摘要：改革开放以来，我国已经从多个棉花品种中获得不同的体细胞胚，并成功再生成苗。然而棉花体细胞胚胎发生受很多因素影响，如何高效地把愈伤组织转化成胚性愈伤组织？影响这一关键问题的主要因素是棉花的组织培养和遗传转化被限制。本文就棉花体细胞胚胎发生的起源和影响因素进行分析。
关键词：棉花；体细胞胚胎发生；分析
一、 前言
目前，全球经济作物中棉花占了主要的比重，具有促进社会经济发展、提高人民生活水平、增强国防建设等方面的作用。我国在棉花生产发展中致力于培育和推广新品种，特别是进入21世纪以来，棉花的组织培养和转基因技术备受社会各界关注。该技术具有不被亲缘关系所限制、能够很好地利用遗传资源、育种进程短等特点，推动了我国棉花产业更好更快地发展。
二、 棉花组织培养的历史进程
1971年，Beasley第一次从棉胚珠珠孔端里把愈伤组织诱导出来。在1979年Price、Smith在克劳茨基棉细胞的悬浮培养里获取体细胞胚，但是不能获取再生植株；1983年，Hamilton和Davidonis在继代培养的子叶愈伤组织中取到体细胞胚和再生植株；1986年，才真正有报道称能够在陆地棉的珂字棉312与201中获得再生植株。
我国棉花的组织培养始于20世纪的80年代。1983年刘桂云从戴维逊氏棉愈伤组织中诱导分化且形成了再生小植株；1987年陈志贤、李淑君，1988年吴敬音、陈松，同年谭晓连、钱迎倩，1991年陆振鑫、夏振澳分别在亚洲棉、拟似棉、陆地棉等不同品种的叶柄、子叶、幼叶、下胚轴等愈伤组织里诱导出体细胞胚胎发生并得到再生植株，掌握了植株再生培养及胚状体发生的条件，初步建立棉花植株再生和体细胞胚胎发生的体系，并运用自育品种如冀合321、中棉所13号、鲁棉6号等培育再生植株。目前，在现有51个棉种中，有8个棉种的诱导能够获得胚状体。
三、 棉花的体细胞胚胎发生
棉花组织的培养体系有体细胞、胚珠、茎尖、花药、原生质体等，是当今世界上最常见的体细胞的培养之一。这些体系直接影响着棉花育种的研究。棉花体细胞胚胎发生过程为通过棉花的无菌苗下幼茎、幼叶、叶柄、子叶、胚根、胚轴等不同愈伤组织、原生质体进行诱导，萌发形成、胚状体发生的再生植株。外植体进行诱导形成的愈伤组织分为非胚性的愈伤组织和胚性的愈伤组织。胚性的愈伤组织能够通过诱导使体细胞胚胎发生，但非胚性的愈伤组织无法进行诱导。二者在形态、来源、时间等方面存在明显差异，但是在特定环境下是能够相互转化的，只是难易程度不同。
四、 棉花的体细胞胚胎发生的激素动态
植物激素不只有其中一个类型单独发挥作用，而是在多种类型的激素共同协调、影响，以及在共同的对立环境里促进植物生长、发育。体细胞胚胎的发生和内源激素有着非常密切的联系。内源激素能够对体细胞胚胎的形成与维持进行调控，内源激素进行调控能够促进体细胞胚胎启动和表达能力。内源激素还能够对体细胞胚胎的生长发育进行有效调节。
五、 棉花体细胞胚胎发生中的代谢
珂字棉是现代棉花中体细胞胚胎发生能力较强的品种，因此成为培养棉花组织的典型，在棉花的下胚轴把愈伤组织诱导出来到体细胞胚胎的发生中，可溶性糖以及淀粉的含量明显下降，但是蛋白质以及核酸的含量明显上升。因为细胞主要是由蛋白质与核酸组成，两者的含量会直接影响细胞的组织成分。当愈伤组织转向胚性愈伤组织时，细胞组织成分会发生很大变化，细胞中核酸和蛋白质代谢旺盛时，一般说明其含量比较高。此时细胞里的糖分和淀粉转移为能量便被利用，故只有较低的可溶性糖和淀粉含量。以上均说明愈伤组织转化成胚性愈伤组织时细胞代谢物质应要符合必要的条件。内源生长素的含量、细胞分裂素的含量、染色质再组织都和棉花体细胞胚胎发生有着密切关系。
六、 棉花体细胞胚胎发生能力的选育种子
不是所有棉花有体胚发生的能力其种子都可以进行体胚发生，同品种的种子之间体胚发生的能力也不同。种子之间存在的胚胎发生的能力的差异能够直接影响棉花体胚的发生率以及转化率，因此，筛选有体胚发生能力的种子进行保育显得尤其重要。体胚的发生能力能够使種内、种间进行杂交传给子代。虽然外植体的种类、培养基的类型和环境等外在因素能够影响体胚发生的能力，但是决定棉花的体胚发生内在因素是基因型，胚胎发生的能力能够传递给子代，所以找出能够控制这一性状的基因型很重要。
七、 影响棉花体细胞胚胎发生的细胞外因素
棉花体细胞胚胎发生过程很复杂，整个过程被细胞内外很多因素影响、制约，主要有外植体类型，基因型，培养基的激素水平、条件、生理状态、种类等。外植体影响比较大，类型不同的外植体愈伤、分化成不同的体细胞胚胎能力。特别是下胚轴非常容易，子叶相对差，最差的是真叶、茎。另外，外植体生理状态影响也比较大，通常情况下在暗处生长的无菌苗的外植体与光照下无菌苗的外植体相比，形成的愈伤、胚状体更加容易。培养基的成分以及条件的不同能够直接影响体细胞胚产生。大量研究实践表明最适宜棉花的体细胞胚胎发生、植株再生的培养基pH应该控制在5.7～6.3，外部培养的温度最好是27～31℃。培养基中使用适当的植物激素能够有效地诱导体细胞胚胎的发生，也是主要诱导高频率的胚状体的因素。吲哚乙酸是常用激素，不仅能够诱导胚性愈伤组织，还能诱导胚状体。
八、 影响棉花体细胞胚胎发生的细胞内因素
影响其发生的细胞内因素是基因型限制，品种不同棉花体的细胞胚胎发生能力也不同。大量研究发现棉花体的细胞胚胎能力可以划分为4类：高能力、中等能力、低能力、完全没能力的品种。基因型影响体细胞胚的产生过程非常复杂，因为这是由多基因参与产生的过程。
九、 棉花体细胞胚胎发生的未来发展方向
棉花体细胞胚胎发生的组织培养十分依赖基因型，种间、品种间有着不同的再生能力。因此要努力地扩大基因型范围，寻找最适合棉花组织的培养条件，建立起高效、稳定并且不严格限制基因型的再生体系。培养的过程很复杂，周期长且重复性又比较差，要更加深入地研究诱导棉花体细胞胚胎的因素，简化过程，缩短周期，提高培养效率。建立科学的研究系统，减少畸形苗的发生，提高棉花体的细胞胚胎发生率。未来的研究方向是染色体的变异、产生畸形胚的影响因素以及控制变异率的手段。此外，还需要不断地优化棉花体的细胞胚胎发生体系，建立组织培养的体系，缩短棉花组织的培养周期，提高棉花体的细胞胚胎发生效率。
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