濒危野生梨种Pyrus regelii离体保存技术的开发与优化：一种抗旱抗病遗传资源的保护策略

为解决濒危野生梨种Pyrus regelii的遗传资源保护难题，哈萨克斯坦国家生物技术中心的研究团队开发了一套高效的离体保存技术体系。通过优化植物生长调节剂组合（如meta-topolin和GA3），实现单外植体29.47个微芽的增殖；1/2 WPM培养基诱导77%生根率；结合ABA（1.0 mgL-1）和甘露醇（2%）的4℃慢生长保存技术可维持4个月活力。该研究为这一具有抗旱抗病特性的孑遗物种建立了首个离体保护方案，对全球果树种质资源保护具有重要意义。

　　

在人类活动导致全球植物多样性锐减的背景下，中亚特有的孑遗物种Pyrus regelii（雷氏梨）因其独特的抗旱抗病特性及作为栽培梨的野生近缘种，成为植物遗传资源保护的重要目标。这种生长在哈萨克斯坦西部天山干旱岩坡的野生梨，不仅是研究梨属早期进化史的关键材料，其深根系和抗逆基因更可能为应对气候变化的果树育种提供解决方案。然而，过度砍伐和生境破坏使其被列入南哈萨克斯坦地区红皮书，亟需建立有效的保护策略。传统种子保存对该物种效果有限，而离体培养技术因其空间效率高、可长期保存遗传特性等优势，成为拯救这类濒危木本植物的希望之光。

哈萨克斯坦国家生物技术中心联合Sayram-Ugam国家公园的研究团队，在《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》发表的研究中，首次建立了P. regelii从外植体灭菌到慢生长保存的全流程离体保护方案。研究采用Sairam-Ugam国家公园野生植株的腋芽为材料，通过rbcL基因测序验证物种身份（NCBI登录号PV110019-PV110022），系统优化了微繁殖、生根和低温保存三个关键环节的技术参数。

关键技术方法

1. 外植体灭菌：12% H₂O₂处理5分钟实现100%无菌培养建立
2. 微繁殖体系：测试BAP（6-苄氨基嘌呤）与新型细胞分裂素meta-topolin（mT）在不同浓度GA₃（赤霉素）和IBA（吲哚丁酸）组合下的增殖效果
3. 生根诱导：比较1/2 WPM（木本植物培养基）与含IBA（0.1-0.5 mgL^-1）培养基的差异
4. 慢生长保存：在4℃条件下评估ABA（脱落酸）和甘露醇对生长抑制及存活率的影响

主要研究结果

高效微繁殖体系的建立
WPM培养基中添加1.0 mgL^-1 mT与0.2 mgL^-1 GA₃的组合展现出惊人效果，单外植体28天内产生29.47个微芽，显著优于传统BAP方案（11.93个）。研究首次发现mT不仅能提高增殖率，还避免了BAP引发的玻璃化现象——在mT处理组中，微芽高度达2.51 cm，叶片数118.20片，形态学特征接近野生型。这种芳香族细胞分裂素的优势被归因于其羟基基团代谢途径的差异，该发现为梨属植物离体培养提供了新思路。

自发高生根率的突破
与多数梨品种不同，P. regelii在无生长调节剂的1/2 WPM培养基中展现出77%的自发生根率，平均每芽形成3.1条根（长2.57 cm）。这一特性显著简化了离体繁殖流程，研究者推测可能与内源激素平衡或培养基中降低的氮含量（较DKW培养基减少80%）有关。对比实验显示，添加IBA反而抑制生根（0.3 mgL^-1时生根率为0），这一反常规现象为研究梨属植物根系发育机制提供了新线索。

4℃长期保存技术优化
通过16种培养基组合的筛选，1/2 WPM添加2%甘露醇和1.0 mgL^-1 ABA的方案实现突破：在4℃、16/8小时光周期下，微芽4个月内仅增长0.05 cm，存活率保持100%。ABA的"人工休眠"效应与甘露醇的渗透胁迫协同作用，使代谢速率降至极低水平。值得注意的是，完整强度WPM会导致持续生长（增量0.99 cm），而ABA浓度超过1.0 mgL^-1则引发死亡，这种精确的剂量效应为其他温带果树保存提供参考。

这项研究构建了从分子鉴定到低温保存的完整技术链条，其意义远超单一物种保护。作为梨属早期分支的孑遗物种，P. regelii的离体库将成为研究梨属适应性进化的重要活体标本。更实际的价值在于，该技术使抗旱抗病基因的快速开发利用成为可能——通过离体培养获得的植株可直接作为砧木或育种亲本，加速抗逆品种选育。研究建立的"化学休眠"方案（ABA+甘露醇）以每月0.13 cm的生长速率，将继代周期延长至常规培养的12倍，大幅降低保存成本。这些创新为全球干旱区濒危果树资源的离体保护树立了新范式，也为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了技术储备。

未来研究可进一步探索mT调控梨属器官发生的分子机制，以及ABA信号通路在慢生长保存中的作用。将这套技术拓展至其他中亚特有果树，或将打开野生遗传资源宝库的大门。正如研究者所言："保护生物多样性不仅是保存过去，更是投资未来。"这项成果正是这种理念的生动实践。