建立高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化 - 農業知識入口網

一、前言
澳洲茶樹（Melaleuca alternifolia），桃金孃科（Myrtaceae）常綠大喬木，原產地為澳洲東南沿海溼地，南緯23.5度附近。喜溫暖潮濕環境，要求陽光充足，對土壤要求不嚴，適應性強，能耐乾旱高溫及瘦瘠土壤，亦可耐薄霜及短暫地0˚C左右的低溫。1770年英國人登陸澳洲，發現毛利人採及此具有強烈氣味的葉子熬煮成茶喝，因此將這種植物稱之為茶樹。同時，英國人也發現當地原住民將其葉子搗碎並與泥土混合作成敷藥用於治療各式傷口及皮膚感染，而此一敷藥對於消除感染與治療皮膚有良好的效果。澳洲茶樹葉其中主要兩種成分是對孟乙烯4-ol（Terpinen 4-ol）和桉樹酚。對孟乙烯具有抑菌能力，且其含量越高抑制細菌的能力就越強，而桉樹酚則能幫助茶樹精油滲透，含量高時能降低微生物的生長，但易使肌膚產生過敏反應，因此含量低對敏感肌膚較為安全。由於茶樹精油天然的清潔與保健效果，將之導入於化妝保養品及清潔用品，均受到消費者的喜愛，因此許多地方也引進澳洲茶樹種植，以取得精油，獲取經濟效益。

澳洲茶樹第一年播種或栽苗，第二年即可收割提煉精油，其生物產量最高可達每公頃45～75公噸。目前澳大利亞年產大約500公噸茶樹精油，幾乎全都來自人工栽培的澳洲茶樹。且其植株既不會遭受凍害，又不會因高溫高濕而徒長，造成含油量減少，功能降低。即使霜凍發生，僅造成地上部分枯死，第二年春暖後枝條還可萌發，根部不受影響，其水土保持能力依然。此外，Da B. Tran等人於2012年提出澳洲茶樹種對於全球氣候的改變有很強的適應力，澳洲茶樹生態系統可提供動物一良好棲息地，也可保護土壤，泥炭和水源，且提供一重要的碳封存。大陸學者陳永錦（2010）也指出澳洲茶油樹枝葉還具有特殊的芳香氣味，既能驅趕蚊蟲，又能改善城市的空氣環境。大面積人工林不僅可保護水源減少水土流失，並且降低周邊土壤和空氣中的有害有毒重金屬含量和微生物含量等作用，具較好的環保功能。因此非常適合臺灣山坡地復育與平地造林選用之栽植樹種。

澳洲茶樹可利用種子播種繁殖為實生苗，但花費時間較久，且以種子直接萌發的實生苗品質分化差異大。根據臺灣農業改良場表示，在臺灣的氣候條件下種植植株會開花但都不結種子，因此臺灣最初有志經營澳洲茶樹種植者只能購買進口種子來播種，等種苗長大後再用扦插法來進行大量繁殖。雖扦插法可以遺傳到親本之優良特質，並可在短期內大量獲得苗木，但其缺點是需較多之插穗管理，且扦插成功率低。相較於扦插法，微體繁殖的方法則具有外植體需求量小，繁殖倍數高，後代品質分化差異小等優勢，可作為當前商業性木本植物大規模快速繁殖的優先選擇。
澳洲茶樹的微體繁殖技術首見於1996年List等人所發表之文章。其利用枝條頂端進行無性繁殖，結果顯示在具有4.5 μmole 6-benzylaminopurine（BA）存在下之Murashige和Skoog（MS）培養基，可順利誘導出不定芽，並促進其生長。然而不定芽的誘導所費時間極長，需140天才能增生出7個不定芽。2010年Oliveira等人發表一個新的澳洲茶樹微體繁殖技術，以具有1.11 μM BA的MS進行培養，可在60天內誘導出11個不定芽，其從多芽體的擴增到馴化完成，整體生產的時程約需150天完成。澳洲茶樹因其揮發性物質之組成不同，造成其香氣亦有明顯之差異，本研究以中央研究院植物暨微生物學研究所黃麗春博士挑選出高濃度香芬與生長快速之生物技術苗作為母本，建立一高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化，做為產業推廣及造林之利用。

二、高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化建立
澳洲茶樹（Melaleuca alternifolia）多芽體為由中央研究院黃麗春博士挑選出適合於臺灣栽種之高濃度香芬與生長快速之生物技術苗作為建立微體繁殖之母本。並將速生型高香氛澳洲茶樹之多芽體培植於管徑25 mm管長150 mm之玻璃試管內。此高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化建立共分為3階段，分述如下：
第一階段：多芽體的無菌擴繁
多芽體以解剖刀切割成面積約1～1.5 cm2 的組織，培植於周等人（廣東省林業科學研究院）所發表之擴繁培養基進行調整。
第二階段：分生苗根的誘導與生長促進
將培植約4周以上帶有抽長莖的多芽體組織由其基部切下，培養在具有促進誘導根生成的人工調節劑之培養基中。將生根長至0.5 cm以上之分生苗，轉移至含有促進根生長的人工調節劑之培養基中。促進根生根時，以直立培養，並且各試管間距保持在25 mm，以利光線充分照射。
第三階段：馴化
將地上部大於3cm，且具根系旺盛之分生苗，小心移出玻璃試管後，以清水洗去附著於表面的鹽類。以體積比7：3混和根基旺3號介質與腐植土，並添加0.1％貝芬替水溶液，均勻混和三者後，將分生苗植栽於1.5吋軟盆後，以4×6吋之透明塑膠袋覆蓋其上後置於植物生長箱內，並於培植第7天及第14天，以剪刀剪去透明塑膠袋之兩角隅，第21天則以剪刀剪至透明塑膠袋全開口，最後於第28天取下透明塑膠袋，完成馴化及可移至溫室。

