利用光暴露单节根茎组织进行金边虎尾兰离体高效再生及嵌合体稳定性研究

《Scientific Reports》：Innovative in vitro shoot regeneration in variegated snake plant (Sansevieria trifasciata cv. Laurentii) through utilization of light exposed single-node rhizome tissue

本研究针对金边虎尾兰（Sansevieria trifasciata cv. Laurentii）周缘嵌合体在组织培养中遗传保真度维持难题，创新性地利用光暴露单节根茎（NC）外植体，通过优化植物生长调节剂组合（如BA 3 mg L-1 + NAA 0.1 mg L-1），实现再生效率提升5倍（达2.5个芽/外植体），并证实光诱导糖积累通过调控细胞分裂素合成基因上调，促进新生根茎发生。该技术为观赏植物嵌合体商业化繁殖提供新策略。

　　

在都市生活的喧嚣中，观赏植物如同自然的使者，为现代生活注入生机与美感。其中，虎尾兰（Sansevieria）以其挺拔的叶片和卓越的适应性，成为室内绿化的宠儿。特别是金边虎尾兰（Sansevieria trifasciata cv. Laurentii），叶片边缘镶嵌着金色条纹，更显高雅别致。然而，这迷人的外观背后隐藏着一个繁殖难题：金边虎尾兰是一种周缘嵌合体（periclinal chimera），其金色条纹由外层表皮细胞（L.II层）突变形成，而内部组织（L.III层）保持绿色。这种特殊的结构使得传统叶插繁殖无法保留金色条纹，导致后代失去观赏价值。分株繁殖虽能保持特性，但效率低下，难以满足市场需求。

针对这一挑战，Gorgan农业科学与自然资源大学的Matin Kazemzadeh Bahnamirei等人开展了一项创新研究，探索利用根茎组织进行离体再生，以高效生产遗传稳定的金边虎兰植株。研究成果发表于《Scientific Reports》，题为"Innovative in vitro shoot regeneration in variegated snake plant (Sansevieria trifasciata cv. Laurentii) through utilization of light exposed single-node rhizome tissue"。

关键技术方法

研究通过建立母本植株无菌体系，比较了四种根茎外植体（含顶端分生组织的M、含节段的N、含节段和分生组织的MN、光暴露节段NC）在不同植物生长调节剂（PGRs）组合的MS培养基中的再生响应。关键步骤包括：母本植株在透光容器中预培养2个月以诱导根茎光合作用；外植体消毒后接种于含BA、NAA、TDZ、激动素（kinetin）的培养基；评估芽数、形态相似性、糖含量等指标；再生苗经IBA处理后驯化移栽。

直接器官发生

直接芽增殖来自节段外植体

单节根茎外植体（N）在含3 mg L^-1 BA与0.1 mg L^-1 NAA的MS培养基中表现最佳，平均每外植体产生2.5个芽，显著高于其他处理（如单独使用3 mg L^-1激动素或1 mg L^-1 TDZ）。

所有再生苗均保留母本嵌合特征，无形态变异。

直接芽增殖来自顶端分生组织外植体

含顶端分生组织的M外植体在所有PGR处理中均只产生单芽，但TDZ处理（1-4 mg L^-1）的芽直径和长度更大。BA 1 mg L^-1促进根系发育（根长2.9 cm），而高浓度TDZ抑制根生长。

直接芽增殖来自MN外植体

含节段和分生组织的MN外植体再生苗出现形态变异，BA浓度升至6 mg L^-1时，相似性降至50%。低浓度BA（1 mg L^-1）维持83.3%相似性，且芽长和鲜重最高。

光暴露单节根茎（NC）再生能力比较

NC外植体（光暴露2个月）再生能力显著提升，新生根茎数达5.3个/外植体，为普通N外植体的7倍。糖含量测定显示NC组织总糖提升1.5倍，支持光诱导碳分配促进再生的假设。

NC外植体在不同PGRs下的响应

MS培养基添加4 mg L^-1 NAA与0.35-0.5 mg L^-1 BA时，NC外植体新生根茎数最多（7.3个），并产生6个芽/外植体。根茎直接再生苗100%保持嵌合特征，而愈伤组织来源苗相似性仅65%。

驯化后95%植株成功定植。

结论与意义

本研究首次证实光暴露单节根茎外植体可高效诱导金边虎尾兰真实遗传再生。BA 3 mg L^-1 + NAA 0.1 mg L^-1为直接再生最佳组合，而NC外植体在NAA 4 mg L^-1 + BA 0.35 mg L^-1下间接再生效率提升5倍。光诱导糖积累通过上调细胞分裂素合成相关基因（如IPT3），改变激素稳态，促进根茎发生和芽增殖。

该技术突破叶插繁殖局限性，为周缘嵌合体观赏植物商业化微繁殖提供新范式，兼具高效性与遗传稳定性。