1. 利用组织培养快速繁殖的特点
用组织培养快速繁殖花卉时，可从一棵母株繁殖大里种苗，全部供应商品性栽植。由于繁殖了的植物体，始终保持着稳定的遗传性，所以它的株型、生长、和开花均很整齐，容易施行栽培管理和商品经营。此外，由于用茎尖培养能进行去病毒苗的快速繁殖，所以生产出来的切花和盆栽，质量好，经济效益高。这些长处，对其他作物利用组织培养繁殖也同样适用，其特点归纳如下：
（1）繁殖率显著提高；
（2）由于取得了不受病毒、细菌、真菌等感染的健全植物体，花卉质量可以大大提高；
（3）具有比较稳定的遗传性，特别是由于促进了侧芽分化，繁殖了的植物体很少发生变异，但对通过愈伤组织繁殖的植物体多变现象，应予注意；
（4）培养工作不受季节和环境的制约；
（5）单位面积平均的生产效率显著提高；
（6）在低温和冰冻条件下，可以利用较小的空间，保存多数的品种，根据需要亦可直接利用；
（7）球根类植物，培养时不需要展叶，可不进行光照处理。
这些特点，并非对所有植物的培养都能发挥作用，对木本植物则困难较多。即使是容易培养的植物，由于其品种的不同，对组成最适宜的培养基、培养条件、培养时间和繁殖率等，都有很大的差别。因此，对每一种植物的培养条件，均应详细研究，努力提高效率。
2. 利用组织培养快速繁殖的体系
有关利用组织培养快速繁殖种苗的报道，数量很多，内容各异，但其繁殖的程序，始终是以迈拉西奇1974年提出的下列步骤为基础的。
第Ⅰ阶段——建立无菌培养系；
第Ⅱ阶段——繁殖植物体；
第Ⅲ阶段——土壤移植前的发根和驯化。
这三个步骤，任何时候都是在无菌条件下进行的。其中第Ⅱ阶段是快速繁殖植物体最重要的过程。按照这个过程反复实施，能使植物体的数量显著增加。以繁殖大丁草为例加以说明。
第Ⅰ阶段：从大丁草母株上切取0.5 ~ 1.0 cm大小的茎尖，按常规消毒后，再在解剖镜下剥取茎尖组织2 ~ 3 mm，放置在含有吲哚乙酸（IAA）2.0 mg/l，激动素（K. T）1.0 mg/l的M. S改良培养基上，用室温27℃，光照强度1，000米烛光，培养4 ~ 6周，形成枝伸叶展的植物体。
第Ⅱ阶段：将Ⅰ阶段得到的植物体，放置在含有IAA0.5 mg/l，K.T10 mg/l的M.S改良培养基上，仍用室温27℃，光照1，000米烛光，培养4周，由于高浓度（10 mg/l）激动素的作用，促进侧芽分化，实际上能得到5个植物体。按此顺序，将取得的植物体，再分开再移植到同样成分的培养基上，反复进行，则植物体的数量呈指数增加。繁殖了的植物体，由于激动素的作用，抑制了发根，还因为植物体柔弱，也不易向土壤移植，而有待下一阶段发根驯化。
第Ⅲ阶段：将繁殖的植物体分开，转接在含有IAA10 mg/l的M.S改良培养基上，在10，000米烛光的强光下，培养10天，诱导发根驯化，为向土壤移植创造条件。
按照此法，一棵母株一年可以繁殖100万棵。一般情况下，用分株法繁殖大丁草，繁殖率每年仅为50 ~ 100倍，而利用组织培养，其繁殖率可高达1 ~ 2万倍。
实际上，作为直接销售给农户的，利用组织培养繁殖种苗，还有一定的困难。这就要在充分加强管理的条件下，进行培育，并在根据实际需要，对花卉的质量、变异、病害等加以检验后，再作为种苗投入市场。在上述体系中，第Ⅱ阶段繁殖植物体的过程，造成植物体的大量分化，下面将叙述其分化的方法。
3. 大量分化植物体的方法
大量分化植物体的方法，大概可分为侧芽形成、试管内扦插法、不定芽形成和胚状体形成等四种途径。
（1）侧芽形成——即将形成的多数侧芽或匍匐茎分开转接，用组织培养实现分株繁殖。腋芽在一般情况下，由于顶芽的优势现象，不会伸展，但在培养基上添加激动素（K.T）或苄基腺嘌呤（BA）等细胞分裂素，以后，就能使其伸展。伸展的芽，同样保持健壮。这样就可使许多芽分化。用这种方法繁殖的植物体，发生变异少，芽的分化整齐，实用价值较高。
（2）试管内扦插法——即扦插技术在试验管里进行，其典型事例是茎尖培养。对难以分化的针叶树来说，将伸展出来的幼苗切成几节，放在新的培养基上，用扦插法进行繁殖。此法尽管效率不高，但对繁殖缓慢的针叶粗榧来说，繁殖率一年可达1，000倍。
（3）不定芽形成——利用紫苣苔、秋海棠等插叶，相当于不定芽形成。在进行组织培养时，有的从叶、茎等的植物体切块分化的，有的从愈伤组织分化的，用这种方法分化了的植物体，比侧芽形成、试管外扦插法发生的变异多，特别是通过愈伤组织途径形成的不定芽，这种变异更强，需要注意。尽管如此，但对百合花、安祖花来说，即使通过愈伤组织也几乎不发生变异现象。
