本研究针对濒危树蕨桫椤（Alsophila costularis），建立了一套高效的组织培养繁殖体系，并对其再生植株进行了长达6年的长期观察。研究比较了孢子培养和绿色球状体（GGB）系统两种繁殖途径的效率。结果表明，在孢子培养中，1/8 MS低盐浓度培养基最有利于孢子体形成，但效率较低（每锥形瓶仅产生8株小苗）。而GGB系统效率极高，以细胞分裂素TDZ（2.0 mg/L） 为核心，诱导率高达93.33%，增殖效果最佳。在1/4 MS + 0.1%活性炭（AC） 的培养基上，GGB分化率可达100%，每块GGB可再生42.40株完整植株。再生植株经驯化移栽后，在直径60 cm的大盆中生长6年，表现出优异的营养生长和生殖生长，并能产生可育孢子。形态学和组织学观察证实，GGB是由多个具双极结构（顶生茎分生组织和基生根分生组织）的单体GGB组成的绿色结构，一个单体GGB可发育成一株完整植株**，其特性类似于体细胞胚或原球茎。该研究为桫椤的种质资源保护和商业化应用提供了可靠的技术方案和理论基础。

该文章为研究预印本，发布于Research Square平台，目前尚未正式发表于特定期刊（Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)）

1题目

文章题目：In vitro propagation and long-term observation of acclimated plants in endangered tree fern Alsophila costularis

发文单位：云南大学、云南省农业科学院花卉研究所

2杂志

Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)

3链接

Pu Y, Song Q, Wang G, Wu L, Yang C, Yu R. In vitro propagation and long-term observation of acclimated plants in endangered tree fern Alsophila costularis. Preprints2022. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1837939/v1

4检测方法

Norminkoda提供了植物激素检测

5主要内容

本研究系统开发并优化了桫椤的离体繁殖技术，并对其再生植株的长期生长发育进行了跟踪。

1. 两种繁殖途径效率对比

• 孢子培养途径：传统但效率低。研究发现低盐浓度（1/8 MS） 最有利于孢子体形成，但每瓶仅能产生8株小苗，且耗时长达70-88天。高盐浓度（MS）甚至完全抑制孢子体形成。

• GGB系统途径：高效且可控。以TDZ为核心的细胞分裂素是诱导和增殖GGB的关键。使用2.0 mg/L TDZ时，GGB诱导率最高（93.33%），诱导时间最短（41.6天）。在最佳分化培养基（1/4 MS + 0.1% AC）上，每块GGB可高效再生42.4株完整植株，效率远超孢子培养。

2. GGB系统的关键优化点

• 诱导与增殖：TDZ (2.0 mg/L) + 1/2 MS 是诱导和增殖GGB的最佳配方。

• 分化与成苗：去除TDZ是启动GGB分化的关键信号。1/4 MS + 0.1% AC 最利于植株再生（分化率100%），而1/2 MS + 0.1% AC 最利于小苗生长（苗高达4.64 cm）。

3. 驯化与长期观察（核心创新点）

研究对240株再生植株进行了长达6年的驯化栽培观察，获得了宝贵的数据：

• 盆器大小显著影响成年植株的形态：只有种植在直径60厘米大盆中的植株，才能形成典型的树蕨直立茎（高达71.33 cm，直径8.04 cm）和大型叶片。

• 生殖能力验证：只有大盆（直径60 cm和30 cm）中的植株能产生孢子囊，且仅大盆（60 cm）中的植株能产生可育孢子。这些孢子播种后，约70天可形成新的孢子体，首次完整证明了通过组织培养再生的桫椤植株具备完全正常的繁殖能力，这是本研究的一大突破。

4.GGB的形态与本质探究

研究通过详细形态学和组织学观察，揭示了GGB的结构：

• GGB是一个由多个单体GGB组成的复合结构。

• 每个单体GGB是一个双极结构，顶端具茎分生组织（绿色光滑），基部具根分生组织（褐色）。

• 一个单体GGB能发育成一株完整植株，其发育模式类似于体细胞胚发生或兰花的原球茎，是一种高效的克隆繁殖体。

5. 主要结论

1. 建立高效体系：成功建立了基于GGB系统的桫椤高效离体繁殖技术体系，其效率（42.4株/块GGB）远高于传统的孢子培养（8株/瓶）。

2. 明确关键因子：细胞分裂素TDZ是控制GGB诱导和增殖的核心因子，其存在抑制分化，去除则促进成苗。

3. 证实长期可行性：通过6年的长期观察，证实了组培再生植株能正常生长发育至性成熟，并产生可育后代，彻底验证了该技术用于桫椤种质保存和复壮的长期可行性。

4. 揭示GEB本质：揭示了桫椤GGB是一种具双极性的胚性结构，其发育模式为蕨类植物的高效微繁殖提供了新见解。

七、研究亮点与价值

6总结

系统性：完整涵盖了从外植体建立（孢子）、高效繁殖体系（GGB）优化到驯化植株长期生物学评价的全链条研究。

• 创新性：首次在桫椤（Cyatheaceae科）中报道GGB系统，并首次对组培再生树蕨进行了长达数年的生殖能力验证，证据力强。

• 应用价值高：本研究提供的技术方案效率高、重现性好，为桫椤这一濒危物种的种质资源库建立、回归引种及未来的可持续商业化利用（如园艺观赏）提供了坚实的技术支撑和科学依据。

• 理论意义：详细描述了GGB的形态和发育特征，为理解蕨类植物的体细胞胚胎发生和无性繁殖生物学提供了重要案例。

总

本研究是一项将基础生物学研究与濒危物种保护实践相结合的典范。它不仅解决了一个重要濒危物种的快繁技术难题，更重要的是通过长期的跟踪研究，证明了人工繁殖个体恢复野外种群能力的可能性，对全球树蕨资源的保护与利用具有重要的参考价值。

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