优化柠檬香蜂草离体繁殖技术：植物生长调节剂meta-拓扑素(mT)促进可持续生产的机制研究

本研究针对全球市场对柠檬香蜂草(Melissa officinalis L.)需求激增但传统繁殖效率低下的问题，通过系统评估6-苄氨基嘌呤(BA)、激动素(Kin)和新型细胞分裂素meta-拓扑素(mT)等植物生长调节剂(PGRs)的作用，开发出高效离体繁殖方案。结果表明5 μM mT可使节外植体平均产生11.75±0.73个新梢，且再生植株在无PGRs的MS培养基中生根率达100%，6个月内单外植体理论繁殖量超35万株，为芳香植物工业化生产提供关键技术支撑。

　　

在全球芳香植物产业蓬勃发展的背景下，柠檬香蜂草(Melissa officinalis L.)因其精油和提取物在食品、化妆品和制药领域的广泛应用而备受关注。据市场预测，其精油市场规模将在2029年达到4.284亿美元，提取物市场更将在2033年突破22.8亿美元。然而，传统种子繁殖面临的遗传变异、发芽率低、生长缓慢等问题，以及常规扦插繁殖效率不足的瓶颈，严重制约着该作物的商业化生产。更棘手的是，先前研究使用的6-苄氨基嘌呤(BA)虽能促进芽增殖，但常导致玻璃化等生理障碍，影响移栽成活率。

针对这些挑战，由南非国家财政部资助的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表重要成果。研究人员创新性地将新型天然细胞分裂素meta-拓扑素(mT)引入柠檬香蜂草微繁殖体系，通过对比三种细胞分裂素(BA、Kin和mT)在不同浓度下的生物学效应，结合与萘乙酸(NAA)的互作研究，最终建立了高效、低成本的离体繁殖技术体系。

关键技术方法
研究采用Jekka's herb farm购买的种子为材料，经表面消毒后接种于1/10强度MS培养基萌发。以节段为外植体，在添加不同浓度PGRs的MS培养基中进行增殖培养，光照强度60±3 μmol m^-2 s^-1，温度25±2°C。采用完全随机设计评估mT、BA和Kin(1.0-15.0 μM)的芽增殖效果，并分析其与NAA(1.0-5.0 μM)的互作效应。再生苗分别在全量(FS)和半量(HS)MS培养基中生根，移栽后统计温室成活率。

研究结果

3.1 细胞分裂素类型和浓度对芽增殖的影响
5 μM mT处理表现出惊人的增殖能力，单外植体平均产生11.75±0.73个新梢，显著优于10 μM BA的7.32±0.74个。研究揭示mT的优越性可能源于其侧链羟基形成的O-葡萄糖苷，可作为细胞分裂素活性形式的"储备库"。值得注意的是，15 μM mT反而抑制生长，说明其存在最适浓度窗口。

3.2 细胞分裂素与生长素的互作效应
NAA在所有组合中均表现出抑制芽增殖的作用，这与Da Silva和Magalh?es(2023)关于NAA促进愈伤组织形成的研究一致。但有趣的是，5 μM NAA使5 μM mT处理的根系数量从1.11±0.26提升至4.64±0.41，暗示生长素在根器官发生中的特异性作用。

3.3 生根与驯化
研究取得突破性发现：无需PGRs的FS或HS MS培养基即可实现100%生根，且温室驯化成活率同样达100%。这打破了以往认为必须添加NAA(0.5-1 mg/L)才能诱导生根的认知，大大降低了生产成本。

结论与意义
该研究建立了迄今最高效的柠檬香蜂草微繁殖技术体系，5 μM mT处理使单外植体6个月理论繁殖量突破35万株，较传统方法实现数量级提升。其核心创新点在于：1) 首次证实mT在柠檬香蜂草离体繁殖中的卓越效果；2) 阐明无PGRs培养基生根的可行性；3) 实现100%驯化成活率。这些发现不仅解决了BA引起的玻璃化难题，更通过省略伸长培养阶段、简化培养基配方，使商业化生产成本降低约40%。

研究同时开辟了新的科学问题：mT如何影响柠檬香蜂草次级代谢产物合成？这为后续研究指明了方向。该成果对保障全球芳香植物原料供应、促进天然产物开发具有重要战略意义，相关技术路线可望推广至其他唇形科药用植物的工业化繁殖。