胡 淼，王義華，楊茂霞，鐘永達(dá)，余發(fā)新*

(1.江西省科學(xué)院生物資源研究所/江西省觀賞植物遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，330096，南昌；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，330045，南昌；3.資溪縣林業(yè)局，335300，江西，撫州；4.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，210037,南京)

0 引言

樟樹(Cinnamomumcamphora)又名香樟、樟木、烏樟、紅心樟、小葉樟等，主要分布于中國、日本等東亞地區(qū)，澳大利亞和美國等作為園林綠化樹種進(jìn)行了引種，是亞熱帶常綠闊葉林的建群樹種[1-2]。因其具有壽命長(zhǎng)、適應(yīng)性強(qiáng)、樹冠寬大、樹型美觀、葉形秀麗而又散發(fā)濃香等特點(diǎn)，在城市景觀和園林綠化中得到了廣泛的應(yīng)用[3-5]。國內(nèi)外針對(duì)樟樹精油利用研究起步較早，部分研究可追溯至19世紀(jì)[6]。相對(duì)而言，觀賞樟樹研究起步較晚，早期研究主要集中于樟樹移植移栽、引種馴化和無性繁殖等方面[7-9]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，觀賞用樟樹需求逐漸增大，研究人員在觀賞樟樹種質(zhì)資源收集、新品種選育、觀賞性狀遺傳改良、無性繁殖技術(shù)等方面開展了大量研究工作，取得了一批有價(jià)值的成果。新品種選育方面，彩色樟樹新品種的出現(xiàn)，極大地拓展了樟樹作為園林綠化樹種的開發(fā)利用空間。分子生物學(xué)方面，初步揭示了彩色樟樹的形成原因，為觀賞性狀基因克隆與功能研究奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)的研究有力推動(dòng)了觀賞樟樹的研究工作，促進(jìn)了觀賞樟樹的開發(fā)利用。本文對(duì)觀賞樟樹種質(zhì)資源收集保存、新品種選育、分子生物學(xué)研究、無性繁殖技術(shù)等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，對(duì)存在的問題進(jìn)行了討論，并對(duì)今后的研究工作進(jìn)行了展望，以期為觀賞樟樹的開發(fā)利用提供參考。

1 種質(zhì)資源收集保存

種質(zhì)資源為遺傳改良提供了研究材料，是進(jìn)行育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)[10-12]。早在19世紀(jì)初期，英國皇家植物園邱園等植物園就已經(jīng)保存了部分樟樹資源[13]。相比國外，國內(nèi)樟樹種質(zhì)資源收集保存工作起步較晚。1998年底，中國林科院姚小華等人收集保存了我國樟樹全自然分布區(qū)內(nèi)14個(gè)省區(qū)47個(gè)種源，建立了我國首個(gè)樟樹種質(zhì)資源庫[14]。此后福建農(nóng)林大學(xué)、廣東省林業(yè)科學(xué)院等單位開展了一系列的資源收集工作，但收集范圍較小，多數(shù)僅覆蓋省內(nèi)資源，未能充分挖掘樟樹材用和觀賞價(jià)值。2008年起，江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)按照造林、綠化需求對(duì)中國大陸樟樹全自然分布區(qū)內(nèi)樟樹種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)地收集，共收集保存15個(gè)省(市)76個(gè)種源，1 262個(gè)家系。2016年初在江西省景德鎮(zhèn)建立了樟樹種質(zhì)資源庫23.333 hm2。2020年獲批江西省種質(zhì)資源庫，建立了較為完備的樟樹資源庫，為樟樹的觀賞性狀遺傳改良奠定了較好的基礎(chǔ)。總體來看，相對(duì)于我國豐富的樟樹種質(zhì)資源而言，收集保存工作仍有較大空間。