（4）胚状体形成——即经过与种子形成时同样的过程，使胚状体从体细胞或花粉细胞中直接发生而成的植物体。这种现象，1958年是由斯脱瓦德（Steward）等在胡萝卜细胞中最早发现的。以后又在胡萝卜以外的芹科植物以及毛茛属（Ranunculus）、茄属（Solanum）、颠茄属（Atropa）、咖啡属（Coffea）、雀麦属（Bromus）等许多植物中，观察到同样的现象。胚状体形成，在正常组织或愈伤组织的内部发生时，从表面上看，与不定芽形成很难区别，但是通过组织观察，由于芽和胚轴是朝两个方向分化伸展的（两极性），就易于判别了。
上述植物体分化的四种途径中，侧芽形成可靠率高，分化时间短，是快速繁殖的最理想的方法。从茎、叶等的组织切块中取得的不定芽或试管内扦插，亦较为实用，但从愈伤组织中分化出来的不定芽或不定胚，分化效率不一定好，也易发生变异。特别是随着转接而发生的分化能力降低等现象，有待进一步阐明的问题还很多，需要从基础科学方面深入研究，取得进展。
4. 花卉快速繁殖技术的现状
过去人们所报道的利用组织培养进行繁殖的植物的数目，以花卉为最多，同时理所当然地利用组织培养进行商品性的种苗生产，花卉也占有重要地位。经营的种类很多（表1），范围也很广，如双子叶植物、单子叶植物、蕨类植物等。现在以欧美为中心正在广泛普及这种技术，经营的种类和生产数量日益增加。我国也在进行去病毒苗、新品种的繁殖工作，并以销售为主不断扩大商品经营。
这些用于生产的组织培养技术，和前面谈的迈拉西奇等人所发表的有关大丁草繁殖的方法，多有类似之处。即利用组织培养繁殖的全过程（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ阶段），都是在固体培养基上进行的。也就是说，繁殖了的植物体几乎全部在超净工作台上或无菌室内，用人工继代转接在新的固体培养基上。为此，在大量生产种苗时，规格化样品是不易取得的。尽管如此，比以前扦插、分株、嫁接、压条等方法，效率还是很高的。但是作为利用固体培养基为主的现代技术尚有以下几点，亟待研究改进。
（1）在供给氧气时，常有从栓缝自然扩散的现象，而且用于静置培养，效率很低。
（2）养分只能在组织切块的切口和基部与琼脂接触部分相通时被吸收，但是由于琼脂中的养分是分散的，而且琼脂内部供给氧气不足，所以吸收养分的效果不好。
（3）在静置条件下，顶芽保持优势生长，许多分化了的腋芽，要均衡地达到高效率的生长，是有困难的。
（4）繁殖的植物体分开以后，要想规格化地移植到固体培养基上，还会遇到意想不到的麻烦。
（5）繁殖的植物体，因为是平面配置在固体培养基上的，随着容器的大型化和立体化，会给大里培养带来一定的困难。
以上各点，如能得到改进，无疑对繁殖效率会大大提高，从而达到事半功倍的效果。作为技术上可行的方法，利用液体培养已成为当前重要的课题。
5. 利用液体培养提高快速繁殖率
用液体培养基进行振荡培养或通气培养时，对前项谈及的固体培养的缺点，可以得到应有的改进。
（1）利用振荡培养或注入无菌空气，由于强制性的通气搅动，所以供给氧气充分，生长得快。
（2）培养物因在液体培养基中呈浮动状态，所以与培养基接触的面积广，吸收养分效果好。
（3）由于培养物经常浮动，所以就消失了极性，不再保持顶芽健壮的优势，致使许多分化了的腋芽能够整齐地生长。
（4）减少转接手续。
（5）由于实行立体培养，培养空间可以充分利用，为大量培养创造更好的条件。
为了充分发挥这些优势，实现大面积培养，必须大力开展和推进基础科学理论的研究，例如：① 由于培养物完全浸没在培养液中，繁殖了的植物体，好像水中植物那样，不能适应干燥环境的压力，土壤移植又有困难，应如何增强其抵抗能力；② 设法解决因培养物特别大，许多都超过10厘米，对培养物转接和收回的困难；③ 随着培养容器大型化，应充分掌握对大量器官培养有关工艺流程的特点和知识。诸如此类有待今后研究和阐明的问题还是很多的。
6. 今后的展望
以上概括地叙述了以花卉为主快速繁殖种苗技术的现状，并以秋海棠、百合、安祖花为实例，阐明了有效地利用液体培养繁殖种苗技术的作用。对现时来说，振荡培养是用液体培养基进行的比较实用的培养方法。从技术观点来讲，既要进行小型（0.5 ~ 10 l）的液体培养，也要采用先进的培养设备，进行通气培养，将来还要用大型培养槽开展器官大量培养技术的研究，以期实现用最少的力量生产出大量的种苗，进而作为应用技术，发展药用植物的生产。在此技术领域内，有关控制分化、大量器官培养等生产工艺的可行性研究，深有赖于基础科学的进步，活跃学术研究。
[遗传（日）1983年11月]