综述：藜麦组织培养与遗传转化研究进展

本综述系统总结了藜麦（Chenopodium quinoa）组织培养与遗传转化的研究现状，重点探讨了表面灭菌、离体萌发、器官发生（直接/间接）、体细胞胚胎发生及农杆菌（Agrobacterium）介导的稳定/瞬时转化等关键技术。文章指出，尽管藜麦具有丰富的遗传资源和参考基因组，但其再生体系不成熟仍是遗传转化的主要瓶颈。作者呼吁未来研究需标准化实验数据（如品种、光强μmol·m-2·s-1、效率定义等），并整合新兴生物技术（如CRISPR-Cas9、类孟德尔诱导Meristem induction），以加速藜麦作为气候韧性作物的育种创新。

　　

引言

藜麦作为一种营养丰富的作物，在应对粮食安全挑战（尤其在盐碱地和干旱等边际环境中）展现出巨大潜力。尽管其拥有广泛的遗传资源和参考基因组，但在原产地以外区域种植时仍面临种子脱落、穗发芽、倒伏及对新病害敏感性等问题。因此，育种计划和生物技术工具（如组织培养、遗传转化和基因组编辑）对充分挖掘藜麦的农业价值至关重要。

材料与方法

本文通过系统检索Google Scholar数据库（截至2025年9月12日），筛选出26篇相关文献，最终纳入17篇进行综述分析。利用RStudio中的ggplot2、tidyverse和GGally包构建网络图，可视化藜麦离体培养中再生途径、生长调节剂和外植体类型的组合关系。

藜麦的表面灭菌协议

维持无菌环境是组织培养实验的基础。多数研究采用次氯酸钠（NaOCl）和乙醇对种子进行表面灭菌，浓度和处理时间以不影响发芽率为准。例如，Regalado等人使用25 g/L NaOCl在真空条件下处理10分钟，而Wang等人则采用氯气（Cl₂）熏蒸4–6小时。预处理（如长时间浸泡）可减少种子表面的皂苷含量，提升灭菌效果。

离体萌发协议

藜麦种子在多种条件下均能高效萌发，最常用的是MS培养基（Murashige & Skoog）、25°C恒温及16小时光周期。例如，Hesami等人报道在黑暗条件下萌发率达100%，而Regalado等人发现品种间萌发率存在差异（Cahuil为95%，Villa为68%）。长期储存会降低种子萌发率，需引起注意。

藜麦的组织培养协议

组织培养培养基通常包含宏量/微量元素、维生素、碳源和固化剂，并添加生长调节剂以诱导特定响应。

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  愈伤组织形成（Callogenesis）：研究表明，叶片、茎段、下胚轴等外植体在MS培养基中添加2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）、BAP（6-苄氨基嘌呤）等调节剂可诱导愈伤组织，但再生能力有限。例如，Sidorov等人从原生质体衍生愈伤中未获得再生植株。
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  间接体细胞胚胎发生：Eisa等人使用0.1 mg/L 2,4-D诱导下胚轴愈伤，胚胎转化率为5%；而Saglam等人虽报道胚胎发生，但缺乏组织学证据。
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  间接器官发生：Xie等人通过添加脯氨酸（proline）显著提高下胚轴愈伤的芽再生效率（40.6芽/外植体），并实现98%生根率。
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  直接器官发生：茎尖、子叶节等分生组织丰富的外植体在BAP、KIN（激动素）等调节下可直接诱导芽形成。Regalado等人建立的高效微繁殖体系芽增殖率达7.96芽/外植体（Cahuil品种）。纳米氧化锌（ZnO-NPs）可促进生根步骤（效率100%）。

藜麦的遗传转化协议

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  农杆菌介导的瞬时转化：Xiao等人通过叶片农杆菌浸润（GV3101菌株，OD₆₀₀=0.5）成功实现CRISPR-Cas9介导的基因编辑（效率25%），但未获得稳定转化植株。
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  稳定遗传转化：Sidorov等人利用花序培养体系，通过农杆菌（AB32菌株）真空浸润获得20%转化效率，但转化植株需嫁接至野生型砧木才能结实。Wang等人通过发根农杆菌（K599）诱导毛状根，子叶节转化效率达67.9%。
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  组织培养非依赖型转化：Bu等人通过花序浸蘸法（floral dip）实现多基因编辑，提升种子营养价值，但方法细节未公开。

结论与展望

藜麦组织培养技术已取得显著进展，尤其是添加脯氨酸的间接器官发生协议展现出高效再生潜力。然而，稳定遗传转化仍面临再生体系不成熟、实验数据报告不完整（如品种信息缺失、光强未以μmol·m^-2·s^-1表示）等挑战。未来需标准化 protocols，整合机器学习等数据驱动方法优化条件，并探索类孟德尔诱导等新兴技术，以推动藜麦作为可持续作物的创新应用。