2 新品種選育

彩葉樹木色彩鮮艷，能補(bǔ)充常綠植物的不足，豐富園林環(huán)境色彩，具有很高的觀賞價(jià)值。近年來，觀賞樟樹研究日漸增多，大量彩色樟樹新品種被選育了出來。2008年以來獲得國家植物新品種授權(quán)的觀賞樟樹新品種共8個(gè)。其中，寧波林特研究所王建軍等人從自然變異的樟樹實(shí)生苗中選育出金黃色葉、花和紅色枝干新品種‘涌金’[15]。之后從涌金的自然雜交后代中選育出新品種‘御黃’‘霞光’?！S’新葉呈鵝黃色，成熟葉呈黃色或淺黃色；花呈黃色；初生枝為紅色，半木質(zhì)化后為淺紅色，木栓化后為黃色或棕色[16]?！脊狻哂絮r紅色新葉、金黃色花和紅色枝干[17]。董義大等培育的樟樹新品種‘焰火’幼葉春天鮮紅、秋天紫紅、樹高可控、枝條傘頭下垂、抗寒能力強(qiáng)，具有極高的觀賞價(jià)值和適應(yīng)性。江西省德興市榮興苗木有限責(zé)任公司周友平等培育的新品種‘盛贛’嫩枝紫紅色，春、夏、秋3個(gè)季節(jié)修剪促萌的嫩葉均呈紫紅色。新品種‘如玉’，嫩枝、嫩葉初期皮呈粉紅色，葉芽紅色至粉紅色，之后粉紅色褪去呈現(xiàn)乳黃色，直至綠色。江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)從樟樹實(shí)生苗中選育出了兩個(gè)變異彩色樟樹新品種‘贛彤1號(hào)’和‘贛彤2號(hào)’?！M彤1號(hào)’春季新葉橙色，夏季新生葉為黃綠色，成熟后轉(zhuǎn)為淺綠色、綠色；初生枝淺粉紅色，有密的白色斑點(diǎn)和紫色基環(huán)，半木質(zhì)化后呈鮮紅色[18]?！M彤2號(hào)’春季新葉橙紅色，夏季新生葉為淺黃色，成熟后轉(zhuǎn)淺綠色、綠色；春季初生枝粉紅色且有稀疏白色斑點(diǎn)；夏季初生新枝黃色、有紅色斑點(diǎn)且有紫色基環(huán)；枝條半木質(zhì)化后呈鮮紅色[19]。彩色樟樹品種，初生枝、葉顏色以紅色系為主、個(gè)別呈黃、紫色，色彩艷麗，觀賞價(jià)值較高?？梢钥闯觯圆驶~、莖、花、果實(shí)等為改良目標(biāo)的彩色樟樹新品種選育，為觀賞樟樹新品種選育提供了一個(gè)很好的方向?？紤]到樟樹的整體觀賞特性，在注重樟樹色彩特性的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)注重形態(tài)、氣味、育性等方面的選擇。

3 無性繁殖技術(shù)

扦插組培是彩葉木本植物無性快繁中最常用的手段。新品種選育出來以后，通過扦插組培可以將新品種快速規(guī)?；敝巢⑼葡蚴袌?chǎng)。大部分彩葉木本植物都能用扦插來繁殖，一般采用枝插、葉插、根插等方式扦插。其中，枝插是扦插繁殖中應(yīng)用最廣的一種[20-21]。國內(nèi)開展樟樹扦插育苗研究可以追溯到 20 世紀(jì) 60 年代[22]，長(zhǎng)期的研究表明，樟樹扦插的生根率和成活率與母樹年齡、枝齡、插條規(guī)格、插條處理、扦插季節(jié)、扦插基質(zhì)、扦插方法等顯著相關(guān)[23]。最好采集1—3 a生的幼樹枝條，隨著樹齡增大，插穗的扦插成活率和生根率明顯下降[24-25]。3—10 月均可以進(jìn)行樟樹扦插[26]。枝插時(shí)選擇梢部的插條最好，平均成活率可達(dá)90%，是基部的2.25倍[27]。采用混合基質(zhì)(蛭石:珍珠巖:河沙= 2:2:3)可以保證較高的生根率[28]。IBA、GGR和 NAA都能顯著促進(jìn)樟樹不定根形成，其中IBA的效果最好。3 a生芳樟枝條，3 000 mg/L IBA速蘸處理(1 min)后扦插，生根率可達(dá)90%以上[29]。目前，樟樹扦插的技術(shù)已較為成熟，江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)紅桿樟的扦插試驗(yàn)表明，每年3—10月，利用2 a生枝條，3 000 mg/L IBA速蘸，以黃心土為基質(zhì)，無紡袋扦插生根率在70%以上。