試管內植物皆培植於具有溫度與濕度控制之植物組織培養室中，培養溫度26±1℃，培養濕度為40～55％。多芽體的無菌擴繁階段之光照強度為3,500～4,000Lux，分生苗根的誘導與生長促進階段之光照強度為4,500～5,000Lux。光周期為白光16小時黑暗8小時。而盆苗植物皆栽植於溫溼度控制之植物生長箱內進行馴化，溫度控制在25±1˚C，濕度保持在75％以上；光照強度依據不同層架範圍在5,000～7,500Lux。

三、結果與討論
多芽體的增生速度決定後段分生苗植株的數量，因此在澳洲茶樹擴繁技術中，我們首先將多芽體組織切成固定大小面積，用以進行多芽體擴繁倍數的計算。（如圖1），每一試管中移植1～1.5 cm2大小之組織，在第1周時，多芽體面積已有明顯的增生，並且有些芽體正開始在抽長，第2周時，多芽體的面積已生長1倍，在第3周時已生成出3倍的組織。由於1個月內，植物組織的周生長速度維持穩定，然而考慮長期培養在同一培養基中，植物會因培養基內的養分漸漸耗損而開始出現生長遲緩，所以最佳的增殖與繼代的時間設在28天，可獲得其增殖倍數達3以上。

澳洲茶樹分生苗利用可促進根生長之人工調節劑培養基來誘導根的生長，一般約在7天左右開始發根，如圖2所示。由於澳洲茶樹的根系較為柔細，當移出瓶時會增加根受傷的情況，進而降低分生苗的存活率。因此當澳洲茶樹的分生苗誘導長出根時便會移植至含有細胞分裂素之液態培養基中，進行4周的培養。圖3為澳洲茶樹生根分生苗經4周液態培養基的培養，培養約1～2周內，原生根可出現次級分根形成網狀根系，於為期4周內的培養，過程中生長發育良好者也會陸續再長出其他不定根，且最長根長可生長達3cm以上。

一般試管組培苗要移栽至田野需事先經過馴化的過程，此一環節是植物從實驗室組培技術培養階段過渡到外界育苗階段的重要關鍵。組培苗培植過程在試管及組培環控室內以恆溫、高濕、低光的環境控制下生長，因此，要由組培苗移栽至田野前，為使組培苗能夠適應移栽後的自然環境，必須進行一逐步鍛鍊和適應的馴化過程，以確保組培苗莖葉保護組織的產生和恢復其氣孔開閉的水氣調節功能，使組培苗移栽至田野時能有較高的成活率。
澳洲茶樹試管苗的馴化過程為將發根旺盛且俱有次級分根的澳洲茶樹組培苗於試管中取出，以清水洗淨殘留於上的培養基，植入配置好之培養土1.5吋盆，並以4×6吋之透明塑膠袋覆蓋其上後置於植物生長箱。植物生長箱調以溫度25˚C，濕度75％以上，光照強度5,000Lux，光照時數每天16小時下進行培養4周，並於培植第7天及第14天，以剪刀剪去透明塑膠袋之兩角隅，第21天則以剪刀剪至透明塑膠袋全開口，於第28天取下透明塑膠袋，完成馴化即可移至溫室（如圖4）。此一階段馴化4周後，澳洲茶樹苗成活率可達90％以上。

四、結論
生產茶樹精油之澳洲茶樹現多以組織培養之分生苗為主，其優點在於能穩態生產優質均一的樹苗。本研究利用不同種細胞分裂素活性的生長調節劑混和出適當比例即可獲得多芽體擴繁倍數為3。組織培養過程中發根誘導率的高低亦是決定因子之一。植物荷爾蒙在植物發根誘導過程中發揮著重要作用，荷爾蒙濃度過高或過低都不利於根的誘導與生長。透過本高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化建立程序與Oliveria和廣東林業科學研究院周等人的研究相比，（如表1），實驗設計之流程不同，從多芽體的擴繁至馴化完成，本實驗之流程僅需60天，可少於Oliveria的150天與周等人的120天。為利用本高效率澳洲茶樹試管微體繁殖及苗木再生體系產業化流程（圖5），可在1個月內獲得3倍的多芽體生長，從多芽體到馴化完成之盆苗僅需3個月，每個月重複該步驟，則以20,000管澳洲茶樹多芽體（每管面積為1cm2 ）進行無性繁殖，可在半年生產超過56萬株生物技術苗，相較於目前現行的組培或扦插方法都更具量產的經濟效益。
（參考文獻請逕洽作者）

● 本研究由衷地感謝臺灣大學植物科學研究所葉開溫教授、陳心慈小姐與中興大學陳玉婷教授在速生型澳洲茶樹的多芽體繼代擴繁上及組織培養上的協助與指導。

文圖／陳香如、沈金輝、郭詠琪、楊琇瑩、李士畦 （財）工業技術研究院／黃麗春 中央研究院植物暨微生物學研究所