综述：生物物理化学因素对草莓（Fragaria sp.）微繁殖、单倍体及双单倍体技术的影响：一次批判性重访

本综述系统回顾了生物物理化学因素对草莓离体繁殖、单倍体与双单倍体（DH）技术的影响，重点探讨了光照系统（特别是LED技术）、培养基组成（如MS培养基）、生长调节剂（PGRs）以及外植体选择等关键参数，为草莓育种和作物改良提供了重要理论依据和技术路径。

　　

1. 引言

草莓（Fragaria L. sp.）作为全球广泛栽培的经济浆果，以其风味和营养价值备受青睐。全球草莓产量在2021年超过918万吨，其中亚洲占主导地位。然而，传统育种受限于遗传基础狭窄和多倍体特性，且环境波动易影响果实品质与产量。因此，离体繁殖技术如微繁殖、单倍体和双单倍体技术成为草莓育种的重要替代策略。

2. 离体方法：从历史到当前视角

自20世纪70年代Boxus首次引入草莓离体繁殖以来，微繁殖技术逐步发展。温室栽培草莓在产量和经济效益上优于露天栽培，但针对白草莓的研究仍较少，且单倍体和双单倍体研究仅有个别报道，表明该领域尚待深入探索。

3. 草莓单倍体与双单倍体

早期研究通过属间杂交（如与Potentilla anserina）尝试单倍体诱导，但成功率有限。花药培养和未授粉子房培养是当前主要方法，然而双单倍体生产仍无成功案例。单倍体技术在基因导入、纯合系开发方面具有显著优势，但标准化协议缺失制约其应用。

4. 影响离体诱导与生长的因素

4.1. 化学因素

灭菌方法（如乙醇和NaOCl组合）、预处理（抗氧化剂或冷处理）、培养基（MS为主）、凝胶剂（如琼脂或Gelrite）、植物生长调节剂（如BAP、NAA、TDZ）以及添加剂（如活性炭、石墨烯氧化物）均显著影响离体响应。蔗糖作为主要碳源，麦芽糖在花药培养中显示潜力，但氮源需求尚未系统研究。

4.2. 物理因素

光照系统是核心因素，光质、强度和持续时间直接影响植物生长。传统光源（如荧光灯）因热效应和能效问题逐渐被LED技术替代。LED具有光谱可调、低热排放和节能优势，尤其在蓝光（促进茎叶生长）和红光（诱导开花）组合中效果显著。

4.3. LED在微繁殖中的应用

LED技术已用于多种作物（如无花果、生姜）的离体繁殖，但在草莓中应用较少。研究表明，红蓝复合LED可改善白草莓幼苗形态，但成本和技术标准化仍是挑战。温度（20–27°C）和培养周期（4–8周）也需优化以实现高效再生。

4.4. 生物因素

外植体选择（如茎尖、花药、子房）和供体植物生理状态至关重要。基因型特异性影响诱导效率，而瘦果萌发率低（需酸蚀或激素处理）和花蕾发育阶段（4–5 mm大小对应单核期）是技术瓶颈。花药壁因素可能促进愈伤形成，但机制未明。

5. 草莓微繁殖的局限性

瘦果萌发缓慢（2–12周）、基因型依赖性强、离体植株驯化困难（如根系发育不良）以及成本较高制约了技术推广。环境适应性（如温度要求）进一步增加了生产难度。

6. 替代方法

除传统离体繁殖外，Agrobacterium介导的CRISPR/Cas9基因编辑、靶向突变和薄层细胞培养等新技术有望突破瓶颈，提高遗传转化和单倍体诱导效率。

7. 未来展望

草莓离体繁殖和单倍体技术仍缺乏标准化协议。未来需优化微孢子发育阶段判定、预处理方法（如冷激或γ辐射）、生长调节剂组合和LED光照条件，并探索基因型特异性机制。提高愈伤组织再生率和驯化成功率是关键目标。

8. 结论

草莓作为重要经济作物，其离体繁殖和单倍体技术虽面临挑战，但LED等新技术提供了改良潜力。通过整合多学科方法，有望实现草莓育种的高效化和标准化，满足全球食品需求。