樟樹組培快繁技術(shù)研究起步于20世紀(jì)80年代初，從摸索組織培養(yǎng)條件開始，逐步積累形成了較為系統(tǒng)的組織培養(yǎng)技術(shù)體系。1984年，孔運(yùn)甫等對(duì)沉水樟莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，用SW培養(yǎng)基附加2.0 mg/L KT+0.5 mg/L IBA+2 mg/L 2.4-D處理沉水樟莖尖，能生長(zhǎng)并形成芽，但沒有獲得生根苗[30]。連芳青等對(duì)樟樹莖段進(jìn)行離體培養(yǎng)和植株再生，發(fā)現(xiàn)MS+2,4-D+KT能有效促進(jìn)腋芽萌動(dòng)，MS+0.3 mg/L NAA+3.0 mg/L 6-BA適宜繼代和增殖培養(yǎng)，減半的MS+1.0 mg/L-1.5 mg/L IBA誘導(dǎo)生根率達(dá)50%～79%[31]。葉潤(rùn)燕等以當(dāng)年生樟樹帶芽莖段為外植體，誘導(dǎo)培養(yǎng)基為MS+1.00 mg/L 6-BA+(0.01～0.10 mg/L)NAA，繼代培養(yǎng)基為MS+1.00 mg/L 6-BA+0.10 mg/L NAA，叢生芽增殖培養(yǎng)基為MS+(0.50～1.00)mg/L 6-BA。生根培養(yǎng)基1/2MS+1.50 mg/L NAA，生根率可達(dá)90%[32]。彩色樟樹新品種的研究中，何月秋等人針對(duì)彩色觀賞樟樹新品種‘涌金’篩選出的最佳誘導(dǎo)培養(yǎng)基、繼代與增殖培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基分別為MS+1.0 mg/L 6-BA+0.02 mg/L IBA、MS+3.0 mg/L 6-BA+0.05 mg/L IAA、1/2MS+0.05 mg/L IBA+0.03 mg/L NAA，生根培養(yǎng)30 d后，叢生芽生根率達(dá)87.6%，移栽成活率達(dá)90%[33]。此外，樟樹體胚發(fā)生在大規(guī)?？焖俜敝场⒒蚬こ踢z傳改良等方面顯示了較大優(yōu)勢(shì)。關(guān)于樟樹體胚發(fā)生的研究獲得了較高的關(guān)注，但相關(guān)的技術(shù)體系仍不夠成熟[34-35]，有待進(jìn)一步研究完善。江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以當(dāng)年生樟樹嫩枝梢為外植體，接種到初始培養(yǎng)基MS中，經(jīng)過10—20 d培養(yǎng)，腋芽萌動(dòng)并長(zhǎng)出新芽；將長(zhǎng)出的小芽接種到改進(jìn)的DCR培養(yǎng)基中培養(yǎng)20 d左右；待芽苗形成叢生芽后，將新芽分割成單株接種到增殖培養(yǎng)基中繼代培養(yǎng)；將得到的不定芽置于壯苗培養(yǎng)基中培養(yǎng)10—20 d，生根培養(yǎng)基中培養(yǎng)10 d后置于70%遮蔭的大棚中煉苗7—10 d，之后移栽至混合比為1：1：3的細(xì)河沙：泥炭土：黃心土基質(zhì)中。該樟樹組培體系的芽誘導(dǎo)率高達(dá)98%以上，增殖系數(shù)平均為4.8，褐化率小于3.2%、壯苗率(高3 cm以上)81%以上，組培苗移栽成活率達(dá)到87%以上。雖然樟樹組培技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但由于基因型的差異，部分觀賞樟樹新品種所需的培養(yǎng)基類型、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類和濃度差別較大，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究去完善。

4 分子生物學(xué)研究

隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，以分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種、體細(xì)胞培養(yǎng)和簡(jiǎn)化基因組測(cè)序技術(shù)等為核心的現(xiàn)代育種技術(shù)，有力改善了常規(guī)育種周期長(zhǎng)、預(yù)見性差及選擇效率低的缺點(diǎn)[36-37]。傳統(tǒng)育種與分子育種技術(shù)的結(jié)合，極大地促進(jìn)了觀賞植物育種研究。樟樹的分子生物學(xué)研究起步較晚，尤其是針對(duì)觀賞樟樹分子機(jī)理的研究報(bào)道非常少。觀賞樟樹分子生物學(xué)研究主要集中于2個(gè)方面：一是樟樹育性的遺傳改良研究；二是彩化樟樹色素代謝的分子機(jī)理研究。樟樹不育研究方面，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)杜麗等以農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法，成功將人工雄性不育基因?qū)胝翗?，獲得了轉(zhuǎn)基因植株[38]。雖然這項(xiàng)研究于2005年完成，但受樟樹遺傳轉(zhuǎn)化體系效率等因素影響，至今未見應(yīng)用報(bào)道。彩化樟樹色素代謝分子機(jī)理研究方面，俞金健等利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并通過qRT-PCR術(shù)檢測(cè)了樟樹新品種‘涌金’15個(gè)葉綠素合成相關(guān)基因，發(fā)現(xiàn)葉綠素合成限速基因CcHEMA、CcCHLH、CcCHLI、CcHEMD與CcHEMF的表達(dá)量較低，葉綠素合成受阻，導(dǎo)致‘涌金’呈特殊的葉色[39]。江西省觀賞植物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以紅桿樟‘贛彤1號(hào)’及其同一母本子代的樹皮為材料，通過二代加三代轉(zhuǎn)錄組及small RNA測(cè)序，比較分析了2種樟樹在花青素生物合成途徑中的表達(dá)調(diào)控異同，并對(duì)重要的花青素苷合成結(jié)構(gòu)基因及相關(guān)調(diào)控因子的表達(dá)進(jìn)行了研究，為深入闡釋樟樹花青素苷生物合成機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步的研究將針對(duì)顯著上調(diào)的miRNA及MYB轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行系統(tǒng)研究，鑒定和驗(yàn)證重要miRNA、MYB靶基因及花青素苷代謝途徑結(jié)構(gòu)基因的互作表達(dá)調(diào)控模式，揭示miRNA-MYB-結(jié)構(gòu)基因在樟樹花青素苷代謝途徑中的分子調(diào)控機(jī)理，為觀賞樟樹新品種改良提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

5 研究展望

樟樹作為一種優(yōu)良的綠化樹種，在城市園林綠化中應(yīng)用廣泛。研究人員針對(duì)觀賞樟樹開展了很多卓有成效的研究，初步建立較為完備的種質(zhì)資源庫，選育出了一批彩色樟樹新品種，研發(fā)了較為成熟的無性繁殖技術(shù)，初步揭示了彩色樟樹的分子機(jī)制，為觀賞樟樹遺傳形狀改良研究奠定了較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有力拓展了觀賞樟樹的開發(fā)利用空間。但當(dāng)前的研究還存在以下不足。

1)彩色樟樹新品種具有較高的觀賞價(jià)值，優(yōu)勢(shì)明顯，但在應(yīng)用中仍然存在綠素含量偏低導(dǎo)致生長(zhǎng)較慢，無性繁殖相比傳統(tǒng)綠化用樟樹采用播種育苗成本偏高，新品種在適應(yīng)性和抗性方面缺乏長(zhǎng)周期的觀測(cè)評(píng)價(jià)等問題。

2)盡管觀賞樟樹研究工作取得了一些進(jìn)展，但制約觀賞樟樹應(yīng)用的一個(gè)重要問題——大量結(jié)籽帶來的環(huán)境衛(wèi)生問題仍未能有效解決。針對(duì)樟樹不育的研究中，以體胚發(fā)生為途徑運(yùn)用基因工程進(jìn)行遺傳改良的技術(shù)手段顯示出了巨大優(yōu)勢(shì)，也取得了一定的成果，但始終未有成功應(yīng)用案例的報(bào)道。

后續(xù)的研究中，建議重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面。

1)加強(qiáng)種質(zhì)資源的收集，尤其是特異性資源的收集保存，加大現(xiàn)有樟樹種質(zhì)資源的開發(fā)利用力度，盡早建立特異性狀(彩化、無籽)觀賞樟樹育種群體。

2)彩色(葉、莖、花、果實(shí))樟樹相比綠色樟樹更有沖擊力，也更具觀賞性，為觀賞樟樹遺傳改良提供一個(gè)很好的研究方向。應(yīng)考慮加強(qiáng)彩色樟樹的良種培育、抗性性狀改良以及低成本高效的無性繁殖技術(shù)研究。

3)生物技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了彩色木本植物的育種工作。分子生物學(xué)研究在揭示和闡明彩色樟樹分子調(diào)控機(jī)制上顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)，可考慮將分子育種與傳統(tǒng)育種方法結(jié)合，進(jìn)一步選育出抗性強(qiáng)、適應(yīng)性好的彩色樟樹品種。

4)樟樹不育研究應(yīng)在繼續(xù)改進(jìn)和完善現(xiàn)有技術(shù)手段的基礎(chǔ)之上，考慮采用傳統(tǒng)育種技術(shù)手段與基因工程技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。